卧式车床在加工时工件表面波纹的成因及其对策

卧式车床使用时间长了，在车削过程中各种因素容易造成工件外圆或端面出现波纹。比如有些工件表面的波纹是螺旋状的，有些工件表面的波纹是无序的，找不到规律；工件表面的一部分呈等距离波纹状，工件表面的一部分垂直于工件轴线，工件表面的一部分平行于工件轴线。通过分析这些工件外圆或端面上的波纹，可以发现波纹产生的原因是不同的。但任何原因引起的工件外圆或端面波纹都会影响工件的生产质量和使用性能。因此，有必要分析工件表面波纹产生的原因，并采取针对性的处理措施。

1.卧式车床加工工件表面波纹的原因分析。

1.1等距波纹产生的原因

在卧式车床加工过程中，经常会发现工件呈现圆形波纹，这些波纹与工件轴线垂直，间距相等，这就是等距波纹。如果工人使用记号笔在工件上做标记，在轴向上每隔一段时间就可以看到相同的标记。所以等距波纹的波峰和波谷的高度差很大，导致等距波纹的产生主要与以下三个因素有关。

(1)拖板会在床身导轨上纵向运动，但由于卧式车床传动部件的影响，拖板也会按照一定的运动周期作上下方向或左右方向的运动，这时拖板的曲线运动轨迹就会留给工件的外圆。

(2)如果卧式车床使用寿命较长，齿条、齿轮等零件有不同程度的磨损，相应的加工精度或配合精度会逐渐降低，在工件上产生等距波纹。比如齿条磨损太严重或者齿轮轴磨损太严重，加工精度低；或者齿条与床身导轨面的配合精度低，齿轮轴与拖板箱孔的配合精度低，都会在工件表面造成等距波纹，除波纹距离与齿条周节距相同外。

(3)如果工件端面也产生等距离波纹，可以明确其原因与传动机构有关。总之，不管是哪一种，原来的中间拖板都会左右移动，在工件的外圆或端面上留下一条规则的曲线。

1.2混沌波纹

在卧式车床加工过程中，工件表面经常出现杂乱无章的波纹，即波纹杂乱多样，没有任何规律性，断断续续。一般来说，混沌波纹的出现有三个原因:

①主轴的轴承在高速旋转时磨损，由于旋转时不能保持受力均匀而形成振源，导致主轴振动；

②主轴和相应的配合零件之间存在误差。这样，如果主轴高速运转，就会在误差的影响下作不规则的轴向运动；

③在设备长期运行状态下，主轴箱孔出现明显的磨损和老化现象，主轴壳体轴承孔与主轴旋转轴线的垂直误差使壳体与轴承之间无法紧密配合。

1.3螺旋波纹

所谓螺旋波纹，就是形成类似螺纹的波纹，相邻两个波纹之间有一段距离，但不完全重叠。主要涉及以下三个方面:

(1)工件表面与主轴贴合不紧密；

②工具加持太松；

③刀杆刚度不符合相关标准。

无论是哪种原因，工件在纵向进给的过程中都会与刀具产生共振，然后工件会在前后方向产生不同程度的位移。这样无法有效保证工件切割厚度的均匀性，工件表面会出现或高或低的波纹。而且工件与刀具之间的振动属于强迫振动，与机床外部的振源或机床其他部件的振动有关。因此，振动频率不仅受外界干扰力频率的影响，还与主轴组件本身的不平衡有关。另外，在卧式车床的运行过程中，如果工艺系统发生振动，可能会诱发自激振动，工件和刀具之间的相互位置会被打乱，这样除了正常的切削运动外，它们之间还会有周期性的振动，从而在工件表面产生螺旋波纹。螺旋波纹出现时，往往伴随着刺耳的噪音。

2.卧式车床加工工件表面波纹的解决方法。

2.1等距波纹的解决方案

(1)用检查杆、塞尺或刀口尺等工具测量光杆与齿轮内孔的同轴度误差。如果误差较大，可将略厚于误差值的导向板粘在滑板的平导向面上，然后通过联刮使光杆与齿轮孔同心来减小误差。需要注意的是，为了保证角度导轨的粘接厚度能够满足滑板的升降要求，消除水平误差，必须安排专业技术人员进行严格细致的计算。如果误差值不大，那么根据误差值，可以刨掉滑板与滑板箱的结合面，升高滑板箱，然后加工中间拖板螺杆上的齿轮使其负位移，保证啮合。

(2)测量光杆的曲率。即对于两个V型铁，在加上抛光棒后，测量其曲率。在这个过程中，千分表可以作为测量仪器。如果百分表的头部先接触到光杆上母线的中间位置，再转动光杆，那么从百分表上读出的数字，除以2，就是光杆的曲率。为了提高测量结果的准确性，可以分别测量光杆上母线中间位置的相邻位置，从而在确定光杆最高弯曲点的同时知道光杆的最大弯曲程度。明确了光杆的曲率后，就可以用相应的方法来校正光杆，就可以解决光杆受力弯曲的问题。

(3)在齿轮和齿条之间采用压铅丝法。即使用油脂，在齿轮上粘一根直径为顶隙1.25~1.50倍的软铅丝，然后对齿轮施力，使其转动。当齿轮齿条结合面出现铅丝时，在挤压力的作用下会发生变形，铅丝的粗细就是齿轮齿条之间的间隙值。因此，只需用游标卡尺测量引线的粗细就可以调整齿条的位置，恢复齿轮与齿条的啮合状态。

(4)可以采取以下三个步骤来解决工件截面的等距波纹。

(1)先将中间拖板螺丝拉直，然后用反向压紧法进行加工。

(2)螺丝的心和螺母的心要严格统一，保持一致，然后余量结合刮削法进行加工。

③对斜铁采取相应的调整措施，消除导轨间隙。

2.2混沌纹波的解决方案

(1)为了更换主轴中磨损的轴承，在安装新轴承时，必须有效地应用误差抵消的方法。即轴承外圈跳动最大的点与主轴箱孔跳动最小的点对齐，轴承内孔跳动最大的点与主轴轴径跳动最小的点对齐，从而将误差降到最低，将安装精度提高到最高水平。

(2)调整主轴后端的圆螺母，调整并消除平面轴承、壳体等部件的间隙，加强对主轴轴向位移的控制。在调整过程中，需要先断开主轴上的传动齿轮，然后旋转主轴，调整圆螺母，直到其松紧符合相关要求。

(3)主要在数控镗床上，以主轴箱与主轴箱后轴承孔对准为标准，保证主轴箱前轴承的镗孔大8~10m。

之后，对钢套筒的外径进行加工，并在钢套筒的内径处留有足够的加工余量。然后用冷缩法插入钢套筒，待温度恢复正常后，将主轴箱轴承外圈扩大0.005~0.020mm，并钻孔。

2.3螺旋波纹的解决方案

(1)调整主轴轴承，确保主轴径向间隙满足相关精度标准，使轴向窜动量满足相关要求。

(2)压紧刀具，消除松动现象。同时，要尽量排除外界干扰的影响。最后，在选择刀杆时，要加强对刀杆刚度的控制。

(3)在日常工作中，也要对工艺系统的平衡进行校正，根据实际情况进行动态平衡；加强卧式车床的检修、维护和保养，及时发现主轴轴承、刀具等部件的潜在隐患，采取针对性的消除措施；检查工件和刀具之间的接触情况，然后有针对性地采取措施改善它们之间的接触。

3.结论

综上所述，不同形式的波纹形状有不同的成因。在卧式车床加工过程中，工件表面经常出现等距波纹、无序波纹和螺旋波纹。只有分析工件表面波纹的形状，找出产生这种波纹形状的根本原因，才能有针对性地采取解决措施。只有这样，才能有效提高工件的加工质量，充分发挥工件的使用性能。在查找原因和解决工件表面波纹的过程中，需要做好以下几个方面的工作:

①技术人员应以认真负责的工作态度，科学合理地维护和调整卧式车床，使卧式车床的加工精度达到最佳；

②全面分析了解卧式车床的车削原理，在此基础上加强车削量的控制；

③根据工件的加工情况，采取正确的辅助措施，提高工件的加工质量，减少人为因素或外界因素对工件加工质量的影响；

④正确使用各类刀具，延长刀具使用寿命，提高卧式车床运转效率。