直線鏜滑動導套燒結(jié)問題改良對策

■億達日平機床有限公司 （遼寧大連 116023） 方金龍

直線鏜滑動導套燒結(jié)問題改良對策

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摘要：本文詳細分析了鏜桿和導套產(chǎn)生燒結(jié)的潤滑不足之原因，并通過試驗加實際數(shù)據(jù)的方式，總結(jié)出導套的設(shè)計方法，達到預(yù)防導套燒結(jié)的目的。

直線鏜桿的滑動導套在加工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，導套磨損嚴重，滑動導套的定位作用下降，造成被加工件超出公差范圍，出現(xiàn)不良品。經(jīng)過系統(tǒng)分析和實踐驗證，得出直線鏜桿與滑動導套間產(chǎn)生燒結(jié)問題的重要原因之一是潤滑不足。

本文針對直線鏜桿的滑動導套的潤滑狀態(tài)進行系統(tǒng)的分析，采用有限要素法（取點法）解析，找出相對應(yīng)的改良對策。

1. 改良措施

（1）對直線鏜桿的滑動導套設(shè)計要點進行了解（見圖1）。導套設(shè)計時需帶有讓刀槽，滑動導套的切削液供應(yīng)孔和水槽形狀如圖1所示。

在設(shè)計圖1所示的滑動導套時，必須考慮鏜桿的轉(zhuǎn)動方向、切削液供給孔及無槽部的位置關(guān)系。圖樣上要標明鏜桿的旋轉(zhuǎn)方向。為避免加工時，切屑進入導套造成刀桿燒結(jié)，因此在刀具插入方向上還需設(shè)置貫通的讓刀槽，便于切屑排出。

了解導套設(shè)計要點后，下面對直線鏜桿的滑動導套的潤滑狀態(tài)進行分析，本文采用有限要素法（取點法）進行解析，然后找出防止導套燒結(jié)的改良對策。解析方法以及結(jié)果如圖2所示，將導套展開，將其分割為310個要素通過有限要素法進行解析。

靜態(tài)壓力的分布：假設(shè)通過供水孔的流量與通過水槽的流量相同，求得槽深與供應(yīng)孔出口壓力的關(guān)系，如圖3所示。

圖1　導套設(shè)計時的注意要點

圖2

通過圖3可以得知：原設(shè)計采用的槽深0.5mm在槽內(nèi)幾乎不產(chǎn)生壓力。為了使?jié)櫥统浞值倪M入軸套間隙，必須使槽深變淺。因切削液作為潤滑油供應(yīng)時還要考慮切屑混入的情況，所以必須確保水槽有一定的深度，并且還有過濾精度的問題，綜合考慮0.1mm左右的槽深是最合適的。

供應(yīng)孔只有一個，槽以及軸套間隙內(nèi)的壓力分布，在供應(yīng)孔周邊壓力變高。導致靜止時在靜壓力作用下鏜桿緊靠在導套上。槽深為0.1mm時的靜壓力的壓力分布通過運算得出，還計算出當切削液供給孔的位置變?yōu)?的情況下的靜壓值（按供給壓力15N/cm2求得），如圖4所示。從結(jié)果可以了解由供應(yīng)孔位置導致的差別很小，大約40N的靜態(tài)壓力以65o的角度施加。

（2）在靜壓力作用下，鏜桿是否與導套接觸是由鏜桿的支撐剛性決定的。

靜止時存在在靜壓力作用下導致鏜桿與導套接觸的危險性，但是鏜桿轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生動態(tài)壓力，在其作用下鏜桿向?qū)字行囊苿?，增強支撐剛性，如圖5所示。不考慮粘性阻力導致切削液的溫度上升，并伴隨著粘度下降的影響，只考慮切削阻力的大小，該結(jié)構(gòu)有足夠的剛性。另外通過擠壓效果（如工作臺與壓板間）可達到高減衰性，并提高鏜桿導套間的動態(tài)剛性。

轉(zhuǎn)動時會獲得較高剛性，但要注意：鏜桿啟動時，由于上述的靜壓力會導致摩擦。先假設(shè)鏜桿支撐系的剛性較低，推定在40N的靜壓力下鏜桿與導套處于接觸狀態(tài)，計算出轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的動壓力，轉(zhuǎn)速達到多少時可以克服靜壓力，使得鏜桿懸浮。

通過圖6可知轉(zhuǎn)速為40r/min左右時懸浮力增加（懸浮力=動態(tài)壓力-靜態(tài)壓力）, 變?yōu)榉墙佑|狀態(tài)。因此可以得知：即便鏜桿支撐系的剛性低也不用擔心磨耗。

圖3　槽深與出口壓力關(guān)系圖

圖4

圖5

圖6　速度與懸浮力關(guān)系圖

2. 結(jié)語

（1）由滑動導套的潤滑狀況調(diào)查結(jié)果可以得知現(xiàn)在使用的油槽深度在軸套間隙內(nèi)幾乎沒有提供切削液。實際上鏜桿在插入行程時有5μm的微小間隙，可能在反偏心一側(cè)產(chǎn)生負壓吸取切削液，但是裝配時不能保證。

（2）為了使切削液充分提供至軸套間隙，必須使槽深變淺，考慮到切屑和過濾精度確認槽深0.1mm左右是最合適的。

（3）因為轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生高的靜剛性和動剛性，會對解決高頻振動等問題非常有效，因此把軸套間隙增大到10μm以上，以保證切削液量的增加使得軸套間確實呈現(xiàn)非接觸狀態(tài)，且此時導套材質(zhì)最好為淬火鋼。

參考文獻：

[1] 大連組合機床研究所. 組合機床設(shè)計：第一冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1982.

收稿日期：（20141210）