1.機床爬行現象應引起重視
機床的運動部件在低速運動或微量位移時,往往出現非勻速運動,這種在進給運動和調整運動中出現的時走時停,或快或慢的現象,就是通常所說的爬行現象。從摩擦學的角度來分析又稱為摩擦振動 對于重型機床,在較高的運動速度下,也能觀察到這種現象。
機床爬行,嚴重影響被加工零件的精度,增大表面粗糙度,縮短機床和刀具的使用壽命。尤其對數控機床,爬行將使價格昂貴的控制系統無法發揮作用。另外,在某些精密儀器、精密機械和尖端技術中,爬行也是急需解決的關鍵問題之一。為此,機床的爬行現象早已引起人們的極大注意。
2.引起機床爬行故障的原因分析
(1)機床上傳動機構的零部件,由于裝配或修理中調整不當,偏斜和太緊,相互不同心,不平行,不垂直或者機床導軌壓板過緊等因素都會造成機床傳動系統的摩擦力增加,使機床傳動效率下降而產生機床導軌爬行現象。
(2)在機床導軌的爬行中,油料變質,特別是用油不當是重要原因之一。由于潤滑油是碳氫化合物,其主要質量指標如粘度,閃點,凝固點,酸值,水溶性酸或堿,機械雜質,抗乳化度,抗氧化安定性,絕緣強度,介質損失角,熱氧化安定性,浮游性,水份等發生變化,在長時問與空氣接觸中,特別是在工作溫度條件下很容易與空氣中的氧起氧化反應,所生成的氧化物是一種發粘的膠狀物,它黏附在金物表面不僅容易產生酸性腐蝕,而且會使摩擦表面喪失潤滑性而發澀,使機床導軌出現爬行現象。
(3)機床困使用中潤滑不良,缺油,無防護裝置,密封不良,機床導軌維護保養不善,濾油器被損壞,機械雜質,金屬切屑和灰塵等進入導軌摩擦面或者濾滑油之中,很容易造成導軌表面不同程度的咬傷拉毛傷痕,導軌面的傷痕部位表面粗糙,摩擦力較大,使工怍臺不能保持均勻的運動速度而產生爬行現象。
(4)有的機床工作臺導軌本身重量已較大,在裝完了工件,工裝附沖后,還要配置一定重量的平衡塊。這樣,對工作臺導軌來說承受的載荷是比較大的。在這種條件下,機床導軌接觸面之間的油膜很難保持充足和均勻。再由于機床滑動導軌在摩擦過程中接觸面積大,油膜分布不均,導軌之間的擠壓作用和上導軌往復運動,可以報容易擠掉導軌面上處于臨界潤滑狀態的很薄的油膜,同時導軌鐵的物理親和力大,電化學性能相近,互溶性強,因而容易引起金屬摩擦面的直接接觸,造成導軌的動靜摩擦系數值相差,使摩擦副產生爬行現象。
(5)機床工作臺由于傳動部件的支架或者緊固剮性較差,在傳動壓力下出現振動或者彈性狀態現象,不能均勻平穩地傳遞動力再由于傳動機構層次較多,因傳動摩擦阻力抵銷一部分動力,導致傳動機構動力不足的現象,從而產生機床爬行。
3.機床導軌爬行故障的處理措施
3.1采用摩擦系數好的非金屬材料導軌
各種材料的摩擦特性有很太差別,而用非金屆材料制成的導軌具有某些金屬材料無法比擬的優點:自瀾滑性能好、摩擦系數低、摩擦速度特性曲線是正斜率;動摩擦系數比較接近;防爬性能好}運動平穩;減摩性和加工性、化學穩定性好工藝簡單;成本低等。因此,塑料等非金屬材料在機床導軌上的應用日益受到重視。其中如聚四氟乙烯F一4材料、TF軟帶導軌材料、Dv導軌板、HNT耐磨材料及其他塑料如尼龍1010,尼龍6改性聚鉀醛等做成的導軌已成功地用于各類車床、銑床、磨床、咆床 鏜床上。近來在精密數控(如數控铇床—610)和大型、重型機床(如12m導軌磨、9m龍門铇、T612臥式鏜、X2032龍門銑)上也得到日益廣泛的應用,并已獲得良好的防爬效果。
3.2采用靜壓導軌或滾動導軌
靜壓導軌是依靠供油系統供給壓力油,通過節油系統,將進入支撐油腔中的壓力調節到與外載平衡。因此,在各種相對速度下均可使支撐處于完全液體摩捧狀態下運轉即使在極低的速度下,甚至停止運動仍能保持金屬不接觸狀態。因而,動、靜摩擦系數小,試驗表明,起動摩擦系數可小至0.005 且μ-υ曲線具有正向特性,故低速進給無爬行現象,微量進給精確,運動平穩。并具有良好的抗振性、精度高,使用壽命長等優點 因此,靜壓導軌得到了日益廣的應用。靜壓導軌不僅用于老機床改造,而且,許多采用靜壓導軌的機床產品已投入成批生產。滾動導軌是借助滾動體(滾子、滾柱或滾針)的滾動來實現其運動的。故其動,靜摩擦系數很小,μ-υ曲線具有正向特性 同時還具有使用壽命長,消耗動力少等特點 它既可非平穩的高速運動,低速又不易產生爬行 但結構復雜,成本較高。它主要用于要求定位精度高、移動均勻,靈敏的座標鏜床、外犀磨床、內圓磨床、數控及仿形機床、高精度平面密床等。
3.3修正導軌面的微觀幾何形貌
導軌的不同加工方法對于爬行的影響也不一樣,在不改變導軌的結構,材質的前提下,通過改變導軌表面的加工工藝,得到合理的軌面微觀幾何形貌,以提高機床導軌的防爬能力。例如用周邊磨削的導軌比用碗形沙輪端面磨削的導軌表面更有利于消除爬行。目前采用的寬刮法刮研機床導軌可太大提高抑制爬行的能力。這種新工藝的特征為:平、淺、寬。平,表面輪廓平直度高,接觸面比點刮大幾十倍,降低了實際比壓;淺,比點刮淺十幾倍,容易形成動高壓油契,增大了流體的動高壓;寬,油契面積太,承載能力高,低洼部不互相連通,側泄阻力大。實踐證明,用寬刮法刮削的導軌付,配 比通常粘度稍大的潤滑油,則防槌效果更佳。
3.4采用防爬油
在不改變原導軌結構的條件下,從潤滑油人手降低動靜摩攘系數之差,是解決爬行的有效辦法之一。在使用中,雖然提高潤滑劑的牯度可 減輕爬行現象,但不能消除爬行。而且,過高的粘度還會造成工作臺的浮起,反而影響加工精度 實際中常用的槌行油主要有導軌油 及其他加有油性、酸性極壓添加劑的潤滑油。潤滑油漆加劑對改變導軌摩擦特性和防止導軌低速槌行有特殊作用。如上海機床廠有一臺導軌磨(M510X8000),雖是靜壓導軌,仍有爬行后來在機油中加入5%的油酸就解決了槌行問題。這種防爬添加劑的潤滑油叫導軌油、導軌膏。國內外已研制出多種防槌油,其防爬的基本原理也是減少動靜摩擦系數之差。
除了上述四個方面,消除導軌摩擦阻阻力變化,同樣也能起到防爬的作用。如油缸中心線與導軌不平行,活塞桿兩端油封調整過緊,油缸缸體孔拉毛刮傷;導軌付間隙或壓板調整過緊,都會引起摩擦阻力變化而產生爬行。所以在維睜中,必須考慮這方面的因素,防爬行的產生。
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