金屬切削機床產(chǎn)生的研傷原因及修復方法
機床一些做相對滑動的零澈渠、部件蜈坛,如滑板與導軌、軸與滑動軸承坞鲁、蝸桿與蝸輪等在運轉(zhuǎn)一段時間后啦铣,其表面上常常會出現(xiàn)劃痕或溝槽,我們稱這種現(xiàn)象為研傷钾非。研傷破壞了機床的精度获玻,影響了機床的使用壽命,若修理不及時巨均,研傷產(chǎn)生的顆粒缕兄,還會加劇研傷,而研傷產(chǎn)生溝槽容易藏污納垢测捎,也會加劇研傷弓洒,嚴重時能使相互的滑動件中止滑動,產(chǎn)生咬死現(xiàn)象律罢。研傷實質(zhì)上就是非正常情況下的磨損膀值,機床上常見的研傷,按產(chǎn)生的原因主要可分為兩種類型:一種是粘著磨損型研傷误辑,另一種是磨粒磨損型研傷〔滋ぃ現(xiàn)就這兩種類型研傷產(chǎn)生的原因、預防措施及修復方法巾钉,做些簡單介紹翘狱。
一、粘著磨損型研傷
這種研傷是指磨擦副在相對運動時砰苍,由于互相磨擦潦匈,接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面,致使磨擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽赚导。
1.粘著磨損型研傷的產(chǎn)生機理
研究表明:固體表面狀況茬缩,從微觀的角度看是存在著凸凹不平的缺陷的赤惊,即使是經(jīng)過拋光加工也不能完全消除凸峰和凹谷。當兩個磨擦表面接觸時凰锡,實際上是兩個磨擦表面的凸峰相互接觸未舟。由于接觸應力很大,以致產(chǎn)生彈下桃、塑性變形昨镊,使接觸面積增大溃恼,直到能夠承受全部載荷時為止磅愤。在這種情況下,金屬接觸表面上將出現(xiàn)牢固的粘著點追粉,這種現(xiàn)象就是通常講的冷焊粘著举库。這些粘著點是在沒有表面膜的情況下產(chǎn)生的,當磨擦副表面上有表面膜時短硼,只受法向力作用翩性,其冷焊粘著也是不會產(chǎn)生的。若同時有切向力的作用自幕,且法向力和切向力都很大稽徙,并在做相對滑動時,磨擦表面的溫度就會升高振袋,在高溫高壓下很鸥,致使油膜破壞,接觸的金屬表面就會軟化或熔化珍语,接觸點就產(chǎn)生粘著—撕脫—粘著—撕脫的循環(huán)過程锤岸,使接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一表面上,從而使其中一個表面(或兩個表面)上形成劃痕和溝槽板乙,也就是形成粘著磨損型的研傷是偷。
2.粘著磨損型的研傷的分類
根據(jù)磨擦副表面研傷的破壞程度,我們可將機床上常見的粘著磨損型研傷劃分為四類:
∧汲选(1)涂抹研傷僅發(fā)生在軟金屬淺層表面蛋铆,被研傷的軟金屬薄層以涂抹的方式,轉(zhuǎn)移到硬金屬表面上放接,例如:蝸桿副運行一段時間后刺啦,蝸桿表面上的銅涂抹在蝸桿表面上。
⊥盖(2)擦傷研傷發(fā)生在軟金屬表面表層以下較淺的部分洪燥,破壞方式是沿運動方向產(chǎn)生細小劃痕,有時硬金屬表面上也有可能劃傷乳乌。最常見的是在機床運行初期捧韵、軸和滑動軸承處于摩合期的磨損景姓。
(3)膠合(或稱撕脫)研傷發(fā)生在相互磨擦的兩個零件的一方或兩方的基體較深處社衰,由于表面局部溫度高瘫盹,壓力大,使粘著結(jié)合強度任一基體金屬剪切強度桃旷,當磨擦副做相對滑動時其表面做一日和尚撞一天鐘產(chǎn)生撕脫性破壞也较,出現(xiàn)膠合性研傷。如凸輪副薯舆、蝸桿副晚乙、齒輪副,較為常見累冠;機床的滑板與導軌在缺乏潤滑油而導致干磨擦時缘违,也常會產(chǎn)生此類研傷。
∮蕖(4)咬死當磨擦副表面瞬時閃發(fā)的溫度相當高岸腥、粘著區(qū)較大、粘著點的強度也相當高合弥,粘結(jié)不能從基體上剪切掉茉唉,以致造成相對運動中止的現(xiàn)象。咬死是研傷中最嚴重的一種结执。例如軸與滑動軸承當潤滑不良而出現(xiàn)的“抱軸”度陆,大都會產(chǎn)生這種研傷;大型機床的導軌缺油引起的大面積研傷也會產(chǎn)生咬死昌犹。
3.粘著磨損型的研傷的影響因素及預防措施
影響此類研傷的因素很多坚芜,我們可以針對這些因素采取相應措施,來預防其產(chǎn)生和發(fā)展斜姥。
『枋(1)潤滑油脂的因素潤滑狀態(tài)對粘著磨損型研傷影響極大,只要磨擦表面始終保持足夠強度潤滑膜铸敏,避免磨擦表面之間金屬的直接接觸表面而形成干磨擦或半干摩擦缚忧,就可以有效防止和控制粘著磨損型研傷的產(chǎn)生和發(fā)展。在影響此類研傷的各種因素中杈笔,確保摩擦表面的良好潤滑是最重要的因素闪水。潤滑油中加入油性或粘度添加劑,能提高潤滑油膜吸附能力及油膜強度蒙具,可成倍提高抗研傷的能力嬉哥。
(2)壓力因素粘著磨損型研傷勒蜀,一般是隨著壓力的增大而增加津咒。當壓力負荷超過摩擦副材料硬度的一定值時另碍,摩擦副表面氧化膜被壓潰,兩表面之間新生面的凸出點互相嵌入哩拔,相對移動時自烛,會使此類研傷急劇增加,嚴重時會導致摩擦副表面膠合影焙,甚至咬死戈秕。所以使用機床時,工作臺襟笋、滑動導軌要避免超負荷運行嫡贷,如龍門刨床、銑床增厢、鏜床等在工作臺上裝夾工件屎唠,既要分布合理,又不要超重拜鹤。機床在大修理時,其導軌進行淬火處理流椒,對預防此類研傷也有很大效果敏簿。
(3)溫度的因素溫度對產(chǎn)生粘著磨損型研傷影響也很大宣虾。在摩擦過程中所產(chǎn)生的熱量惯裕,使摩擦表面的溫度升高到一定程度后,輕者绣硝,破壞潤滑膜蜻势,使金屬表面直接接觸而形成干摩擦或半干摩擦;重者鹉胖,能使材料處于回火狀態(tài)而降低材料硬度握玛;更重者,局部區(qū)域能使摩擦表面的材料處于熔化狀態(tài)甫菠。這些都將促使此類研傷的產(chǎn)生挠铲。選用熱穩(wěn)定性高的材料或加強冷卻等措施,是防止因溫度而導致粘著磨損型研傷的有效方法寂诱。
⊥小(4)滑動速度的因素在壓力一定的情況下,滑動速度小搓陈,形成潤滑油膜的作用就減小慢筝,油膜厚度較小,油膜常因承受不了運動件的壓力而部分破壞北捣,造成兩金屬直接接觸贮秤,容易導致研傷在搀。但滑動速度大到一定程度時,使摩擦副的溫度升高帽遏,易破壞潤滑油膜搓纠,也容易導致研傷,所以選擇合適的滑動速度可以降低產(chǎn)生粘著磨損型研傷的傾向祷鼎。
∈佬邸(5)表面粗糙度的因素一般說來,摩擦副表面粗糙度越小映僚,抗粘著磨損型研傷的能力就越大寞竭,適當降低表面粗糙度可防止此類研傷,對于新機床酣难,常常采用逐漸加載跑合運行谍夭,目的就是降低表面粗糙度,以減少早期產(chǎn)生粘著磨損型研傷憨募。但摩擦副表面粗糙度降得過低紧索,潤滑劑不能儲存于摩擦面之間,又易導致研傷菜谣,所以當機床導軌上的花紋被磨損后珠漂,在保養(yǎng)機床時,常常重新在上刮上花紋尾膊,目的是便于儲油媳危,預防研傷。
「粤病(6)材料的因素脆性材料比塑性材料的抗粘著磨損能力強待笑;互溶性大的材料所組成的摩擦副比互溶性小的材料所組成的摩擦副,更容易產(chǎn)生磨損型研傷抓谴;金屬與非金屬組成的摩擦副比兩種金屬所組成的摩擦副產(chǎn)生此類研傷的傾向小暮蹂。檢修機床時,可采用非金屬涂層修復滑板導軌讼石、軸和套采用不同材料苇赊,或?qū)S進行表面處理工藝等,減小產(chǎn)生粘著磨損型研傷回乞。
二忠辛、磨粒磨損型研傷
這種研傷是指污染進入兩摩擦表面間的硬顆粒,在表面運動時所起的顯著切削作用夹恨,致使磨擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽哎闻。
1.磨粒磨損型研傷的產(chǎn)生機理
硬顆粒進入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用,垂直于表面與平行與表面的力闰芒。
硬顆粒在前者作用下刺入表面枚林,而在后者作用下產(chǎn)生切向運動米鹏,這就導致表面被犁皺或切削,留下劃痕和溝槽郭菜,即研傷栗哥。
2.磨粒磨損型研傷的分類
(1)磕碰引起的比如機床的導軌勘伺,受到工件或工具等物品高應力的磕碰后跪腹,導軌的表面將出現(xiàn)凹坑,而凹坑的周圍同時會出現(xiàn)凸起或毛刺飞醉。如不及時修理冲茸,當滑板在導軌上滑動是時,導軌上的凸起或毛刺缅帘,勢必將滑板研傷轴术。
(2)硬顆粒兩摩擦面之間引起的比如切屑或型砂進入機床的導軌與滑板之間钦无,將形成典型的磨粒磨損型研傷:切屑或型砂在垂直的壓力下逗栽,壓潰導軌或滑板表面,移動時便將導軌或滑板研傷铃诬。
〖老荨(3)污物進入摩擦面之間引起的比如污垢通過潤滑油進入摩擦面之間,雖然不會壓摩擦表面趣席,但能改變摩擦表面的接觸狀況,由于污垢的支承醇蝴,與污垢接觸位置承受的壓應力增大宣肚,長時間運行后,勢必使摩擦表面產(chǎn)生擦傷或微小的劃痕推吼。
3.磨粒磨損型研傷的預防
『醚帧(1)首先要防止摩擦副表面磕傷碰傷比如不在機床導軌上堆放工具、量具贮殊、工件等雜物环胸,其次是摩擦副表面發(fā)生磕碰傷后要及時修理,比如對產(chǎn)生的凸起和毛刺夫咏,要用油石或刮刀及時修平进裹,防止研傷摩擦表面;對出現(xiàn)的凹坑要盡可能修補勿见,防止凹坑內(nèi)藏污納垢锥萧,給研傷留下隱患。
∽蚀濉(2)設防和配置護罩寄旋,防止如切屑仍桌、型砂等硬顆粒進入摩擦表面間,一旦發(fā)現(xiàn)硬顆恋级或雜物進入摩擦面之間忱叭,應立即排除,防止研傷產(chǎn)生或擴展今艺。
≡铣蟆(3)按時保養(yǎng)機床,及時清除導軌洼滚、滑板埂息、油孔其及死角的污物油垢,防止污物進入摩擦表面之間遥巴,形成磨粒磨損型研傷千康。
三、研傷的修復
機床的摩擦副一旦發(fā)生了研傷铲掐,就必須立即停止運行拾弃,找出原因,研傷的程度摆霉,采取不同措施豪椿。一般來說,對涂抹一類的研傷携栋,可以不做修復祸弥,但要加強潤滑,防止擴展船庐;對擦傷(包括污物引起的擦傷)迁拂,要清除污物,并用油石或刮刀將擦傷部位修平后羽捻,可繼續(xù)運行:而對膠合掸校、咬死及硬顆粒引起的研傷,則必須進行修復『ㄊ瑁現(xiàn)在就常見幾種摩擦副的研傷修復便有些簡單介紹:
1.滑動軸承與軸的修復
′坦(1)滑動軸承表面被研傷后,首選的修復方案應是刮石匠方法修復诬曙。一般來說矩沥,滑動軸承都留有可供調(diào)整和修理的余量,可以滿足機床的一個修理周期绝鸡。如果研傷十分嚴重迂雪,修理余量不能滿足,就需要考慮更換了。兩半瓦式滑動軸承研傷后皆疹,可以減薄墊片重新組裝后疏橄,刮研軸瓦內(nèi)孔要求精度,修復后繼續(xù)使用略就。
∩悠取(2)當軸頸有研傷后,可采用磨小軸頸表牢、更換滑動軸承的方法窄绒。但軸頸修磨不宜太大,比如機床主軸崔兴,修磨量不宜超過軸頸表面淬火彰导,或者滲碳、氮化敲茄、氰化的厚度位谋、修磨后軸頸表面硬度不得低于原設計硬度的下限;對于傳動軸來說堰燎,軸頸不應小于裝配時在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸掏父。
如果用焊補的方法來修復軸頸,那么要考慮焊補加熱過程對軸的幾何精度引舱、機械強度及表面硬度的影響鹏亥。
軸頸修復后,一般都需要按軸頸重新配做滑動軸承(或稱軸套)猬蕉。
2.機床導軌的修復
對于機床導軌的輕微研傷和擦傷脾飘,只要用喬刀或油石修復,即可繼續(xù)運行薄好。而對膠合性研傷磷兢,則需要用焊補或充填粘補的方法來修復,即便是較大面積的研傷翘辑,只要保留較大部分完好的導軌面,也可以用此類方法修復嚣咕。待到機床三令五申俚溜信,再采用精刨、精磨或粘板绷咳、鑲板等方法修復幸双。
對機床導軌研傷的焊補與粘補,相對說來工藝比較復雜一些位仁,特別是大面積研傷的修復柑贞,施工前更應考慮細致一些;首先要考慮所采用的修復工藝對導軌的精度、機械性能有否影響钧嘶,比如焊補和粘補大都需要加溫棠众,那么工藝過程中的溫度是否會引起導軌變形,是否會改變導軌的機械強度和表面硬度等有决。第二闸拿,要考慮所采用的修復工藝對導軌材料的適應性,比如鑄鐵材料的導軌一般不采用鑄鐵堆焊书幕,因鑄件的可焊性差新荤,易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷台汇,且加工也困難苛骨。工藝過程溫度高(指氣焊),易引起導軌變形等苟呐。第三要考慮修補層本身的機械強度與導軌實際工作環(huán)境痒芝。比如,我們同樣用錫鉍合金堆焊修復4m龍門刨床導軌和T68鏜訂導軌剿夫,由于前者導軌潤滑條件好渊妨,已使用20年了,情況仍然良好姓拂;而后者由于潤滑條件差夕涧、工作環(huán)境差,僅三年就脫落完了寒肋∩捕铮總之要盡可能使修補層滿足一定的使用周期。
在機床大修理時易麻,對導軌一般是采取如下兩種方法修復:首先把床身導軌進行精刨职予、精銑或精磨,將研傷修平秽祷,根據(jù)床身導軌修去的尺寸以及滑板的磨損情況螺煞,或者更換滑板,或者在滑板導軌上粘接其他補償材料矗寂,比如聚四氯乙烯軟帶碳胳,環(huán)氧類耐磨涂料、鑲尼龍板或金屬板等沫勿,以補償尺寸鏈另一種方法就是在精加工后的床身導軌上鑲上預先熱處理過的鋼導軌或淬硬鋼帶挨约。
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