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      南通第二機床有限公司

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      技術交流

      導軌副的故障分析與排除

      發布時間:2019/9/12

        導軌副是數控平面磨床的重要部件之一,它在很大程度上決定數控平面磨床的剛度、精度和精度的保持性。數控平面磨床導軌必須具有較高的導向精度、高剛度、高耐磨性,平面磨床在高速進給時不振動、低速進給時不爬行等特性。
        1.導軌副的結構
        1)導軌副的類型
        目前數控平面磨床使用的導軌主要有3種:貼塑滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。
        (1)貼塑滑動導軌。貼塑滑動導軌結構如圖21所示,它與普通導軌的區別是在兩個金屬滑動面之間粘貼上了一層特制的復合工程塑料帶,使導軌的金屬與金屬的摩擦副改變為金屬與塑料的摩擦副,因而改變了數控平面磨床導軌的摩擦特性。

        圖21工作臺和滑座剖面圖
        1-床身;2-工作臺;3-下壓板;4-導軌軟帶;
        貼有導軌軟帶的鑲條
        貼塑材料常用聚四氟乙烯導軌軟帶和環氧型耐磨導軌涂層兩類。
        (2)滾動導軌。滾動導軌有多種形式,目前數控平面磨床常用的滾動導軌為直線滾動導軌。直線滾動導軌副的外形和結構如圖22所示,主要由導軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。當滑塊與導軌體相對移動時,滾動體在導軌體和滑塊之間的圓弧直槽內滾動,并通過端蓋內的滾道,從工作負荷區到非工作負荷區,然后再滾動回工作負荷區,不斷循環,從而把導軌體和滑塊之間的移動變成滾動體的滾動。為防止灰塵和臟物進入導軌滾道,滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊,滑塊上還有潤滑油杯。

        圖22直線滾動導軌副的外形和結構
        1-導軌體;2-側面密封墊;3-保持器;4-承載球列;5-端部密封墊;6-端蓋;7-滑塊;8-潤滑油杯
        (3)液體靜壓導軌。液體靜壓導軌是將具有一定壓力的油液經節流器輸送到導軌面的油腔,形成承載油膜,將相互接觸的金屬表面隔開,實現液體摩擦。這種導軌的摩擦因數小(約0.000 5),機械效率高;由于導軌面間有一層油膜,吸振性好;導軌面不相互接觸,不會磨損,壽命長,而且在低速下運行也不易產生爬行。但靜壓導軌結構復雜,制造成本較高,一般用于大型或重型平面磨床。
        2)導軌副間隙調整
        導軌副維護很重要的一項工作是保證導軌面之間具有合理的間隙。間隙過小,則摩擦阻力大,導軌磨損加劇;間隙過大,則運動失去準確性和平穩性,失去導向精度。下面介紹間隙的幾種調整方法。
        (1)壓板調整間隙。如圖23所示為矩形導軌上常用的幾種壓板裝置。壓板用螺釘固定在動導軌上,常用鉗工配合刮研及選用調整墊片、平鑲條等機構,使導軌面與支承面之間的間隙均勻,達到規定的接觸點數。圖23(a)所示的壓板結構,如間隙過大,應修磨和刮研曰面;間隙過小或壓板與導軌壓得太緊,則可刮研或修磨A面;圖23(b)采用鑲條式調整間隙;圖23(c)采用墊片式調整間隙。

        (a) (b) (c)
        圖23壓板調整閥隙
        (a)修磨刮研式;(b)鑲條式;(c)墊片式(2)鑲條調整問隙。如圖24(a)所示為一種全長厚度相等、橫截面為平行四邊形(用于燕尾形導軌)或矩形的平鑲條,通過側面的螺釘調節和螺母鎖緊,以其橫向位移調整間隙。由于收緊力不均勻,故在螺釘的著力點有撓曲。圖24(b)所示為一種全長厚度變化的斜鑲條及三種用于斜鑲條的調節螺釘,以其斜鑲條的縱向位移來調整間隙。斜鑲條在全長上支承,其斜度為1:40或1:100,由于楔形的增壓作用會產生過大的橫向壓力,因此調整時應細心。

        圖24鑲條調整間隙
        (a)等厚度鑲條;(b)斜鑲條

        (3)壓板鑲條調整間隙,如圖25所示,T形壓板用螺 釘固定在運動部件固定在運動部件內側和T形壓板之間放置斜鑲條,鑲條不是在縱向有斜度,而是在高度方向做成傾斜。調整時,借助壓板上兒個推拉螺釘使鑲條上下移動,從而調整間隙。
        三角形導軌的上滑動面能自動補償,下滑動面的間隙調整 和矩形導軌的丘壓板調整底面間隙的方法相同;圓形導軌的間隙不能調整。
        3)滾動導軌的預緊
      為了提髙滾動導軌的剛度,對滾動導軌應進行預緊。頂緊可提高度并消除間隙在立式滾動導軌匕預緊可防止滾動體脫落和歪斜。常見的預緊方法有如下兩種。
        (1)采用過盈配合。緊載荷大于外載荷,預緊力產生過盈量為2-3um,過大會使牽引力增加。若運動部件較重,其重力可起預加載荷作用,若剛度滿足要求,可不施預緊載荷。
        (2)調整法。利用螺釘、斜塊或偏心輪調整來進行預緊。
        4)導軌的潤滑
        導軌面上進行潤滑后,可降低摩擦系數,減少磨損,并且可防止導軌面的銹蝕。導軌常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂,前者用于滑動導軌而滾動導軌兩者都可用。
        (1)潤滑方法。導軌最簡單的潤滑方式是人工定期加油或用油杯供油,這種方法簡單、成本低,但不可靠。一般用于調節輔助導軌及運動速度低、工作不頻繁的滾動導軌;對運動速度較高的導軌大都采用潤滑泵,以壓力強制潤滑。這樣不但可連續或間歇供油給導軌進行潤滑,而且可利用油的流動沖洗或冷卻導軌表面,為實現強制潤滑,必須有專門的供油系統。
        (2)對潤滑油的要求。在工作溫度變化時,潤滑油黏度變化要小,要有良好的潤滑性能和足夠的油膜剛度,油中雜質盡量少且不侵蝕機件。常用的全損耗系統用油有L-ANl0、 L-ANl5、L-AN32、L-AN42、L-AN67,精密平面磨床導軌油L-TSA32、L-TSA46等。
        5)導軌的防護
        為了防止切屑、磨粒或冷卻液散落在導軌面上而引起磨損、擦傷和銹蝕,平面磨床導軌面上應有可靠的防護裝置。常用的刮板式、卷簾式和疊層式防護罩,大多用于長導軌上。在平面磨床使用過程中應防止損壞防護罩,’對疊層式防護罩應經常用刷子蘸機油清理移動接縫,以避免碰殼現象的產生。
        2.導軌副常見故障分析與排除
        1)影響平面磨床正常運行和加工質量的主要環節是導軌副間隙、滾動導軌副預緊力、導軌直線度和平行度以及導軌的潤滑、防護裝置。導軌副常見故障及排除方法,如表所示。
        表導軌副常見故障及排除方法

      序號

      故障現象

      故障原因分析

      排除方法

      1

      導軌研傷

      (1)機床經長時間使用,地基與床身水平度有變化,使導軌局部單位面積負荷過大;

      (2)長期加工短工件或承受過分集中的負荷,使導軌局部磨損嚴重;

      (3)導軌潤滑不良;

      (4)導軌材質不佳;

      (5)刮研質量不符合要求;

      (6)機床維護不良,導軌里落人臟物

      (1)定期進行床身導軌的水平調整,或修復導軌精度;

      (2)注意合理分布短工件的安裝位置,避免負荷過分集中;

      (3)調整導軌潤滑油量,保證潤滑油壓力; (4)采用電鍍加熱自冷淬火對導軌進行處理,導軌上增加鋅鋁銅合金板,以改善摩擦情況;

      (5)提高刮研修復的質量;

      (6)加強機床保養,保護好機床防護裝置

      2

      導軌上移動

      部件運動不良

      或不能移動

      (1)導軌面研傷;

      (2)導軌壓板研傷;

      (3)導軌鑲條與導軌間隙太小,調得太緊

      (1)用170#砂布修磨機床與導軌面上的研傷;

      (2)卸下壓板,調整壓板與導軌間隙;

      (3)松開鑲條防松螺釘,調整鑲條螺釘,使運動部件運動靈活,保證0.03mm的塞尺不得塞人,然后鎖緊防松螺釘

      3

      加工面

      在接刀處

      不平

      (1)導軌直線度超差;

      (2)工作臺鑲條松動或鑲條彎度太大;

      (3)機床水平度差,使導軌發生彎曲

      (1)調整或修刮導軌,使直線度允差0.015/500;

      (2)調整鑲條閶隙,鑲條彎度在自然狀態下小于0.05 mm/全長;

      (3)調整機床安裝水平度,保證平行度、垂直度在0.02/1 000之內

        2)導軌副故障維修實例
        (1)行程終端產生明顯的機械振動的故障維修。
        故障現象:某加工中心運行時,工作臺x軸方向位移接近行程終端過程中產生明顯的機械振動故障,故障發生時系統不報警。
        分析及處理過程:因故障發生時系統不報警,但故障明顯,故通過交換法檢查,確定故障部位應在x軸伺服電動機與絲杠傳動鏈一側;為區別電動機故障,可拆卸電動機與滾珠絲杠之間的彈性聯軸器,單獨通電檢查電動機。檢查結果表明,電動機運轉時無振動現象,顯然故障部位在機械傳動部分。脫開彈性聯軸器,用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查;通過手感檢查,發現工作臺x軸方向位移接近行程終端時,感覺到阻力明顯增加。拆下工作臺檢查,發現滾珠絲杠與導軌不平行,故而引起機械轉動過程中的振動現象。經過認真修理、調整后,重新裝好,故障排除。
        (2)車床x軸反向間隙過大的故障維修。
        故障現象:CK6140加工圓弧過程中X軸出現加工誤差過大。
        分析及處理過程:在自動加工過程中,從直線到圓弧時接刀處出現明顯的加工痕跡。用千分表分別對車床的z、x軸的反向間隙進行檢測,發現z軸為0.008 mm,而x軸為0.08 mm。可以確定該現象是由x軸間隙過大引起的。分別對電動機連接的同步帶、帶輪等檢查無誤后,將x軸分別移動至正、負極限處,將千分表在x軸側面,用手左右推拉x軸中拖板,發現有0.06 mm的移動值。可以判斷是x軸導軌鑲條引起的間隙。松開鑲條止退螺釘,調整鑲條調整螺母,移動X軸,x軸移動靈活,間隙測試值還有0.01 mm,鎖緊止退螺釘,在系統參數里將“反向間隙補償”值設為10,重新啟動系統運行程序,上述故障現象消失。
        (3)移動過程中產生機械干涉的故障維修。
        故障現象:某加工中心采用直線滾動導軌,安裝后用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查,發現工作臺x軸方向移動過程中產生明顯的機械干涉故障,運動阻力很大。
        分析及處理過程:故障明顯在機械結構部分。拆下工作臺,首先檢查滾珠絲杠與導軌的平行度,檢查合格。再檢查兩條直線導軌的平行度,發現導軌平行度嚴重超差。拆下兩條直線導軌,檢查中滑板上直線導軌的安裝基面的平行度,檢查合格。再檢查直線導軌,發現一
        導軌的安裝基面與其滾道的平行度嚴重超差(0.5 mm)。更換合格的直線導軌,重新裝好后,故障排除。

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