機床導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任公司，哈爾濱 150040；2.哈爾濱工程大學，哈爾濱 150001）

1 引言

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

2 機床導軌磨損的原因

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

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

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

圖1為不同材料以及導軌表面加工情況與導軌磨損量的關系。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）的滑動導軌的耐磨性比其它幾種加工配合方式優越，砂輪圓周磨削與砂輪端面磨削配合加工的導軌耐磨性能最差。

3 機床導軌研傷的主要原因

導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，引起應力集中，壓力過高，產生金屬面間膠合現象。當潤滑中斷時，導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而產生振動和爬行，影響加工工件質量。

4 對機床導軌磨損、研傷的修復

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

因為導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，應選擇摩擦系數小的材料來減小導軌摩擦力、提高機床導軌的使用壽命。

4.1 鑲板材料的選擇

一般機床相互滑動的導軌硬度相差30～50HB，所以可以作為導軌鑲板材料的有鑄鐵、鋼、青銅、聚乙烯層板（加布塑料）。選擇合適的導軌鑲板是提高機床導軌使用壽命、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-導軌付靜摩擦力的差數，見表1中數值；Q-阻尼系數；M-移動部件質量；K-傳動裝置的剛度；G-工作物重量。

根據式（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軌鑲板的最佳材料，所以在導軌付尺寸鏈補充材料鑲接材料應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軌，根據所選聚乙烯層板（夾布塑料板）鑲板的厚度，支撐導軌的材料去除量，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置于支撐導軌上，用壓板、C 型夾頭或重物壓緊，靜置24h 以待牢固。（c）加工油槽。平導軌可加工成井字型或十字型，V 型導軌可加工成波浪型或鋸齒型。油槽加工后與支撐導軌合研、刮削聚乙烯導軌面，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）導軌的優缺點

聚乙烯層板（夾布塑料板）導軌具有以下優點：（1）減少鑄鐵導軌（支撐導軌）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）即使潤滑油供應中斷，摩擦導軌表面溫度升高也只會燒毀聚乙烯層板，從而對鑄鐵導軌起到保護作用。（5）使用一定時間后，導軌副再次磨損時，可以只加工支撐導軌，將聚乙烯層板（夾布塑料板）起下來，重新選擇相應厚度的聚乙烯層板，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，所以對防塵設施要求高。