金属切削机床爬行因素分析与消除措施

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1、金属切削机床爬行因素分析与消除措施　　【摘要】本文重点分析金属切削机床爬行故障形成因素及消除措施。　　【关键词】爬行因素分析液压系统机床　　机床工作台或拖板在运动中出现时走时停、或快或慢非匀速运动的现象称为爬行。爬行表现轻微时为目光不易察觉的颤振，表现严重时为大距离的间歇冲动。机床的爬行严重影响着加工工件的质量和表面粗糙度，并且还会造成机床摩擦副的加速磨损，缩短机床零件的使用寿命，所以必须及时消除。　　一、机理分析　　引起爬行的原因很多，有单一性的也有综合性的，但主要有以下两个方面：　　1、摩擦阻力的变化引起爬行　　机床床身导轨工作台导轨面都是

2、经过磨削或刮削获得的，宏观上看是平直而光滑的，但在微观下却总存在有较小间距和峰谷组成的微量高低不平的痕迹。实际上，两接触贴合面只有两面的微峰峰尖接触，所以实际接触面积是非常小的，因而峰尖所承受的压力非常之大，远远超过其弹性变形极限而出现的塑性变形，尤其是大型机床更为突出。此外，发生塑性变形的接触点的金属分子在运动中产生强烈的粘结作用。由于参差不同高度的峰谷会出现互相交错咬合，在相对运动时便产生“犁刨”现象。这便是机床两相对贴合运动导轨表面产生摩擦阻力的主要原因。5　　机床的爬行现象主要发生在低速滑动时。因为高速时工作台导轨面在微观存在的较小间距

3、和峰谷间储存着微量油液，在高速作用的贴合运动中容易形成动压油膜，而将两贴合导轨面隔离开，摩擦系数此时是非常小的。然而，在低速滑动时，则较难形成动压油膜，从而出现由微峰直接接触的边界润滑。这时导轨表面的微峰由于直接接触，压力极高，因而发生塑性变形，导致接触处产生局部振动、高热、运动不平稳，出现金属分子的烧结，也称“冷焊”，这时摩擦系数是相当大的。　　2、滑动部件的驱动系统的刚性对爬行的影响　　机床的滑动部件，如龙门刨床和龙门铣床的工作台是蜗杆与蜗轮传动，镗床的工作台是光杆与齿轮及齿轮与齿条传动，磨床的工作台是液压传动。不论哪一种传动，传动系统与滑

4、动部件的连接决不是完全刚性的。从而产生以下的问题：①传动副中存在一定的传动间隙。如镗床的工作台就有光杆与齿轮，齿轮与齿条等多个传递环节，每个环节必须存在一定的间隙。②传动件由于刚性问题必须存在弹性变形。如轴类零件的扭转变形，这些传动系统可以理解为相当于一个弹簧系统，在驱动工作台滑动工作时，传动件刚性越差，弹性变形则越严重，传递动力就越不平稳。所以，在驱动力和摩擦阻力不断地循环变化过程中，又可以理解为一个不断地蓄能、放能的循环过程，即爬行的过程。　　下面再以液压传动的磨床来分析这个问题。磨床加工精度高，要求工作平稳性和精确程度高，因此对爬行振动的

5、特殊形式特别敏感。又由于磨床是以油液作为传递动力介质的，所以磨床最容易出现爬行现象。这是因为：①5油液具有可压缩性，尽管可压缩性很小，但油液的刚性毕竟比刚体的刚性要差的多。②组成液压系统的各个环节如油泵、接头、控制阀、油缸等密封不太严密，在运动时常会侵入空气。空气的可压缩性则是极大的，侵入了空气的油液则必然增大了油液本身存在的可缩性。因此，液压驱动系统就成了一个十足的“弹簧环节”。　　二、消除金属切削机床爬行的措施　　1、有效地降低摩擦阻力　　有效地改善导轨摩擦阻力的变化环境，在于减小摩擦曲线随运动速度增加而下降的斜率，也就是减小静、动摩擦系数

6、差，其重要措施在于有效地改善润滑环境。　　（1）改善导轨的润滑环境，保证较为有效的润滑油量及较好的润滑油油性，粘度适宜。对于工作台载荷大的大型机床应采用粘度高耐磨的专业导轨润滑油。　　（2）在单靠润滑油本身难以达到性能要求的情况下，可以通过改善工作面的储油条件（如在平整的工作面表面刮花）；加入添加剂，改善润滑油的性能。例如加入三甲酚磷酸脂、硫化鲸鱼油、M0S2油剂等，或者在导轨上涂一层固体M0S2润滑剂。　　（3）对大型和高精度机床采用液体静压导轨。液体静压导轨就是在导轨面上开出一定面积的油腔，让压力油通过节流器进入油腔，在两导轨面之间保持一定

7、厚度的油膜，形成完全液体摩擦。这种静压导轨摩擦系数较小，无论滑动速度多么低，工作台均能平稳移动无爬行。但静压导轨结构复杂，成本高，应用受到限制。　　2、提高传动系统刚性5　　（1）提高传动零件的加工精度；零部件的装配进度，尽量减小装配间隙。装配合理，如零件的平行、垂直关系、轴的同心、螺纹连接的松紧程度等。　　（2）在机械传动中，除尽量减少动力传递层次，对传动类零件从材料和工艺上提高其刚性。　　（3）对液压机床主要是防止液压系统的空气侵入。增强液压元件及接合处的密封程度。在快速往复移动的状态下，合理有效的可开启排气阀将空气排出。　　三、其它爬行实

8、例消除的措施　　1.导轨表面拉伤或液压油缸内锈蚀拉毛　　消除方法：①采用耐磨涂层修补拉伤表面，精心修刮导轨，使其平直度和表面粗糙度恢复正常，选用油性好