床身導軌面磨削波紋產生的原因及解決措施

天水星火機床有限責任公司 劉亞洲

一、引言

我公司在加工床身導軌中，導軌面產生的磨削條紋狀暗波紋一直以來是影響產品質量的重要因素，裝配現場發現，機床裝配過程中床鞍在導軌上經過試車運動表面滑動摩擦多次后，床身上波紋特別明顯，如圖1所示：床身上出現黑白相間的條紋狀暗波紋，直接影響整臺機床的外觀質量，解決磨削波紋問題迫在眉睫，因此，我從磨削加工中整個工藝系統上進行分析，把導軌磨削波紋作為問題進行研究。

二、分析波紋特點

首先對公司7臺導軌磨床加工的12臺床身磨削波紋進行放大觀察和分析，發現波紋類型全部為黑白相間的暗紋，逆著光線用肉眼直接可以看出明顯的波紋，為了更加清楚的分析，對不明顯的暗波紋用油石研磨，并進行對照，發現波紋的明顯程度每臺機床各不相同，波紋的間距大小也不一致，但此類波紋有如下特點：

1.波紋形狀都橫向豎向條紋狀和工作始運動方向垂直。

2.波紋的間距在5～6mm之間。

3.磨削區接觸面積越大，則波紋越明顯。

4.條紋狀波紋在導軌全長上兩端部600mm長處較明顯。為了找出問題和方便研究，我選公司磨削波紋最為嚴重6m龍門式導軌磨床進行研究。

圖1 CW61200系列床身導軌磨削波紋

圖2 滑動軸承瓦塊

圖3 磨削導軌

三、分析波紋產生的原因

1.磨削加工中波紋產生的機理

機械加工是機床、刀具和工件在加工時相互作用、相對運動和相互影響的復雜過程，磨削過程也一樣，在加工過程中如果砂輪與工件之間存在著振動，致使砂輪與工件之間產生相對位移，改變了它們之間的正確關系，就會在加工表面留下波紋。

2.機床在磨削加工中產生振動的主要因素

分析龍門軌磨床加工工藝系統，在磨削加工過程中使砂輪與工件之間產生振動的主要因素為：a：磨頭主軸的徑向跳動。b：工件運動過程中的振動。c：工作臺運動過程中的振動。d：砂輪修整時金鋼筆的顫動。

理論結合實踐，工藝系統中不同的部位的振動將會產生不同的波紋類型，針對橫向條紋狀波紋的產生主要是由磨頭主軸的徑向跳動和工作臺運動時的振動原因所引起。并且分析得出磨削后的導軌表面全部長度上條紋狀波紋，其問題出現在磨頭部分，磨削加工導軌面兩端波紋嚴重的問題是工作臺換向所引起。

四、對分析結論驗證

1.針對磨頭主軸的徑向跳動問題，在公司機修工的配合下對公司進口瓦德里西6m磨床磨頭部分進行拆卸并分別對磨頭供油系統，磨頭主軸精度及表面光潔度，滑動軸承瓦塊三項主要因素進行檢查，其結論為：供油系統正常，磨頭主軸精度達到技術要求，滑動軸承（瓦塊如圖2所示）。

瓦塊兩端磨損嚴重，發現問題就在瓦塊上，通過分析瓦塊磨損的原因，對瓦塊尺寸及精度進行檢測，發現磨頭瓦塊圓孤所在的直徑為117.92mm，小于磨頭主軸軸徑118.00mm，這是問題的根源，并且造成該問題的主要原因為在磨削加工中操作者上刀量大，磨削徑向力超過機床磨頭所在設計壓力，破壞了軸承契形油膜，使軸瓦直接和軸承接觸磨損造成。

2.針對工作臺換向所引起導軌面兩端波紋嚴重的問題，因公司龍門式導軌磨床工作臺的拖動方式2種，對于液壓缸傳動方式的磨床，工作臺在換向過程中由于貫性的作用，油缸壓力突然增大并受到沖擊力，引起工作臺瞬時振動，從而產生波紋，參考液壓傳動原理，要使換向過程平穩，首先要液壓系統供到油缸的流量保持穩定，其次要液壓缸兩端綬沖裝置設計合理。對于蝸條和蝸桿傳動的磨床，只要蝸條精度能夠保證，工作臺運行中沖擊振動可以削除，對磨削不會產生大的影響。

五、解決措施

1.以磨頭滑動軸承軸徑為工藝基準，對新換的瓦塊進行配刮研磨，使瓦塊圓孤直徑和主軸軸徑相同，接觸面達到80%重新裝配磨頭，并進行主軸的精度檢驗，其徑向跳動為0.002mm，軸向竄動為0.005mm，之后進行砂論靜平衡試驗，前期工作完成后，試車運轉20H，經檢查磨頭不發熱，并對公司CK61160LS/15m床身磨削試驗，其磨削后床身導軌表面質量如圖3所示。

床身上條紋狀波紋消除了，導軌表面質量提高了，磨削波紋問題得到了解決。

2.經機修人員對6m龍門式導軌磨床油缸供油系統檢查，油缸端部緩沖裝置完好，設計合理，液壓供油油泵在工作臺換向時壓力波動較大，拆卸油泵后發現柱塞已磨損，問題在于柱塞泵上，更換柱塞泵后重新試磨削，床身兩端部波紋得到削除。

六、結論

通過以上問題的解決，可以得出導軌磨床磨削缺陷主要是機床工藝系統引起，對于龍門式導軌磨床精度主要集中在：磨頭部分，工作臺傳動部分，修整器部分等三部分，在生產中只要針對出現的問題認真分析，抓住關健點，問題不難解決。

[1]郭隱彪著.磨削加工工藝及應用[M].國防工業出版社,2010(11).

[2]機床設計手冊(下冊)[M].機械工業出版社.