泡沫鋁板在機床降噪中的應用研究

【摘要】機床的噪聲不僅是設(shè)備自身損耗的表現(xiàn)，同時影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，破壞工作環(huán)境。本文介紹了機床噪聲的重大危害以及常見的控制方法，解釋了泡沫鋁板能夠?qū)崿F(xiàn)降聲的原理，并論述了泡沫鋁板在機床降聲中的實際應用。

【關(guān)鍵詞】泡沫鋁；機床；噪聲

機床工作的性質(zhì)決定機床在工作中會出現(xiàn)不同程度的噪聲危害，在機床中主軸箱是最主要的部分，同時也是噪聲的主要來源。要想有效地減少機床產(chǎn)生的噪音，就要改進機床的性能，努力營造一個良好的車間環(huán)境。泡沫鋁的出現(xiàn)為治理噪聲提供了新的選擇，它是一種新型的材料，不但具有吸聲、阻尼和隔聲的作用，同時質(zhì)量輕還有良好的散熱性，泡沫鋁的這些優(yōu)點使它成為機床內(nèi)襯的最佳選擇，能夠有效降低機床工作產(chǎn)生的噪音。

1、機床噪聲的危害與控制

機床噪聲不僅僅是對工作環(huán)境的一種破壞，同時也是設(shè)備磨損和疲勞的一種表現(xiàn)，嚴重時會造成組成設(shè)備的各部件在自身強度和剛度方面受到損壞，嚴重影響機床的工作壽命和工作質(zhì)量。機床的加工精度如何，是衡量機床品質(zhì)的重要條件，嚴重的噪聲會出現(xiàn)加工精準度降低的情況，直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，致使機床的工作性能出現(xiàn)不穩(wěn)定。加工車間的環(huán)境直接影響著工作人員的健康，噪聲污染嚴重破壞工作環(huán)境，不僅使操作者無法集中精神，也可能會引起多種健康問題。有效較少機床的噪聲，能夠提高工作效率，同時也能使工作人員進行有效地交流，減少不必要的安全隱患。

由此可見，降低機床的噪聲不論對于加工產(chǎn)品還是工作人員安全來說，都是十分重要的，所以要對機床產(chǎn)生的噪聲問題給予高度的重視并積極進行治理。機床在工作中出現(xiàn)的噪聲主要分為切削和空轉(zhuǎn)兩種，所謂的空轉(zhuǎn)噪聲是由機床本身的結(jié)構(gòu)造成的，是對機床在設(shè)計方面總體水平的一種表征，而切削噪聲的產(chǎn)生原因很復雜，它是由進行切削工作的刀具系統(tǒng)的聲振性決定的，工作機理比較復雜，而且刀具在進行切削的過程中一些參數(shù)必須要保持變化，所以在研究方面還存在比較多的困難。一般來說，降低機床噪聲的工作主要是針對空轉(zhuǎn)噪聲來進行。

空轉(zhuǎn)噪聲的主要來源是進行回轉(zhuǎn)運動的部件和齒輪箱，要進行降聲工作，可以通過對齒輪箱內(nèi)部零件的性能進行改善，還可以通過使用具有阻尼作用的材質(zhì)來實現(xiàn)。在齒輪工作的過程中，很容易因為震動的原因產(chǎn)生噪聲，因為齒輪部件的精度以及參數(shù)配置等原因會影響噪聲的產(chǎn)生，所以要想減少噪聲，一定要選用具有合理參數(shù)的齒輪，再進行高質(zhì)量的裝配，才能最大限度的較少噪聲產(chǎn)生的機率。對于軸承工作時產(chǎn)生的噪聲，不僅要選用高精度的部件，還要讓軸承之間的空隙擁有適當?shù)念A緊力，對軸承進行適當?shù)臐櫥驼{(diào)整。做好軸承潤滑的工作能夠有效降低噪聲，要注意選用良好的潤滑系統(tǒng)。目前，大部分機床箱體的結(jié)構(gòu)是采用鑄造的方式，箱體的隔音性以及剛性對于降低共振、減少噪音方面的影響都很大，所以說采用合理的箱體結(jié)構(gòu)以及選用合適的材料作為內(nèi)襯是關(guān)鍵。綜上所述，主要的解決方法分為兩個方面，一方面是從源頭上進行控制，這方面研究較多，但是發(fā)展的潛力相對來說也比較小，另一方面，便是控制噪聲的傳播，通過隔聲和吸聲來實現(xiàn)，目前選取泡沫鋁為原料是降噪最好也最新的方法。

2、泡沫鋁進行機床降聲的原理

我們知道，惠更斯提出過一條有名的原理，波動是由于聲源產(chǎn)生振動引起的，波動通過介質(zhì)進行傳播，要依靠組成介質(zhì)的質(zhì)點之間的相互作用來實現(xiàn)。在相互連接的介質(zhì)之間，某一個質(zhì)點的振動都會引起周圍的其他質(zhì)點產(chǎn)生振動，聲波的傳播就是這個原理。泡沫鋁作為一種超輕型材質(zhì)，不同于一般的金屬鋁，它的基體中存在著大量的超微間隙以及氣泡，這就決定了泡沫鋁具有通氣性和多孔性，所以在聲波傳播的過程中會致使聲波變?nèi)酢?/p>

一般來說，泡沫鋁的橫截面比較凹凸，聲波傳播到橫截面是，會產(chǎn)生漫反射，進而導致聲波傳播的減弱。雖然泡沫鋁的結(jié)構(gòu)在制造中采用閉孔式，但是經(jīng)過壓縮和切斷加工后，部分氣泡會發(fā)生破裂變成通孔，聲波通過時，通孔會產(chǎn)生膨脹進而產(chǎn)生消聲作用。由于傳播的產(chǎn)生要依靠振動，聲波在泡沫鋁中傳播時，由于孔壁之間存在摩擦致使空氣不易發(fā)生振動，粘滯和摩擦會減弱很大部分的聲音能量，達到吸聲的效果。在泡沫鋁中，孔壁與聲音之間的熱交換會產(chǎn)生部分的熱損失，也會導致聲音的衰弱，如果是高頻率的聲波，那么泡沫鋁中孔壁與空氣的熱交換也會加快，所以我們說泡沫鋁擁有優(yōu)秀的吸收高頻聲波的性能。

3、泡沫鋁在機床降噪方面的應用

目前，一些國家已經(jīng)將泡沫鋁應用到高速磨床內(nèi)襯的制作中，但是關(guān)于泡沫鋁降噪方面的研究還不成熟。要想對泡沫鋁在機床降聲方面的特性進行更進一步的研究，首先要進行數(shù)學模型的建設(shè)工作，在此基礎(chǔ)上進行降聲理論的研究，找出泡沫鋁能有效降低機床噪聲的原因和條件。

主軸箱作為機床中最重要的部位之一，同時也是機床噪聲的主要來源，近年來把泡沫鋁應用于機床的內(nèi)襯，在傳播途徑上進行噪聲的控制是降聲研究的重點。泡沫鋁本身具有阻尼、隔聲和吸聲的功能，同時又具有散熱、屏蔽電磁以及減弱沖擊性能量的特性，這些決定了泡沫鋁能夠?qū)崿F(xiàn)降低機床噪聲的要求。首先，泡沫鋁能夠承受高達780攝氏度的高溫，燃燒的可能性很低，即使受熱也絕對不會產(chǎn)生有毒的物質(zhì)，這些都證明泡沫鋁非常適用于作為機床的構(gòu)件，同時對于環(huán)境的保護也非常有利。其次，泡沫鋁材質(zhì)非常輕巧，作為機床的部件使用的話，一方面滿足運輸和裝配容易的要求，另一方面也符合機床建設(shè)不斷向低能耗和輕量化發(fā)展的要求。因為泡沫鋁在散熱方面有非常好的表現(xiàn)，所以非常適合制作隔聲罩，對主軸箱進行降聲作用的同時還能有效解決散熱的問題，不但能夠防止由于溫度過高影響設(shè)備使用年限的問題，還能夠防止設(shè)備事故的出現(xiàn)，對工作人員的人身進行保護。再次，從環(huán)保的角度來看，泡沫鋁材料可以進行再生和回收處理，不會造成環(huán)境的污染，應用到機床的建設(shè)中來，能夠提高資源的使用效率，也符合對于工業(yè)在可持續(xù)發(fā)展方面的要求。具有高阻尼特性的泡沫鋁能夠有效吸收能量，作為機床的組件出現(xiàn)，能夠有效減少振動的產(chǎn)生，對于機床設(shè)備的保養(yǎng)以及生產(chǎn)產(chǎn)品的高品質(zhì)都有重要的意義。泡沫鋁的這些優(yōu)點表明，泡沫鋁在機床中的有效應用，能夠通過控制噪聲傳播的途徑，達到降低機床噪聲的作用。

4、小結(jié)

泡沫鋁自身結(jié)構(gòu)上的特性決定了它在降低噪聲工作中具有重大的作用，應用泡沫鋁材料制作機床主軸箱的內(nèi)襯或者制成隔聲罩，都能夠有效地減少機床工作中產(chǎn)生的噪聲，同時泡沫鋁對于機床的生產(chǎn)性能以及使用壽命都有十分積極的意義。事實證明，泡沫鋁不僅能夠?qū)崿F(xiàn)機床的降聲，也是制造業(yè)向著環(huán)保型轉(zhuǎn)變過程中的重要進展。

參考文獻

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