机床导轨保养与维修.docx
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机床导轨保养与维修
机床导轨保养与维修
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机床导轨保养与维修
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机床导轨的保护与维修
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
MachineToolProtectionandMaintenance
Abstract
Thisarticlediscussesthecharacteristicsofmachinetoolguide,aswellasseveralcommontypesofrail.Inintroducingthemachinefordifferenttypesofguiderailatthesametimepronetofailure,describessomeofthecommonlyusedmethodofprotectionofmachinetoolguiderailtoextendtheservicelifeofmachinetools.Alsodiscussessomecommonmethodsofmachinemaintenanceguide,andguideprecisionbeforeandafterrepairadjustmentsandtestingmethods.
KeyWords:
guidemachiningaccuracyrepairmachine
前言
第1章机床导轨概述
1.1机床导轨的作用
1.2导轨面的基本要求
1.3常见的几种导轨
第2章机床导轨的技术要求
2.1导轨的精度
2.2导轨的硬度
2.3导轨的稳定性
2.4导轨的材料
第3章机床导轨修理中常用的检具和量具
3.1常用检具
3.2常用量仪
第4章机床导轨的保护
4.1导轨电接触表面淬火
4.2用电刷镀保护机床导轨
第5章机床导轨的修理
5.1刮研修复法
5.2配磨修复法
5.3粘接修复法
5.4电刷镀一钎焊法修复法
第6章机床导轨的调整
第7章机床导轨的精度检测
7.1导轨直线度的检测
7.2导轨平行度的检测
7.3导轨垂直度的检测
前言
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。
第1章机床导轨概述
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。
1.1机床导轨的作用
机床导轨的结构分为运动件和承导件。
它的作用是承受载荷和具有导向作用。
承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力,运动部件(刀架)可沿导轨运动。
1.2导轨面的基本要求
⑴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。
⑵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。
⑶精度保持性好,导轨原始精度丧失的主要原因是磨损。
1.3常见的几种导轨
⒈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-平面导轨等。
⑴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。
图1
⑵三角形导轨
三角形导轨如图2所示,它的特点具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α在90°~120°范围内变化,α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。
图2
⑶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
⑷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。
图4
⑸双三角形导轨
双三角形导轨如图5所示,它具有导向精度高、承载能力大、精度保持性好;对温度变化较敏感。
图5
图⑹三角形-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
⒉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。
⑴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,可增加导轨刚度、运动精度和承受较大的倾侧力矩。
⑵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。
⑶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。
第2章机床导轨的技术要求
2.1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。
⑴导轨的直线度公差
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,其包容OPQ曲线与距离最小的两平行线之间的坐标值δ1,即为导轨在垂直平面内的直线度误差值。
图7
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δ2,即为导轨在水平平面内的直线度误差值。
图8
导轨的直线度误差有两种表示法:
即导轨1m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0.015-0.02mm/1000mm。
⑵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Δα来表示(图9)。
当滑板移动时,在横向1000mm宽度上的倾斜值h,其比值h/1000mm,即为其平行度误差(图10)。
一般机床导轨的平行度允许误差为0.02-0.05mm/1000mm。
图9
图10
⑶导轨间的垂直度公差
指两条相互垂直导轨的位置精度。
图11
⑷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25mm×25mm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。
⑸导轨的表面粗糙度
刮研的滑动导轨面的表面粗糙度值在Ra1.6μm以下,
磨削导轨和精刨导轨表面粗糙度应在Ra0.8μm以下;
2.2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。
2.3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。
2.4导轨的材料
•铸铁
HT200、HT300、高磷铸铁等
•表面淬火、镀铬、涂钼等
•
•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
第3章机床导轨修理中常用的检具和量具
3.1常用检具
⑴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种。
a)桥形平尺b)平行平尺c)角度平尺
①桥形平尺上表面为工作面,用来刮研或测量机床导轨。
②平行平尺有两个相互平行的工作面。
③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/(25mm×25mm)(1级平尺)或20点/(25mm×25mm)(2级平尺)。
⑵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
⑶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。
a)平面垫铁b)凹v形等边垫铁c)凸V形等边垫铁
d)凹v形不等边垫铁e)直角垫铁f)55°角形垫铁
⑷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。
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
b)短检验棒
1—莫氏锥柄2—退卸螺母3—测量圆柱面
c)圆柱检验棒
5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。
1—半圆棒2—丁字板3一桥板4、5—圆柱螺钉6--滚花螺钉7—滑动支承板
8—调整杆9—盖板10—垫板11—接触板12—圆柱头铆钉1