龙门磨床磨削波纹产生机理及对策（二）
浏览次数：3105更新时间：2015-05-13
本文从磨削波纹产生的机理出发，简略地分析了龙门磨床产生磨削波纹的原因，通过试验进行论证和分析，提出了消除龙门磨床磨削波纹的一些解决方案。
三、试验过程
1、试验内容。我们先用D I T T E L在线动平衡系统和振动传感器测得机床在空运转状态下的固有频率fn和磨头处的振幅A。然后进行试磨件磨削，相关参数如下：
工作台速度370～410 mm/s，测量波纹间距为18～20 mm，从而可得出波纹的频率f，f＝（370～410）/（18～20）＝18.5～22.78Hz。
将该试磨件用RM500表面轮廓分析仪进行分析，获得该零件表面轮廓曲线。
我们使用加速度计、信号分析仪等设备，通过磨削时不同的进刀量来测得砂轮主轴的径向功率。首先来测量机床在空运转状态下砂轮——电动机系统的功率谱图，如图5所示。然后我们按照磨削宽度为20 mm，磨削深度分别是0.01 mm、0.04 mm和0.06 mm三种情况下得到的主轴径向功率谱图。
我们又进一步对工件——床身系统和砂轮主轴系统进行了激振试验，试验发现工件——床身系统的固有频率超过300 Hz，砂轮主轴系统的固有频率接近330 Hz。
2、数据分析。通过对试龙门磨床磨件的频谱分析结果来看，在20 Hz附件工件表面的频谱有一峰值。这与我们通过测量波纹后计算所得到的波纹频率f（18.5～22.78 Hz）相符。而通过对机床空运转和不同切深时的功率谱图来看，在频率为20 H z处，砂轮——电动机系统的径向功率有一峰值。对比工件——床身系统的固有频率和砂轮主轴系统的固有频率都超过300 Hz，这与20 Hz差别很大，据此能排除自激振动产生波纹的可能性。如图6、图7、图8所示，当逐渐增加背吃刀量时，20 Hz处的振幅变化不明显，这也就说明该处的振动也不是混合颤振。
通过相关磨削试验、空运转试验及激振试验取得的频谱数据分析，得出龙门导轨磨床的磨削波纹的产生，主要是由于强迫振动引起的，而强迫振动的振源主要是砂轮——电动机系统中不平衡的旋转体高速转动时产生的。
在该排除试验中，我们还进行了其他大量的试验对各项因素进行一一论证，zui后认为砂轮——电动机系统中不平衡的旋转体高速转动时产生的强迫振动是主要因素，其余试验过程不再一一赘述。
四、龙门磨床磨削波纹防治对策
通过龙门磨床磨削波纹产生的机理分析，并结合龙门导轨磨床结构特点，建议采用以下主要手段来抑制磨削波纹的产生。
1、电动机振动等级选择方面。在选择磨削主轴电动机时，其剩余不平衡量引起振动的双振幅值不应大于4 m，减少电动机振源振幅，可有效减少磨削波纹的表现程度。
2、磨头电动机运行脉动控制方面。应严格控制因电动机定转子之间间隙不均匀产生电流脉动，减少主轴转速脉动，使磨削出力均匀，减少磨削波纹幅度。
3、磨头电动机隔振与平衡方面。①磨头电动机与其安装面之间应严格加装防振垫，减小振源的传播幅度。②磨头电动机及主轴传动带轮需进行动平衡，严格控制因带轮装配后的不平衡引起的强迫振动。③磨头电动机带轮与磨头带轮轴线应严格控制平行度在0.05 mm以内，防止皮带振颤引起的强迫振动。④砂轮卡盘与主轴锥度应接触达到80%以上，并靠近大端。如果其接触率低，特别是如果接触部位靠近小端，会直接产生磨削波纹。
4、磨头主轴的径向支撑刚度方面。磨头主轴的径向支撑刚度要达到380～1000 N/m，若主轴的支撑刚度过低会使主轴振动幅度加剧。
5、砂轮选择与安装方面。
1）由于砂轮离线平衡后的安装、磨削过程中砂轮磨损的不均匀性、砂轮砂粒间隙的不均匀性及各种随机因素的影响，砂轮在磨削过程中实时产生不平衡量，而砂轮不平衡量严重地影响磨削表面波纹度。因此，建议使用在线动平衡仪来实时处理上述问题产生的磨削波纹问题。
2）注意选择质量优良并与工件材质及表面热处理相匹配的砂轮，也是降低磨削波纹的重要手段。
3）质量不好的砂轮可以引起以下问题：磨粒不均使砂轮在磨削时吸水不均产生新的不平衡；磨粒质量差而引起钝化过快引起振动。④砂轮的磨粒材质、硬度、结合剂选择等相关参数正确匹配选择，也是减少磨削波纹的手段。
6、龙门磨床部件的接触刚度方面。
1）龙门磨床磨头体壳与垂直滑板之间的接触刚度：磨头体壳与垂直滑板之间是特别重要结合面，其接触刚度直接影响波纹度的产生，应严格按相关规定进行刮研，将二者铸为一体。
2）Y/Z轴主要部件的接触刚度问题：由于Y/Z轴是磨头进给的运动机构，其运动刚度过低直接加大强迫振动的振幅，加大波纹产生的几率。对于龙门导轨磨床Y/Z轴运动部件的接触刚度是影响波纹的主要因素，一般表象体现在大吃刀磨削波纹度减小，小吃刀精磨波纹度加剧。其主要原因是大吃刀时人为消除间隙及接触不良，增加接触刚度，而小吃刀*暴露出接触刚度差问题致使波纹度加大。因此，严格控制装配过程的质量，提高部件的接触刚度，是减少波纹的重要手段。
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