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如何降低同步带传动在机床上的噪声

日期:2017年8月17日 17:29
在现代机床工业中,机床噪声成了评价机床性能的 重要指标之一,而国家标准 ( ( G B / T 1 6 7 6 9 — 1 9 9 7 金属切 削机床噪声声压测量方法》也对此作了强制性的规定,机床整机噪声声压级不应超过8 3 d B( A ) 。一般情况下,在数控机床整机噪声中,主轴箱 ( 主传动)的噪声最 大。由于高转矩圆弧齿同步带传动具有传动比准确、效 率高、功率大、传动平稳、维修保养方便等突出优点,现代数控机床的主传动越来越多地采用了高转矩圆弧同步带传动。因此,如何在高速情况下控制同步带传动的 噪声就成为控制主轴箱乃至整机噪声的一个重要课题。 我公司经过一系列研究与试验,总结出一套行之有效的措施,显著降低了机床的同步带噪声。
    控制噪声主要从两方面着手:一是从声源上想办法, 即消除或减弱声源的强度,这是控制噪声的根本方法,也是本文讨论的重点;二是从噪声的传播途径上采取吸声、隔声等措施,以减弱或屏蔽噪声的传播。分析同步带传动的噪声源,主要有两方面:一方面是由于两带轮回转时,因不平衡的离心力的激励而发声,另一方面是 由于带及带轮啮合时,引起气体的扰动从而产生空气动力噪声。现将两个方面噪声产生的主要因素列举如下。
1、引起回转不平衡主要因素
( 1 )带轮本身的形状公差及位置公差,包括带轮的齿向公差、齿厚公差以及轴向及径向跳动等。带与带轮的制造精度越高,啮合时的冲击越小,同步带传动精度越高,噪声必然越低。由于同步带与带轮均由专业厂家生产,可以有效控制制 造精度,在此不再赘述。
两带轮轴的平行度:一般情况下,随着平行度误差 的增加,声压级逐渐增大。所以,主轴轴线与电动机轴线安装时要保证安装的平行度,两轴线的平行度要限制 于( 0 . 0 0 3~0 . 0 0 5 ) c ( c 为两带轮轴中心距)以内。
 ( 2 )两带轮轴的回转精度 由于两带轮都需要作高 速回转,回转速度在 6 0 0 0 r / m i n以上,因此如不进行动平衡,高速回转时的不平衡离心力将引起主轴与电动机轴的震颤,进而激发出很强的噪声。对大部分生产厂家 而言,仅对主轴 ( 含带轮)制造装配时作了动平衡,电动机轴也必须进行动平衡,将带轮装于电动机轴上,用 线动平衡仪对整个回转轴进行测试并运用材料去除法进 行动平衡 ( 在带轮上打孔) ,要求最后的动平衡精度等 级达到 G 2 . 5 。经过此项处理,能不同程度地降低传动 的振动和噪声,对提高同步带及主轴的使用寿命也极有益处。
 ( 3 )同步带的预拉紧力与平带和v带不同,同步带依靠齿形啮合传递动力,因此不需要很大的预紧张 力,过大的张力将严重影响带的使用寿命,产生严重的 噪声。在起动和冲击转矩作用下,过小的张力将可能导 致同步带跳齿,从而造成齿根断裂。如何选择合适的张力比较准确地方法是采用超声波张力测试仪,如果没有测试仪,也可自制一套简单工装,按如下方法进行测 定:如图 1所示,在同步带的一侧靠近两带轮中心位 置,施 加一 测 试 力 , 带将向内弯曲产 生一 变形 量 d ,如果 d=S / 6 4( s为带 的 单 测 长 度,单位: mm)则可认为带的张 紧力是合适的。否则图1 带轮张力测算示意图 调节带的张紧力直到合适为止。 的值随着带的型号 及带宽不同而不同,具体可查有关资料,如对于 40 m m 宽的8 Y U( 8 M)同步带, d 取3 9 N 。实验证明,合适的 带张紧力能明显降低高频噪声,即我们常说的 “ 啸声” 。

( 2 )同步带轮径向开 消音槽如果想进一步降 低同步带传动空气动力噪 声,还可以采用同步带轮径向开消音槽,开槽示意 图如图 3所示,开槽时要注意:①槽不可开得很深很宽,否则将影响传递功率。 ②槽分布要均匀,避免破坏带轮的平衡。③开槽处一定 要消除尖锐切口及毛刺,避免破坏同步带的带齿。
3 . 结语
经过以上处理,机床噪声会有大幅度的改善,可以 将主轴同步带传动的最高转速从 6 0 0 0 r / m i n提高到 8 0 0 0 r / m i n以上。下表为我公司处理前后的同步带传动噪声实际测试结果,供参考。
 

 
 
 

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