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數控機床滾滑複合導軌磨損修複與精度調試方法

2023-1-5 來源：昌河飛機工業（集團）有限責任公司作（zuò）者（zhě）：呂輝

摘要 : 探討數控機床導軌在實際維（wéi）修過程中，滾（gǔn）滑導軌的磨損（sǔn）修複及（jí）精度調整方法。

關鍵詞 : 滾滑複合導軌 ; 磨（mó）損修複 ; 精度調試 ; 維修

隨著數控機床的（de）發展，應對（duì）高速重載工作條件的（de）能力越（yuè）來越受到重視。傳（chuán）統的滾動導軌和滑動導軌由於自（zì）身特性，不能獨立應對這樣（yàng）的工作（zuò）條件，因此產生了以滾動與滑動相結合（hé）的複（fù）合導軌。為使導軌係統達到誤差相互補償的效果，根據機床的載荷特點，采用滾滑複合導軌，即滾動導軌單元與貼塑導軌並用的方法。其優點是摩擦因數（shù）較小，具（jù）有低慣性和高速響應性能，運動輕便靈活（huó），低速運動（dòng）平穩性好，位移精度和定位（wèi）精度高。但（dàn）即使（shǐ）是滾滑導（dǎo）軌的組合形式，依然會（huì）存在疲勞（láo）磨損現象。如何修複數控機床滾滑複合導軌磨損是設備維修中的一大難題。

1. 滾滑複合導軌工作（zuò）原理（lǐ）及故障分析

由桂林機床股份有限公司（sī）生產的 XH2312 型三坐標龍門加工中心，采用由滾動導軌與貼塑滑動導軌（guǐ）相結（jié）合的滾滑複（fù）合導軌（見圖 1）。在鑄鐵矩形導軌麵內側鑲嵌鋼條，搭配直線循環滾子軸承，實現滾動摩擦（cā），從而減小摩擦力，使工作台以滑動摩擦與滾（gǔn）動（dòng）摩擦相結合的形式在導軌上移動（dòng）。鑲鋼條是合金（jīn）鋼淬（cuì）硬後進行磨削得到的，硬度在 60HRC 以上，鋼條表麵存在淬火層（céng），在一定的磨損量之後，淬火層出現（xiàn）大量裂紋，機床工作（zuò）台出現遲滯、爬行（háng）現象，需及時（shí）更換滾動導軌鑲鋼條與滑動導軌軟帶，並（bìng）保證其各個平麵（miàn）的精度。

圖 1　滾滑複合導軌

2. 滾動導軌鑲鋼（gāng）條更（gèng）換

在拆卸機床外圍防護罩及工作台導軌防護罩（zhào）之後，鑄鐵導軌兩邊內側皆鑲嵌一條鋼導軌，每條鋼導（dǎo）軌由 10 根鋼條拚（pīn）接而成，用螺絲固定在鑄鐵底座上，螺絲孔則被銅堵頭堵住。要拆卸鋼條，首先要（yào）將銅堵頭拔出來，拆卸銅堵頭的步（bù）驟分（fèn）為 : ①在銅堵頭中心的位置鑽一個 ø5mm 的中心孔。②用 ø6mm 的絲錐在鑽好的孔上攻螺紋（wén）。③將螺紋銷擰進攻好的螺紋中，使用拔銷器慢慢地將（jiāng）銅堵頭往外拉。使（shǐ）用以上方法，重複不斷地將兩側鑲鋼軌條上的堵頭拆下來（lái），每根含（hán） 12 個堵（dǔ）頭，一（yī）共240 個堵頭。堵頭拆掉之後（hòu），可以通過內六角螺（luó）母將緊（jǐn）固導軌的螺釘鬆掉，將鋼條（tiáo）全部取出。拆卸下來的導（dǎo）軌（guǐ）鋼條，其表麵存在大量的（de）裂紋，此裂紋為（wéi）鋼條淬火熱處理過程中形成的滲氮層，由於（yú）長期受力影響導致（zhì）的疲勞（láo）破裂，對導軌（guǐ）的（de）使用有（yǒu）一定的影響。

3. 滑動導軌軟帶更換

工作台（tái）與鑄鐵導軌（guǐ）以滑動（dòng）摩擦的形式移動，在（zài）工作台與鑄鐵（tiě）導軌之（zhī）間（jiān）有一層導軌軟帶，作為滑動（dòng）摩擦的介質。工作台與導軌（guǐ）的（de）貼合麵需要進行刮研，並安裝新的導軌軟帶。拆卸舊的導軌軟帶，將工作台背麵 3 個平麵刮研達到相應精度後，使用特殊的膠水（shuǐ）安裝（zhuāng）導（dǎo）軌軟帶。同時，檢查工作台背麵 4 個角上的（de）直（zhí）線滾子軸承，通過仔（zǎi）細檢查發現 4 個直線（xiàn）滾子軸（zhóu）承狀態良好，在（zài）進行充分（fèn）潤滑保養後重新安裝。

4. 滾滑組合導軌麵（miàn）的精（jīng）度保證

機床的滾滑複合導軌麵是設備出廠前經過大型導軌磨一次性（xìng）加工而成。更換的鑲（xiāng）鋼條在安裝後需對複合（hé）導軌麵再進行一次磨削才能（néng）滿足導軌使用精度要求。由於條件限製，我（wǒ）們並沒有使用導軌磨（mó）等大型（xíng）設備對更換後的複合導（dǎo）軌麵進行一次性（xìng）加工，轉（zhuǎn）而采用修、磨、研及配等方式對鋼條及鑄鐵導軌麵進（jìn）行調整，最終保證新更換（huàn）的（de）鑲鋼條與（yǔ）鑄鐵導軌平麵度誤差＜ 0.01mm。（1）測量各位置鑲鋼條安裝槽的深度尺（chǐ）寸由於（yú）滾滑（huá）複合導軌表麵為整體加工成形，因此鋼條安裝時（shí）的安裝槽深（shēn）度並不（bú）規則，利用深度尺（chǐ）依次測量槽深，並取數值 16.50mm 作為參考，可直觀看出左、右 2 條鑲鋼（gāng）槽的（de）深度變化（見表 1）。

表 1　左、右 2 條鑲鋼槽（cáo）的（de）深度變化（單位 :mm）

圖 2　左側鑲鋼槽深度

圖 3　右側鑲鋼條深度（dù）

由圖 2、圖 3 可以看出，左、右 2 條鑲鋼槽平麵的（de）大致形狀及最低深度。可見，鑲鋼條（tiáo）的導軌槽並不是精度很高的平麵，鋼條鑲嵌完成後，需再進行一次整（zhěng）體磨削，從而（ér）保證（zhèng）滾滑導軌麵的平麵度。

（2）鑲鋼導軌槽、鑄鐵導軌及工作台背部貼合麵的刮研在無（wú）法使用大型導軌磨等設備的時候，如何保證新安裝的鑲（xiāng）鋼條表麵與鑄鐵導（dǎo）軌表麵在同一水平麵，困擾我（wǒ）們多時。若按（àn）照鑲鋼槽不規則深度進行配比，研磨鋼條使每根鋼（gāng）條（tiáo）達（dá）到與每個槽前後深度數值一樣，而保證鑲鋼導軌麵（miàn）與鑄鐵導軌麵平麵精度＜ 0.01mm，此方法不僅工作量非（fēi）常大，而且也無法保（bǎo）證導軌麵的（de）精度（dù）。因此，最終我們決定對鑲鋼（gāng）槽進行人工刮研，保證每（měi）一條鋼槽的底麵平（píng）麵度誤（wù）差＜ 0.01mm。

由圖2、圖3可看出，左、右兩條鑲鋼（gāng）槽的最低深（shēn）度都接（jiē）近（jìn） 16.90mm，刮研鑲鋼槽則以16.90mm 數值為標準，要求刮研後 2 條鑲鋼槽的平麵精度≤ 0.01mm。

同時，要保證鑲鋼槽與鑄鐵導軌表麵的平行度，鑄鐵導軌也需要進行研磨修配（pèi），此鑄（zhù）鐵導軌（guǐ）為組合矩形導軌，因此（cǐ）矩形導軌的上麵、側麵和底麵 3 個外表麵也需要（yào）同時進行刮研、研磨，以保證（zhèng）導軌（guǐ）的垂直度、平行度等誤差。刮研後，所有刮研的平麵需保證平麵度誤差在 0.01mm 以內 ; 鑲鋼導軌槽與輔助導軌上平麵需保（bǎo）證平（píng）行，平行度誤差在 0.02mm 以內 ; 輔助（zhù）導軌上平麵與下平麵需保證平行，平行度誤差在 0.02mm以內 ; 工作台與導（dǎo）軌貼合的 3 個（gè）麵平行度誤差保證在 0.02mm 以內 ; 工作台在 XY 平（píng）麵內 X 方（fāng）向的直線度保證在 0.02mm 以內（nèi）。

（3）鑲（xiāng）鋼條的修磨及安裝經（jīng）過測量，新的鋼條厚度標準為 17.00mm，誤差在 ±0.1mm以內，需經過平麵（miàn）磨床進行加工，從而（ér）得到厚度一致的鑲鋼條。依據鑲鋼槽的刮研標準，鋼條（tiáo）厚度需保證在 16.90mm，精度保證在±0.005mm 以內（nèi）。當鑲鋼（gāng）導軌高於鑄鐵導軌較多時，工作台全部的載（zǎi）荷落於鋼導軌上，易（yì）損壞工（gōng）作台背（bèi）麵的直線（xiàn）循環滾子軸承，鋼導（dǎo）軌表麵（miàn）易劃傷、破損 ; 當鑲鋼導（dǎo）軌低於鑄鐵導軌時，則主（zhǔ）要受力為滑動摩擦，此時滾（gǔn）子軸承無（wú）法起到（dào）減小摩擦力、提升運動性能的作（zuò）用。經過修（xiū）磨後的鋼

條安裝在導軌槽內之後，經測量，整個複合（hé）導軌麵（miàn）的平麵精度保證在（zài） 0.01mm 以內。

5. 結語

導軌作為重型數控機床的核心部件 , 其力學性能影響著機（jī）床的精（jīng）度和精度保持性。然而傳統的滑動導軌（guǐ）或滾動導軌均不（bú）能很好的（de）滿足重型機床在大負載重切削條（tiáo）件下的性能要求。滾滑複合導軌作為一種新（xīn）型導軌結合（hé）了滾動導軌和滑動導軌的優點 , 能夠使得重型數控機（jī）床獲得較大的承載能力和優良的動力學性能（néng）。因此 , 研究滾滑複合導軌的結構及其動態特性對提高我國高檔（dàng）重型數（shù）控機床整體性能意義重大（dà）。

通過刮研、研磨、調配及更換等實現導軌磨損的修複及精度保證，使得因（yīn）磨損導致的工作台遲（chí）滯、爬行現象得到有（yǒu）效解決，為各類（lèi）機床滾滑（huá）複合導軌的修（xiū）複提供經驗借鑒。實踐表明，滾滑複合導軌的（de）使用，不但（dàn）提高了機床的精度（dù），同時也提高了機床的抗振性。

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