CN101762321A - 一种回转刀具高速空转噪声的测试方法 - Google Patents

一种回转刀具高速空转噪声的测试方法 Download PDF

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刘战强
吉春辉
刘鲁宁
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Abstract

本发明提供了一种回转刀具高速空转噪声的测试方法，包括以下步骤：(1)将回转刀具装夹在机床主轴上，并设置于机床中心位置；(2)将回转刀具密封在一个隔音罩内，在隔音罩内放置一个麦克风，麦克风与回转刀具的中心位于同一水平面内，麦克风与回转刀具中心的径向距离为回转刀具半径的十倍以上，将麦克风的延长线从隔音罩侧面的引线孔引出，与外部的声学测量仪器连接，最后将该隔音罩固定在机床工作台上；(3)开动机床，用声学测量仪器对回转刀具噪声进行测量并经傅立叶变换得到噪声频谱图。本发明是在隔音罩内对回转刀具的高速空转噪声进行测试，测试结果不受环境、机床类型的影响，能够准确、方便的测出仅由面铣刀高速空转产生的噪声声压级。

Description

一种回转刀具高速空转噪声的测试方法
技术领域
本发明涉及一种面铣刀、立铣刀等回转刀具在高速空转时的噪声测试方法，属于机械噪声测试技术领域。
背景技术
在航空、汽车等制造业中，铣削是对金属零部件进行加工的主要工艺之一。面铣刀是一种典型的高效断续铣削刀具，与其它类型铣刀相比，具有直径大、齿数多等特点。高速切削是机械加工的发展趋势，高速铣削过程中高线速度获取的技术途径之一是提高主轴转速，另外就是增大铣刀直径。无论是主轴转速的提高，还是铣刀直径的增大，由于容屑槽等“旋涡”结构使得面铣刀回转时产生类似“啸声”的极大噪声。据分析当主轴转速为20000转/分，面铣刀刀盘直径为100mm时，产生噪声的声压级可达100-110dB，严重超出我国2008年10月实施的《声环境质量标准》(GB3096-2008)中的规定。如果长期在噪声超标的地点工作和生活，会造成人体听觉性和非听觉性的生理损伤，甚至导致神经系统、消化系统等疾病。此外，噪声还会影响人们的情绪，分散人们的注意力，使工作效率降低，甚至成为意外事故的隐患，对操作人员的健康非常不利。因此，对高速面铣刀空转噪声的研究和测量有着重要的实际意义。
目前，噪声的测量仪器主要以声级计为主，为了满足人们不同的需要，已研究开发了各种各样的声级计，如脉冲声级计、积分声级计、频谱声级计等。由于受机床体积和重量的影响铣削噪声一般只能在普通实验室内进行，然而，由于壁面反射、环境噪声和机器本身噪声的影响，测试的结果必须经过复杂的处理，才能够得出仅由铣刀产生的噪声，既不方便，又不准确。
发明内容
本发明针对面铣刀等回转刀具在高速空转下进行噪声测试时现有技术存在的不足，结合回转刀具高速旋转时的特点，提供一种方便、准确的回转刀具高速空转噪声的测试方法。该方法能够测量出回转刀具空转过程中产生的声压级，特别是当转速在10000转/分钟以上时，能方便、准确的测试仅由回转刀具空转产生的噪声。
本发明的回转刀具高速空转噪声的测试方法，包括以下步骤：
(1)将回转刀具装夹在机床主轴上，并设置于机床中心位置；
(2)将回转刀具密封在一个隔音罩内，在隔音罩内放置一个麦克风用来接收声波，麦克风与回转刀具的中心位于同一水平面内，麦克风与回转刀具中心的径向距离为回转刀具半径的十倍以上以保证在远场区域测量噪声，将麦克风的延长线从隔音罩侧面的引线孔引出，与外部的声学测量仪器(如声级计等)连接，最后将该隔音罩固定在机床工作台上；
(3)开动机床，用声学测量仪器(如声级计等)对回转刀具噪声进行测量，并经傅立叶变换得到噪声频谱图。
本发明是在隔音罩内对回转刀具的高速空转噪声进行测试，与传统噪声测试技术相比不需要对测试结果进行复杂的处理，测试结果不受环境、机床类型的影响，能够准确、方便的测出仅由面铣刀高速空转产生的噪声声压级。该测试方法也可以用于立铣刀、槽铣刀、镗刀等回转刀具空转噪声的测试。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是测试得到的面铣刀空转噪声频谱图。
其中：1、机床工作台，2、螺栓，3、罩体，4、机床主轴，5、面铣刀，6、麦克风，7、麦克风延长线，8、支架，9、上端盖。
具体实施方式
以下结合附图以高速空转的面铣刀为例详细叙述本发明的空转噪声测试方法的过程。采用德国DMG公司生产的DMU-70V型万能镗铣床和肯纳公司的100B06RS75SD12DG型面铣刀，DMU-70V型万能镗铣床最高转速为18000rpm，100B06RS75SD12DG型面铣刀直径为100mm，。
(1)制备隔音罩
制备的隔音罩的结构如图1所示，该隔音罩由吸音系数为0.99、厚度为50mm的R-11型玻璃纤维制成，隔音罩为呈1100mm(长)X900mm(宽)X600mm(高)大小的盒体，包括上端盖9、罩体3和前端盖(图中未画出)三部分，上端盖9设置在罩体3的上面，两者可分离，前端盖安装在罩体3的前面。在上端盖9上设有φ150mm圆孔(略大于机床主轴4的外径，过大将起不到隔音作用)，在罩体3的底面对称加工有四个φ18mm的螺栓孔，相邻孔中心距离为500mm，罩体3的侧面开有一个引线孔(直径2mm)，以放置麦克风6的延长线。
(2)将上端盖9套装在机床主轴4上，并用胶带固定住。
(3)将面铣刀5安装在机床主轴4上，移动机床工作台1，使面铣刀5置于机床工作台1的中心。
(4)将罩体3用四个M18的螺栓2固定在机床工作台1上，同时保证上端盖9与机床工作台1的垂直距离为600mm。
(5)调整机床工作台1的水平位置，使上端盖9与罩体3的顶面接触，并用胶带将两者固定住。
(6)将麦克风6安装在置于罩体3内的支架8上，麦克风延长线7从罩体3侧面的引线孔引出；调节支架8上的伸缩杆，移动支架使麦克风6与面铣刀5的中心位于同一水平面内，并且两者的径向距离为700mm。为了保证在远场区域测量噪声，麦克风6与面铣刀5中心的径向距离为其半径的十倍以上，因此，本发明将麦克风6置于距面铣刀5中心700mm的水平面内。利用TES 1350A型声级计测量噪声。
(7)将前端盖封闭在罩体3的前面。这样就使面铣刀5密封在了整个隔音罩5内。
(8)使机床主轴4在13000rpm的速度下运转，采用SA-78双通道FFT信号分析仪记录面铣刀5空转时的噪声，噪声为80.5dB。进行傅立叶变换处理得到频谱图(如图2所示)，其中离散噪声与宽带噪声分别为72.1dB、79.8dB。
本发明的方法也可以用于立铣刀、槽铣刀、镗刀等所有回转刀具空转噪声的测试。也可用于砂轮等磨削回转工具的空转噪声测试。

Claims (1)

1.一种回转刀具高速空转噪声的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将回转刀具装夹在机床主轴上，并设置于机床中心位置；
(2)将回转刀具密封在一个隔音罩内，在隔音罩内放置一个麦克风用来接收声波，麦克风与回转刀具的中心位于同一水平面内，麦克风与回转刀具中心的径向距离为回转刀具半径的十倍以上以保证在远场区域测量噪声，将麦克风的延长线从隔音罩侧面的引线孔引出，与外部的声学测量仪器连接，最后将该隔音罩固定在机床工作台上；
(3)开动机床，用声学测量仪器对回转刀具噪声进行测量，并经傅立叶变换得到噪声频谱图。
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