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初探机床导轨爬行故障的处理措施

发布时间：2012-06-18 浏览次数：754

　　1　机床爬行现象应引起重视
　　机床的运动部件在低速运动或微量位移时，往往出现非匀速运动，这种在进给运动和调整运动中出现的时走时停，或快或慢的现象，就是通常所说的爬行现象。从摩擦学的角度来分析又称为摩擦振动，对于重型机床，在较高的运动速度下，也能观察到这种现象。
　　机床爬行，严重影响被加工零件的精度，增大表面粗糙度，缩短机床和刀具的使用寿命。尤其对数控机床，爬行将使价格昂贵的控制系统无法发挥作用。另外，在某些精密仪器、精密机械和尖端技术中，爬行也是急需解决的关键问题之一。为此，机床的爬行现象早已引起人们的极大注意。
　　2　引起机床爬行故障的原因分析
　　（1）机床上传动机构的零部件，由于装配或修理中调整不当，偏斜和太紧，相互不同心，不平行，不垂直或者机床导轨压板过紧等因素都会造成机床传动系统的摩擦力增加，使机床传动效率下降而产生机床导轨爬行现象。
　　（2）在机床导轨的爬行中，油料变质，特别是用油不当是重要原因之一。由于润滑油是碳氢化合物，其主要质量指标如粘度，闪点，凝固点，酸值，水溶性酸或碱，机械杂质，抗乳化度，抗氧化安定性，绝缘强度，介质损失角，热氧化安定性，浮游性，水份等发生变化，在长时问与空气接触中，特别是在工作温度条件下很容易与空气中的氧起氧化反应，所生成的氧化物是一种发粘的胶状物，它黏附在金物表面不仅容易产生酸性腐蚀，而且会使摩擦表面丧失润滑性而发涩，使机床导轨出现爬行现象。
　　（3）机床困使用中润滑不良，缺油，无防护装置，密封不良，机床导轨维护保养不善，滤油器被损坏，机械杂质，金属切屑和灰尘等进入导轨摩擦面或者滤滑油之中，很容易造成导轨表面不同程度的咬伤拉毛伤痕，导轨面的伤痕部位表面粗糙，摩擦力较大，使工怍台不能保持均匀的运动速度而产生爬行现象。
　　（4）有的机床工作台导轨本身重量已较大，在装完了工件，工装附冲后，还要配置一定重量的平衡块。这样，对工作台导轨来说承受的载荷是比较大的。在这种条件下，机床导轨接触面之间的油膜很难保持充足和均匀。再由于机床滑动导轨在摩擦过程中接触面积大，油膜分布不均，导轨之间的挤压作用和上导轨往复运动，可以报容易挤掉导轨面上处于临界润滑状态的很薄的油膜，同时导轨铁的物理亲和力大，电化学性能相近，互溶性强，因而容易引起金属摩擦面的直接接触，造成导轨的动静摩擦系数值相差，使摩擦副产生爬行现象。
　　（5）机床工作台由于传动部件的支架或者紧固剐性较差，在传动压力下出现振动或者弹性状态现象，不能均匀平稳地传递动力再由于传动机构层次较多，因传动摩擦阻力抵销一部分动力，导致传动机构动力不足的现象，从而产生机床爬行。
　　3　机床导轨爬行故障的处理措施
　　（1）采用摩擦系数好的非金属材料导轨
　　各种材料的摩擦特性有很太差别，而用非金属材料制成的导轨具有某些金属材料无法比拟的优点：自润滑性能好、摩擦系数低、摩擦速度特性曲线是正斜率；动摩擦系数比较接近；防爬性能好}运动平稳；减摩性和加工性、化学稳定性好工艺简单；成本低等。因此，塑料等非金属材料在机床导轨上的应用日益受到重视。其中如聚四氟乙烯F一4材料、TF软带导轨材料、Dv导轨板、HNT耐磨材料及其他塑料如尼龙1010，尼龙6改性聚钾醛等做成的导轨已成功地用于各类车床、铣床、磨床、咆床、镗床上。近来在精密数控（如数控铇床—610）和大型、重型机床（如12m导轨磨、9m龙门铇、T612卧式镗、X2032龙门铣）上也得到日益广泛的应用，并已获得良好的防爬效果。
　　（2）采用静压导轨或滚动导轨
　　静压导轨是依靠供油系统供给压力油，通过节油系统，将进入支撑油腔中的压力调节到与外载平衡。因此，在各种相对速度下均可使支撑处于完全液体摩捧状态下运转即使在极低的速度下，甚至停止运动仍能保持金属不接触状态。因而，动、静摩擦系数小，试验表明，起动摩擦系数可小至0.005且μ-υ曲线具有正向特性，故低速进给无爬行现象，微量进给精确，运动平稳。并具有良好的抗振性、精度高，使用寿命长等优点。
　　因此，静压导轨得到了日益广的应用。静压导轨不仅用于老机床改造，而且，许多采用静压导轨的机床产品已投入成批生产。滚动导轨是借助滚动体（滚子、滚柱或滚针）的滚动来实现其运动的。故其动，静摩擦系数很小，μ-υ曲线具有正向特性
同时还具有使用寿命长，消耗动力少等特点它既可非平稳的高速运动，低速又不易产生爬行。但结构复杂，成本较高。它主要用于要求定位精度高、移动均匀，灵敏的座标镗床、外犀磨床、内圆磨床、数控及仿形机床、高精度平面密床等。
　　（3）修正导轨面的微观几何形貌
　　导轨的不同加工方法对于爬行的影响也不一样，在不改变导轨的结构，材质的前提下，通过改变导轨表面的加工工艺，得到合理的轨面微观几何形貌，以提高机床导轨的防爬能力。例如用周边磨削的导轨比用碗形沙轮端面磨削的导轨表面更有利于消除爬行。目前采用的宽刮法刮研机床导轨可太大提高抑制爬行的能力。这种新工艺的特征为：平、浅、宽。平，表面轮廓平直度高，接触面比点刮大几十倍，降低了实际比压；浅，比点刮浅十几倍，容易形成动高压油契，增大了流体的动高压；宽，油契面积太，承载能力高，低洼部不互相连通，侧泄阻力大。实践证明，用宽刮法刮削的导轨付，配比通常粘度稍大的润滑油，则防槌效果更佳。
　　（4）采用防爬油
　　在不改变原导轨结构的条件下，从润滑油入手降低动静摩擦系数之差，是解决爬行的有效办法之一。在使用中，虽然提高润滑剂的牯度可减轻爬行现象，但不能消除爬行。而且，过高的粘度还会造成工作台的浮起，反而影响加工精度。实际中常用的槌行油主要有导轨油及其他加有油性、酸性极压添加剂的润滑油。润滑油漆加剂对改变导轨摩擦特性和防止导轨低速槌行有特殊作用。如上海机床厂有一台导轨磨（M510X8000），虽是静压导轨，仍有爬行后来在机油中加入5%的油酸就解决了槌行问题。这种防爬添加剂的润滑油叫导轨油、导轨膏。国内外已研制出多种防槌油，其防爬的基本原理也是减少动静摩擦系数之差。
　　除了上述四个方面，消除导轨摩擦阻阻力变化，同样也能起到防爬的作用。如油缸中心线与导轨不平行，活塞杆两端油封调整过紧，油缸缸体孔拉毛刮伤；导轨付间隙或压板调整过紧，都会引起摩擦阻力变化而产生爬行。所以在维护中，必须考虑这方面的因素，防爬行的产生。
　　4　结论
　　引起机床爬行的因素很多，随着工作环境、运动条件、工作参数等的变化，对爬行的影响程度也是不同的，各种防爬措施的效果也有所差异。所以，在分折研究及维修机床时，必须分别情况，具体对待，采取相应的措施，才能收到防爬的良好效果。使现有的，特别是精密现代化设备发挥更大的作用。