数控机床导轨保养与维修分析研究 机电工程专业.docx

《数控机床导轨保养与维修分析研究 机电工程专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床导轨保养与维修分析研究 机电工程专业.docx（20页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、数控机床导轨保养与维修摘要本文论述了机床导轨的特点，以及常用的几种导轨的种类。在介绍机床导轨的同时针对不同类型导轨容易出现的故障，介绍了一些常用的保护机床导轨的方法来延长机床导轨的使用寿命。还论述了一些常用的机床导轨的维修方法，以及导轨修理前后的调整和精度的检测方法。关键字：导轨加工精度修理机床摘要I前言1一、机床导轨概述1（一）导轨面的基本要求1（二）常见的几种滑行导轨1（二）常见的几种滚动导轨3二、机床导轨的技术要求4（）*4（）.6（三）导轨的稳定性6三、机床导轨修理中常用的检具和量具6（）&JJIJ10四、机床导轨的保护10（一）导轨电接触表面淬火11（二）用电刷镀保护机床导轨11五、

2、机床导轨的修理13（一）刮研43复法13（）SE11彳修14（三）粘接修复法14（四）电刷镀一钎焊法修复法16八、机床导轨的1周整17j1致谢错误!未定乂书签。-J1X.-A-刖百机床导轨是车床上各个部件移动和测量的基准，也是各个部件的安装基础。起进度的好坏，直接影响到车床的加工精度：导轨精度的保持性对车床的使用寿命有很大的影响。机床在经过长期的使用运行后，导轨面会有一定程度的磨损，甚至还会出现导轨面的局部损伤，如刮痕、拉毛等，这些都会严重影响机床的加工精度。导轨磨损后的修理方法可根据实际情况确定。一般采用磨削方法修复，对磨损量较小的导轨或其他特殊情况也可采用刮研的方法。修复后的导轨要满足修复

3、导轨的几何精度和恢复导轨面对于主轴箱、进给箱、齿轮、托架等部件安装表面的平行度。一、机床导轨概述机床的床身、立柱、工作台、床鞍、滑座等部件上均有导轨。由于各种导轨在工作时受力状况不同，所以导轨的形状和尺寸也不同。但机床导轨的质量必须满足机床的加工精度、工作能力以及使用寿命的要求。(-)导轨面的基本要求1 .具有较高的导向精度，以保证运动的正确性。导向精度是指运动导轨沿支承导轨运动时直线运动导轨的直线性，以及导轨同其它运动件之间相互位置的准确性。2 .承载能力大，刚度好，根据承受载荷的性质，合理选择导轨的截面形状和尺寸，使导轨有足够的刚度，保证机床的加工精度。3 .精度保持性好，导轨原始精度丧失

4、的主要原因是磨损。(二)常见的几种滑行导轨1 .滑动导轨滑动导轨是机床导轨中使用最广泛的类型，也是其他类型导轨的基础。滑动导轨按其导轨截形的形状可分为矩形导轨、三角形导轨、燕尾形导轨、圆柱形导轨、双三角形导轨、三角形一平面导轨等02 .矩形导轨矩形导轨按形状可分为凸形和凹形两种如图1所示，凸形导轨容易清除切屑，不易存留润滑油，故常用于低速移动的场合。凹形导轨能存油，润滑条件好，用于速度较大的场合，但必须有充分的防护措施。矩形导轨承载能力大、刚度高、制造简便、检验、维修方便，但是存在侧隙、需用镶条调整，导向性差。常用在载荷大，导向性要求略低的机床。(2)三角形导轨三角形导轨如图2所示，它的特点具

5、有自动补偿磨损的能力，故其导向性好，但制造较麻烦。三角形导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，无间隙，顶角在90120。范围内变化，Q角越小，导向性越好，但摩擦力越大。因此小顶角导轨用于轻载精密机床，大顶角导轨用于大、重型机床。3 .燕尾形导轨燕尾形导轨如图3所示，它可承受较大颠覆力矩，导轨的高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，但刚度较差，加工、检验、维修不大方便。用于受力小、层次多，要求间隙调整方便的部件。图3图4图54 .圆柱形导轨圆柱形导轨如图4所示，它制造方便，工艺性好，但磨损后较难调整和补偿间隙，主要用于受轴向负荷的导轨，应用较少。5 .双三角形导轨双三角形导轨如图5所示，它

6、具有导向精度高、承载能力大、精度保持性好；对温度变化较敏感。6 .三角形一平面导轨如图6所示它导向精度高，承载能力大，对温度变化的不敏感性,工艺性好；磨损后不能自动调整间隙。图6）常见的几种滚动导轨即导轨副之间采用的是滚动摩擦形式。按滚动体的形状，可分为滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨和直线滚动导轨块（副）组件等形式。它的优点是摩擦系数小、定位精度高、移动轻便、使用寿命长多数为油脂润滑，也有用油雾润滑。但抗振性差、制造困难、成本较高。1 .滚珠导轨滚珠导轨结构简单，制造方便。但因接触面积小，故刚度低，一般适用于承载能力较小的场合，如工具磨床的工作台等。一般可调预紧力结构，用螺钉调节导轨间隙和预紧，

7、可增加导轨刚度、运动精度和承受较大的倾侧力矩。2 .滚柱导轨滚柱导轨承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于承载能力较大的机床。但它对导轨的平行度要求较高，否则将明显降低运动精度和使磨损加剧。因此，滚柱最好做成腰鼓形，中间直径比两端大0.02mm左右Q3 .滚针导轨滚针比滚柱的直径小，在相同的长度上可排列更多的滚针，因而承载能力大，结构紧凑，但摩擦力也要大一些。适用于尺寸受限制的场合。二、机床导轨的技术要求(-)导轨的精度导轨的几何精度它包括导轨的直线度和导轨之间的相互位置精度。1导轨的直线度公差图8指导轨面弯曲不直的允许误差它的测量方法如图7所示是沿着导轨长度方向作一假想垂直平面M与导轨相截，其

8、包容OPQ曲线与距离最小的两平行线之间的坐标值81,即为导轨在垂直平面内的直线度误差值。沿导轨水平方向一假想的水平平面H与导轨相截，如图所示8,得交线OFG,其包容线之间的坐标值82,即为导轨在水平平面内的直线度误差值。导轨的直线度误差有两种表示法：即导轨Im长度内的直线度允许误差和导轨全长内的直线度允许误差，一般机床导轨的直线度允许误差为0.015-0.02mm1000mmo2 .导轨面间的平行度公差指一组导轨（如平导轨和V形导轨）间的平行度允许误差，它是用横向上的角值误差Aa来表示（图9）。当滑板移动时，在横向IOOOmm宽度上的倾斜值h,其比值h/IOOOmrn,即为其平行度误差（图10

9、）。一般机床导轨的平行度允许误差为0.02-0.05mm1OOOmmo34 .导轨间的垂直度公差指两条相互垂直导轨的位置精度。图115 .导轨副的接触精度为保证导轨副的接触刚度及运动精度，导轨副的配合表面必须接触良好。对于刮研的导轨，以导轨表面每25mm25mm面积内的接触斑点数，作为接触精度等级的评定指标，而对于磨削的导轨，则一般用接触面积大小作为评定指标。6 .导轨的表面粗糙度刮研的滑动导轨面的表面粗糙度值在RaI.6Un1以下，磨削导轨和精刨导轨表面粗糙度应在RaO.8um以下；(二)导轨的硬度导轨的磨损是机床丧失精度的主要原因。为了减小导轨的磨损，导轨的硬度应在170HBS以上，并且在

10、全长上硬度要一致。为了保持导轨的精度，与之相配的另一滑动件，其硬度应比导轨硬度稍低。(H)导轨的稳定性导轨稳定性是相对于变形而言的，要求导轨稳定，除了采用刚度足够的机体结构和优良的材质外，对机体还要进行良好的时效处理，以消除内应力，减少变形。表1导轨的材料铸铁HT200、HT300、高磷铸铁等表面淬火、镀格、涂铝等钢碳素钢(40、T8A)、合金钢(20Cr.40Cr)渗碳、高频淬火等；镶装导轨有色金属黄铜、锡青铜、超硬铝、铸铝工程塑料聚四氟乙烯、聚酰胺等涂层、软带、复合导轨板三、机床导轨修理中常用的检具和具(-)常用检具1平尺主要用作导轨的刮研和测量的基准。平尺有桥形平尺、平行平尺和角度平尺3

11、种。桥形平尺上表面为工作面，用来刮研或测量机床导轨。平行平尺有两个相互平行的工作面。角度平尺用来检查燕尾导轨。平尺用灰口铸铁铸成，经机加工和热处理以消除内应力。工作面要刮削至25点/（25mm25mm）（1级平尺）或20点/（25mmX25mm）（2级平尺）。2 .方尺和直角尺用来检查机床部件之问垂直度的量具。常用的有方尺、平角尺、宽底座角尺和直角平尺4种。a）方尺b）平角尺c）宽底座角尺d）直角平尺3 .垫铁一种检验导轨精度的辅助工具，主要用作水平仪和百分表等精密量具的垫铁。材料多为铸铁，根据使用目的和导轨形状不同，制成多种形状。45 .检验棒主要用来检查机床主轴和套筒类零部件的径向跳动、轴

12、向窜动、同轴度、平行度等，是机床修理、装配的常用工具。检验棒一般用工具钢制成，经热处理和精密加工，精度较高。为减轻质量可制成空心结构，为便于装拆、保管，可做出拆卸螺纹和吊挂用孔。用完后应清洗、涂油、吊挂保存Q检验棒按主轴结构和检验项目不同，可制成不同的结构形式。a）长检验棒c）圆柱检验棒6 .检验桥板检验机床导轨面间相互位置精度的一种工具，一般与水平仪结合使用。根据不同形状的导轨，可制作不同结构的检验桥板，如图所示为常用的一种。检验桥板与导轨接触部分及本身的跨度可以更换和调整，以适应多种床身导轨组合的测量。（二）常用量仪水平仪主要用来测量导轨在垂直平面内的直线度、工作台面的平面度及零件问的垂直

13、度和平行度等。有条形水平仪、框式水平仪和合象水平仪等。随着大型机床向高速、重载、高精度以及自动化方向的发展，改善机床导轨的工作条件，如何提高并保持机床导轨的精度日益引起人们的注意。由于铸铁导轨具有良好的减振耐磨性、稳定性、成本较低,一直是大多数机床设计人员的首选。但铸铁存在硬度低、组织疏松、毛坯缺陷多等弱点，承载较重的大型机床，容易造成导轨磨损、拉伤,从而降低了机床精度，影响产品质量。因此提高导轨表面的耐磨性与表面缺陷的快速修复十分必要。实践证明，表面淬火、电刷镀方法保护导轨是目前理想的手段。（-）导轨电接触表面淬火电接触表面淬火的主要原理是：用一个电极（石墨或紫铜滚轮）与工件紧密接触（图12

14、）,通过滚轮的低压强电流，在电极与工件接触表面形成电阻热使接触表面迅速加热，并通过压缩空气使工件表面迅速冷却，保证导轨表面形成极细的马氏体与片状石墨，达到表面淬火的目的，同时滚轮以一定的速度向前移动，这样就可以达到对整条导轨进行表面淬火的要求，经过实际测试采用此种方法淬火层可达到0.3-0.4mm,硬度为5961HRC,淬火后再用磨光机对表面进行磨平处理，完全保证了机床导轨的设计要求，同时由于采用此种方法导轨变形小、投资少、操作简单、速度快，经济效益非常明显。目前集团公司的大型机床的平导轨、V形导轨均采用此种淬火、磨平方法，简单有效，其中一台淬火机一天可以完成35台长1215m的机床导轨的表面淬火。图12（二）用电刷镀保护机床导轨在导轨表面刷镀金属或合金作为工作层也可以强化其表面硬度提高耐磨性，达到进一步降低粗糙度的要求，一般选用快速锲、锲钻鸨合金、银鸨D合金作为工作层。其中快速银合金电沉积速度快、硬度与45号钢相当，耐磨性好于淬火45