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专题活动

导轨对机床精度的影响

      机床作为工作母机,其动态特性将直接影响加工精度和品质。机床导轨是机床各主要部件相对位置和运动的基准,它的精度直接影响机床成形运动之间的相互位置关系。它是产生工件形状误差和位置误差的主要因素之一。

      机床床身导轨精度及其对机床精度的影响,机床床身导轨精度,床身导轨的精度包括导轨的导向精度、刚度等。导轨的刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度,它表示导轨受载后抵抗变形的能力,是导轨工作质量的重要指标。如果导轨变形过大,则刚度很差,这不仅严重破坏导轨的导向精度和影响各部件之间的相对位置,还会使工作条件恶化,导轨上的比压分布不均,加剧导轨的磨损。导轨的导向精度主要是指导轨运动轨迹的精确度。影响导向精导轨的接触刚度受耐磨度的影响很大,导轨的耐磨度是指导轨在工作过程中抵抗磨损的能力,它对导轨的精确保持度有重要影响。

      导轨的精确保持度是指导轨在工作过程中各种精度保持不变的程度,主要由导轨的耐磨性和抗振性决定,并与导轨的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的比压及其分布规律有关。尤其在机床低速运行时,则伴随有振动出现,此时还要求导轨要有良好的阻尼特性,以抑制和衰减振动,减少被加工表面的波纹度和振纹。导轨精度对机床精度的影响,床身导轨是装在机床床身上的,床身导轨面是测量机床各项几何精度和反映加工精度的基准面。无论是空载或是承受切削载荷时,这个基准面都应保证刀具运动的直线性精度,使刀具获得均匀而平稳的直线送进。同时还要保证其它各项有关运动及有关安装表面同溜板运动保持相对位置的准确性。
      高精度机床的导轨应使运动部件精确而平稳地运动,才能保证被加工零件获得理想的几何精度、形位精度和表面粗糙度。机床的许多性能都受到导轨精度的影响,导轨的几何精度决定运动部件的运动精度,从而影响被加工零件的几何精度。机床床身导轨还是承受刀架等工作部件的零件,在机床工作时,工作部件在导轨上来回移动。导轨表面的制造质量及导轨副的摩擦性能,也将直接影响部件的运动性能,如果不能满足要求,势必会使运动部件难以实现平稳无爬行的低速运动和精确定位。机床床身导轨的精度直接影响机床的精度,对被加工零件的精度也起着决定性作用。实践证明,导轨的导向精度、刚度和耐磨性对机床质量有重大影响,导轨热变形后的直线度等也直接影响机床的动态精度。在导轨设计中,应将满足导向精度、精确保持度、保证导轨刚度和应有的耐磨性作为导轨设计的基本要求。
      床身导轨的磨损,床身导轨的磨损是引起导轨精度降低的根本原因。床身导轨磨损类型床身导轨作为衡量机床精度的基准件,不但要求有较高的尺寸精度,还要有较高的形状精度,即要求有良好的直线度、表面粗糙度、相对机床主轴的平行度等。造成床身导轨磨损的原因是多方面的。粘着磨损。粘着磨损是指相对滑动的两个表面相互咬啮造成的磨损,其磨损的特点是出现咬裂痕迹。产生粘着磨损的机理是:导轨面覆盖着氧化膜及气体或液体的吸附膜,当导轨局部压强或剪力过高而排除这些膜时,裸露的金属表面因原子力作用而吸附在一起,导致出现冷焊现象,当导轨面相对移动时,自然会出现咬裂现象。严重的粘着磨损容易使2个导轨面无法运动。在车床床身导轨承受较大的切削载荷时,导轨表面经常发生粘着之后又被剪断的磨损即属于粘着磨损。一般情况下,磨粒磨损是产生粘着磨损的原因,粘着磨损反过来又会加剧磨粒磨损。
  磨粒磨损。磨粒是指导轨面间存在的坚硬微粒,可能是落入导轨副的切屑微粒或是润滑油带入的硬颗粒,也可能是导轨面上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。这些磨粒在导轨副移动时起切刮导轨面的作用。磨粒磨损速度和磨损量与相对滑动速度和压强成正比。溜板在导轨面上移动时,两表面之间产生相对滑动,由于细微的铁屑落入滑动表面之间而产生的磨损就属于磨粒磨损。磨粒磨损不可避免,只能设法尽量减少。腐蚀磨损。在导轨副的相对运动过程中伴有腐蚀性作用的一种磨损。产生腐蚀磨损的机理是:金属件表面在液体、气体或润滑剂中发生化学或电化学反应,形成较易被磨损或剥离的腐蚀产物,在摩擦过程中腐蚀产物被剥离,暴露出的新的金属面又进入新的化学反应,如此交替出现腐蚀和磨损使材料损失。腐蚀磨损的破坏作用超过单纯的腐蚀或磨损。
      一般金属洁净表面与空气接触后不久就会生成氧化膜,其厚度约为0.01Lm。当磨损速度低于氧化膜厚度的增长速度时,氧化和磨损尚不相互促进,膜层可起保护作用。但当磨损速度超过氧化速度时,腐蚀磨损变得异常剧烈。但氧化膜又不宜过厚,否则易出现脆性断裂,形成硬的氧化物磨粒而产生磨粒磨损,使磨损加速。腐蚀磨损本身就伴随有磨粒磨损和粘着磨损,磨粒磨损或粘着磨损为腐蚀磨损的形成提供条件。腐蚀磨损与环境、温度、滑动速度、载荷和润滑条件有关,相互关系极为复杂。采用带酸性或腐蚀性成分的润滑剂、切削液等润滑和冷却的导轨面一般都会出现这种腐蚀磨损。防止腐蚀磨损应从选材、表面保护处理、降低表面工作温度和选择适当的润滑剂等入手。
   

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