數(shù)控沖床應(yīng)用中的噪聲控制

周家明

摘要：數(shù)控沖床在實際的運行過程中很難避免會產(chǎn)生相應(yīng)的震動，而震動則又會使得數(shù)控沖床發(fā)生震動，不利于優(yōu)良工作環(huán)境的營造與工作效率、工作品質(zhì)的進一步提升，嚴重時甚至會威脅到相關(guān)工作人員的生命健康。在本文中，筆者以數(shù)控沖床噪聲來源與相關(guān)評價內(nèi)容作為論述切入點，重點指出現(xiàn)場噪聲測試、噪聲分析等降噪措施，旨在為后續(xù)的數(shù)控沖床噪聲控制工作提供參考思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；沖床；應(yīng)用；噪聲控制

1.引言

從結(jié)構(gòu)上述說，數(shù)控沖床主要包括主傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)以及導(dǎo)軌等，而在數(shù)控系統(tǒng)中心則存在分度工作臺、自動回轉(zhuǎn)工作臺以及高速動力卡盤等設(shè)備部件，由于數(shù)控沖床組成結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，因此，在設(shè)備的實際工作運行過程中，由機械振動而產(chǎn)生的噪聲也難以輕易消除。一般情況下，當數(shù)控沖床設(shè)備運行時發(fā)出震動響聲音量超過70分貝時，則可認為所產(chǎn)生的聲音為噪聲。從另一角度分析，噪聲也通常被用來作為機械產(chǎn)品生產(chǎn)品質(zhì)的重要指標，即在一定程度上，噪聲反應(yīng)了機械生產(chǎn)加工產(chǎn)品的設(shè)計水平與實際制造情況，在產(chǎn)品的經(jīng)濟價值方面會產(chǎn)生相應(yīng)的影響。此外，在當前我國生產(chǎn)力持續(xù)上升、發(fā)展的時代背景下，噪聲也開始成為—種嚴重的污染現(xiàn)象，并受到社會各界的重視與關(guān)注。

2.數(shù)控沖床噪聲的來源及評價分析

如前言內(nèi)容所示，在數(shù)控沖床的運行工作過程中，其系統(tǒng)各成部分、結(jié)構(gòu)等均有可能發(fā)出噪聲，如，齒輪、軸承、電動機甚至是空氣動力噪聲等，針對噪聲這一工作環(huán)境污染現(xiàn)象而言，相關(guān)技術(shù)人員則可以通過改變相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)備的工作特性或者合理利用阻尼材料等措施進行噪聲的控制，若相應(yīng)機械設(shè)備在安裝完全后，其運轉(zhuǎn)工作所發(fā)出的噪聲仍舊沒有明顯改善，此時，工作人員則可以適當利用隔聲技術(shù)以實現(xiàn)降低機床噪聲的目的，具體的隔聲方法如下：①將產(chǎn)生噪聲的機械設(shè)備全部密閉在隔聲間內(nèi)，使聲源與操作者隔開；②為數(shù)控沖床操作人員提供隔聲性能良好隔聲間，從而有效降低操作人員工作過程中所遭受的噪聲侵擾；③在噪聲發(fā)出聲源與噪聲接收者之間設(shè)置相應(yīng)的噪聲阻隔屏障，從而有效阻隔噪聲的擴散傳播。

作為污染工作環(huán)境、危害操作人員身體健康的重要因素，噪聲的控制與評價也漸漸在實際工作中獲得更多的關(guān)注。自1961年起，國際化標準組織ISO8235就提出以噪聲評價曲線對具體噪聲所產(chǎn)生的聽覺損傷、語言干擾和室內(nèi)穩(wěn)態(tài)背景噪聲等基本情況進行量化評價，其噪聲加曲線圖如右圖所示。在噪聲評價曲線圖中，NR值表示噪聲評價曲線的號數(shù)，即中心率1000Hz的倍頻帶聲壓級的分貝數(shù)，在日常工作中也常將其成為噪聲評價數(shù)。

3.噪聲的測試系統(tǒng)

一般情況下，在企業(yè)的噪聲測量工作通常會以聲級計作為主要的測量儀器。具體來說，作為數(shù)控沖床操作噪聲的主要測量儀器，聲級計主要是按照一定的頻率計權(quán)與時間計權(quán)來進行噪聲聲壓、聲級的具體測量，而在測量過程中，所收集的噪聲能夠經(jīng)由傳感器完成聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換，此時，所轉(zhuǎn)換成的電信號則會在放大器的放大作用后輸入到衰減器與輸入放大器。在輸入放大器這一部件的實際工作中，即使是十分微小的信號也能夠被相應(yīng)的放大，而一些較大、與處理系統(tǒng)不配適的信號則能夠在衰減器的作用下得到相應(yīng)的調(diào)整與改善，日此依賴，聲級計在噪聲測量工作中的適用范圍也會進一步擴大。計權(quán)網(wǎng)絡(luò)將上述過程所傳遞的電信號進行頻率濾波，使得電信號能夠充分地滿足計權(quán)特性的基本要求。最后，經(jīng)過綜合處理的信號則能夠經(jīng)過輸出衰減器與輸入放大器被傳遞至檢波器進行下一步的檢波處理，再經(jīng)過交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號的過程，從而通過指示器將具體測量的噪聲以分貝為單位具體指示出來。相關(guān)工作人員的實際噪聲測量工作開展之前，應(yīng)先對背景噪聲，也稱底噪聲進行測量，這是由于本底噪聲會對數(shù)控沖床工作環(huán)境的現(xiàn)場噪聲測量工作產(chǎn)生一定程度的影響，并且這種影響也很難排除。其次，在被測噪聲源運行時，先測出測點處總噪聲聲級與頻譜，然后才在噪聲源停止工作時測量同一測點相應(yīng)的噪聲聲級與頻譜。最后，對得到的噪聲聲級與平鋪進行相應(yīng)的修正。當本底噪聲與聲源噪聲之間的分貝值相差10分貝以上，則可忽略本底噪聲的影響；當本底噪聲與聲源噪聲之間的分貝值相差3～10分貝，則可以依照本底噪聲修正值表格中對應(yīng)數(shù)據(jù)對機器噪聲值進行一定范圍內(nèi)的修正，具體修正值如表所示；當本底噪聲與聲源噪聲之間的分貝值相差<3分貝時，則具體測量效果則可視為無效。

4.數(shù)控沖床噪聲分析

相關(guān)工作經(jīng)驗表明，數(shù)控機床處于開機狀態(tài)時，其數(shù)控沖床的大部分產(chǎn)生噪聲的零部件基本上都不工作，在這一狀態(tài)時，數(shù)控機床的整體噪聲值也相對較低；而當機床開始正式工作時，機床沖頭打擊模具，會不斷地產(chǎn)生噪聲，除此之外，一些零部件也會產(chǎn)生噪聲，如電動機、絲桿、齒輪、風扇等，由此可見，處于正常工作狀態(tài)下的數(shù)控沖床設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲值會遠大于開機狀態(tài)下的實際噪聲值。同時，也正是由于數(shù)控沖床在開機與工作狀態(tài)下噪聲信號的不同，相關(guān)測量人員則應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變工作思路，在控制數(shù)控機床方面應(yīng)適當采用整機隔噪與局部隔噪相結(jié)合的方式，其中，整機隔噪操作就是通過在機床的四周安裝相應(yīng)的隔噪板來實現(xiàn)降噪效果，對于產(chǎn)生噪聲主要來源的數(shù)控沖頭部件而言，技術(shù)人員則可以在數(shù)控沖床的沖頭部分粘貼阻尼材料。通常情況下，在數(shù)控沖床的低頻部分所檢測出的噪聲聲值相對較小，且其噪聲信號的分布頻率主要為中頻與高頻（200H2以上），所以，相關(guān)技術(shù)人員要想有效降低數(shù)控機床的整體噪聲，則可以通過減小中、高頻噪聲值這—措施來實現(xiàn)。

在數(shù)控沖床應(yīng)用運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的噪聲也能夠通過提高數(shù)控沖床設(shè)計加工精度、完善中心校準、優(yōu)化高速回轉(zhuǎn)件的動平衡以及在使用中加強潤滑等措施加以控制，筆者現(xiàn)將主要控制辦法列舉如下：①電動機：在電動機的設(shè)計制造工作中，數(shù)控沖床中所采用的電動機應(yīng)盡量使用低噪聲的電動機，并且，相關(guān)技術(shù)人員還可以在電動機外層加設(shè)隔聲罩，此時，加設(shè)了隔聲罩的電動機則一定要具備充分的工作散熱條件。②離合器：在數(shù)控沖床運行過程中，若技術(shù)人員將轉(zhuǎn)鍵式剛性離合器以摩擦式離合器代替，其運轉(zhuǎn)過程中的撞機噪聲至少可以減少5分貝。③齒輪：一般情況下，負荷、壓力角、修正系數(shù)、材質(zhì)以及安裝制造精度都會影響齒輪噪聲，而要想從提高齒輪加工精度方面減少噪聲，其控制成本相對較高，因此，在實際工作中，技術(shù)人員常采用噴涂阻尼材料的形式減少其震動，相關(guān)研究表明，通過這一降噪措施，齒輪噪聲可有效降低2-5分貝。④軸承：安裝數(shù)控沖床軸承時，應(yīng)嚴格按照要求進行，其配合間隙要適當，太松會增加噪聲，太緊則有可能增加噪聲的傳播途徑。

5.結(jié)語

對于沖床的零部件運動所產(chǎn)生的噪聲而言，工作人員可采用整機隔噪的方法，對于機床振動引起的噪聲，則可以適當改變數(shù)控機床的整體結(jié)構(gòu)，就上述兩種降噪方式相比，后者的實際實踐需要生產(chǎn)企業(yè)投入更多的生產(chǎn)成本，因此，筆者建議，在設(shè)備已經(jīng)購置并安裝完成的前提下，其數(shù)控沖床降噪措施的應(yīng)用應(yīng)首選整機隔噪，其次，對于數(shù)控床身的主要噪聲來源，即沖頭而言，技術(shù)人員也可以通過粘貼阻尼材料實現(xiàn)