機床導(dǎo)軌磨損的原因及采用聚乙烯層板修補方法

高秀英 ,王歡

（1.哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040；2.哈爾濱工程大學(xué)，哈爾濱 150001）

1 引言

金屬切削機床在經(jīng)過一段時間的使用后，其機床導(dǎo)軌面均存在不同程度上的磨損和研傷，而支撐導(dǎo)軌又是被加工零件幾何精度的決定因素，所以機床導(dǎo)軌幾何精度的恢復(fù)是機械修理的關(guān)鍵工藝。

2 機床導(dǎo)軌磨損的原因

機床使用一段時間后，導(dǎo)軌會產(chǎn)生損傷，包括：（1）導(dǎo)軌面磨損，（2）導(dǎo)軌面研傷。在實際生產(chǎn)中往往是兩種損傷同時發(fā)生。

機床導(dǎo)軌磨損的原因是：導(dǎo)軌防塵（防切屑）裝置不完善，導(dǎo)軌滑動表面由于磨料、塵土、油污進入機床滑動面的結(jié)合部引起磨損。

導(dǎo)軌所承受的壓力、工作臺移動的速度、導(dǎo)軌的潤滑條件、安裝環(huán)境等都是影響機床導(dǎo)軌磨損的直接原因，其磨損量大小與導(dǎo)軌承受的正壓力成正比。此外，導(dǎo)軌滑動表面加工情況和加工方法也是影響機床導(dǎo)軌磨損的主要因素。

圖1為不同材料以及導(dǎo)軌表面加工情況與導(dǎo)軌磨損量的關(guān)系。其中每一標線的較長部分為運動材料磨損量，較短部分為靜止材料磨損量，移動行程在20m 時，磨損量按平均厚度計算。

圖1

由圖1 可知，均為刮研與刮研配合（B）及刮研與砂輪端面磨削配合（D）的滑動導(dǎo)軌的耐磨性比其它幾種加工配合方式優(yōu)越，砂輪圓周磨削與砂輪端面磨削配合加工的導(dǎo)軌耐磨性能最差。

3 機床導(dǎo)軌研傷的主要原因

導(dǎo)軌面落入切屑及磨料而擦傷，還有由于工作臺、滑板等相對運動的部件，其滑動面間接觸不均勻，引起應(yīng)力集中，壓力過高，產(chǎn)生金屬面間膠合現(xiàn)象。當潤滑中斷時，導(dǎo)軌溫度過高而受熱卡死，當工作臺移動時劃出研痕。造成機床移動不平穩(wěn)而產(chǎn)生振動和爬行，影響加工工件質(zhì)量。

4 對機床導(dǎo)軌磨損、研傷的修復(fù)

對于出現(xiàn)磨損和研傷的導(dǎo)軌必須將研傷徹底消除，否則由于受力不均，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中引起膠合，使研痕擴大，同時膠合產(chǎn)生的金屬碎屑在導(dǎo)軌相對滑動表面形成磨料會導(dǎo)致新的研傷。出現(xiàn)磨損和研傷的導(dǎo)軌，通常磨損和研傷在一對配合導(dǎo)軌的滑動面間同時發(fā)生，一般情況下，采用去除材料法來恢復(fù)導(dǎo)軌精度。因為導(dǎo)軌副與傳動機構(gòu)存在封閉尺寸鏈要求。如：導(dǎo)軌與絲杠、絲母傳動，導(dǎo)軌與蝸桿、蝸母條等，所以去除的材料必須鑲裝或填充材料來恢復(fù)原有尺寸鏈。通常采用鑲裝的方法來補償。

因為導(dǎo)軌的磨損量與摩擦路程及單位面積上所承受的正壓力成正比，機床規(guī)格決定了摩擦路程和正壓力是不可改變的，所以選擇鑲裝用的鑲板時，應(yīng)選擇摩擦系數(shù)小的材料來減小導(dǎo)軌摩擦力、提高機床導(dǎo)軌的使用壽命。

4.1 鑲板材料的選擇

一般機床相互滑動的導(dǎo)軌硬度相差30～50HB，所以可以作為導(dǎo)軌鑲板材料的有鑄鐵、鋼、青銅、聚乙烯層板（加布塑料）。選擇合適的導(dǎo)軌鑲板是提高機床導(dǎo)軌使用壽命、減少爬行的重要因素。

表1 鑲板材料機械性能對照表

式中：ΔP-導(dǎo)軌付靜摩擦力的差數(shù)，見表1中數(shù)值；Q-阻尼系數(shù)；M-移動部件質(zhì)量；K-傳動裝置的剛度；G-工作物重量。

根據(jù)式（1）和鑲板材料的機械性得出表1。

由表1 可以看出，青銅和聚乙烯層板是制作導(dǎo)軌鑲板的最佳材料，所以在導(dǎo)軌付尺寸鏈補充材料鑲接材料應(yīng)選擇青銅或聚乙烯層板。但由于青銅價格昂貴，且需要鑲裝前加工，鑲裝后還需要與被鑲裝部件整體再加工，成本高、修理周期長。而聚乙烯層板具有很多規(guī)格可供選擇，只需按需要剪切下料，不需要在鑲裝前后進行加工，而且材料成本低，修理周期短，是機床維修導(dǎo)軌時的不錯選擇。

4.2 聚乙烯層板（夾布塑料板）鑲板粘接

4.2.1 聚乙烯層板（夾布塑料板）鑲板的特點如表2 所示。

表2 聚乙烯層板（夾布塑料板）鑲板的特點

表3 粘接劑配方

4.2.2 粘接方法

（1）粘前準備

（a）將支撐導(dǎo)軌上的研痕去掉即可，要求粗糙度Ra1.6，并記錄材料去除量（去掉的厚度）h1。為封閉尺寸鏈補償做準備。（b）將滑板上需要鑲裝的導(dǎo)軌，根據(jù)所選聚乙烯層板（夾布塑料板）鑲板的厚度，支撐導(dǎo)軌的材料去除量，加工出鑲板定位槽，并記錄定位槽深度h2，如圖2。

圖2 導(dǎo)軌粘接

（2）粘接過程為：（a）用丙酮將鑲板及滑板的粘接部分擦拭干凈，將按配方配比好的粘接劑均勻涂抹在滑板的粘接部位上。（b）將滑板按照工作狀態(tài)置于支撐導(dǎo)軌上，用壓板、C 型夾頭或重物壓緊，靜置24h 以待牢固。（c）加工油槽。平導(dǎo)軌可加工成井字型或十字型，V 型導(dǎo)軌可加工成波浪型或鋸齒型。油槽加工后與支撐導(dǎo)軌合研、刮削聚乙烯導(dǎo)軌面，確保平直度和接觸性能。

如圖2，聚乙烯層板（夾布塑料板）鑲板厚度H=支撐導(dǎo)軌去除量h1+滑板定位槽深度h2，s為定位槽寬。

5 聚乙烯層板（夾布塑料板）導(dǎo)軌的優(yōu)缺點

聚乙烯層板（夾布塑料板）導(dǎo)軌具有以下優(yōu)點：（1）減少鑄鐵導(dǎo)軌（支撐導(dǎo)軌）的磨損速度，保持機床精度。（2）易刮削，減少刮研的工作量，加工油槽容易。（3）聚乙烯層板有粘附金屬、碎片、沙子、灰塵、磨料等硬物性能。（4）即使?jié)櫥凸?yīng)中斷，摩擦導(dǎo)軌表面溫度升高也只會燒毀聚乙烯層板，從而對鑄鐵導(dǎo)軌起到保護作用。（5）使用一定時間后，導(dǎo)軌副再次磨損時，可以只加工支撐導(dǎo)軌，將聚乙烯層板（夾布塑料板）起下來，重新選擇相應(yīng)厚度的聚乙烯層板，按上述方法重新粘接即可。

其缺點為：一旦粘附金屬雜物維修困難，所以對防塵設(shè)施要求高。