環氧抗磨涂層在機床導軌上的應用

2013-12-23 04:01:38于馨魏興康久良申展超

機械工程師 2013年11期

于馨，魏興，康久良，申展超

（大連益利亞工程機械有限公司，遼寧大連116025）

1 引言

機床導軌對支撐部件起承載作用，對執行部件起引導作用。隨著全自動、高精度、高效率、長時間連續工作的數控機床和加工中心的發展，對導軌工作的可靠性和穩定性也提出了更高的技術要求。

滑動導軌是最常見的導軌之一。在使用過程中，滑動導軌常因摩擦系數大、磨損快、低速易爬行等缺點，導致配對使用的金屬導軌面精度降低、使用壽命縮短，同時也影響了機床的加工精度、效率及壽命。

為了解決以上問題，可通過在滑動導軌上涂敷一種環氧基高分子復合樹脂的抗磨涂層，來提高滑動導軌的性能。這種材料具有優良的綜合性能，是一種較為理想的涂層材料。

2 環氧抗磨涂層及其特性

2.1 環氧抗磨涂層的介紹

環氧抗磨涂層是一種由高分子化合物環氧樹脂及高性能填料組成的復合物。在固化劑作用下，熱塑料的直鏈高分子化合物轉變成網狀體結構的熱固性化合物，固化產物中含有所需的粘結劑、建模材料、增強材料、耐磨材料及潤滑填料。

涂層材料不是一種成型的樹脂導軌制成品，不能通過粘貼和鑲裝方法直接使用。制作時，把涂層材料和固化劑調配成膠狀物，將其涂敷在容易磨損的導軌面上，利用成型模具等構成新的導軌副。環氧抗磨涂層可以用于各種形式的直線運動導軌、圓周運動導軌、壓板及鑲條。

2.2 環氧抗磨涂層的特性

同其他普通涂層相比，環氧抗磨涂層的特性具有如下特性：（1）抗磨損性好。能將抗磨涂層和對磨表面的磨損降為最小。（2）成型精確。涂層成型后無變形，可得到與模具相同的涂層表面，避免了機械二次加工。（3）安全可靠。涂層的特性可以防止由意外而引起高磨損的情況發生。即使在沒有潤滑的情況下，也不會產生加劇磨損或卡死的現象。（4）尺寸穩定。在有負載工作時，幾乎不變形，特別是在高溫下（最高工作溫度80℃），也不產生軟化變形。（5）粘接力強。涂層材料對已清潔的金屬表面具有良好的粘接性，也可以用來修復損壞或是加工錯誤的部分。（6）耐化學性好。涂層對常見的人造或天然的溶劑，如水、海水、礦物油、合成油、弱酸、汽油和酒精有抗耐性。（7）抗震性好。涂層的抗震性能較以往的滑動導軌有明顯的提升，同時也提升導軌的動態剛性。

圖1 注塑成型法示意圖

3 注塑成型法

本方法需在涂敷涂層的導軌面與成型模具（或配對導軌）之間粘貼密封條，以形成一定的厚度空間，并通過“注射”的方式，使涂層充滿此空間。由于涂層成型后具有無收縮的特性，所以成型后的導軌面與成型模具（或配對導軌）具有相同的精度和結構形式（見圖1）。

4 導軌成型面的加工要求

圖2 成型面的粗糙化處理

4.1 成型面要求

導軌成型面需要進行粗糙化加工，如圖2 所示。通過粗刨、粗車、線切割等加工方式，加工成較為粗糙的成型表面，如圖3 所示，增大涂層的附著力，易于涂敷涂層材料。

4.2 注塑孔

成型需要通過注塑孔“注射”到導軌面和成型模具（或配對導軌）之間的間隙中，如圖1 所示。

如果涂層長度大于1000mm 時，注塑孔的位置最好在導軌的中心，這樣“注射”涂層混合物時可以同時向兩個方向填充涂層間隙。對于較長的工件，需增加注塑孔的個數，孔間距約500mm 為宜。

當注塑孔有角度變化的要求，需要參照圖4的方式進行加工。

圖3 成型面加工深度

圖4 注塑孔的加工要求

5 環氧抗磨涂層的成型過程

環氧抗磨涂層的成型主要包括清潔、密封、定位、調制涂層材料、噴涂脫模劑、注塑、加工油槽及后處理等步驟。

（1）清潔。待成型的導軌面不能受到油、油脂、灰塵、銹及保護漆等影響。涂敷前要對成型面多次清潔，涂敷前要使用丙酮進行清潔，然后用壓縮空氣對成型面進行清潔，保證涂層能夠更好地附著在導軌面上。

（2）密封。根據工件的特性不同，密封的主要方式為金屬邊界密封和橡膠密封，有時也會使用貼附軟帶進行密封。

（3）定位。在注塑過程中，將清潔好的導軌面使用螺釘或者夾具進行固定。以確保涂層的厚度均勻，防止有注射過程中產生的壓力，致使涂層厚度不均（見圖5）。

（4）調制涂層材料。將不同種樹脂混合物按照比例、重量進行均勻調制，得到可使用的涂層材料。

（5）噴涂脫模劑。在成型模具（或配對用導軌）的表面或涂層可能溢到的表面噴涂脫模劑。

（6）注塑。成型過程中，使用專用工具將涂層材料從注射孔壓入，當涂層材料從最遠處的孔或端部溢出時表示注塑完成，然后去除密封和擠壓件就完成注塑成型。

（7）加工油槽。油槽有專門的成型模具，將油槽模按預先設計的形狀粘貼在成型模具（或配對使用導軌）接觸面上。當導軌涂層固化后，油槽模很容易從導軌涂層剝離開，得到預先設計的油槽形狀。不管是復雜結構的油槽，還是圖樣形式的油槽，都可通過油槽模實現。使用油槽模，可使油槽深度達到2mm。在設計油槽時，間距至少10mm，并確保各個通道暢通。

（8）成型后處理。成型后，將導軌取下，油槽模去除，清理擠壓多余的涂層材料（見圖6、圖7）。

當成型后的涂層表面出現裂紋、凹點等缺陷時，可以通過同種材料進行修補。根據需要，也可以對導軌涂層面進行機加工。