■億達(dá)日平機(jī)床有限公司 （遼寧大連 116023） 方金龍

直線鏜滑動(dòng)導(dǎo)套燒結(jié)問題改良對(duì)策

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摘要：本文詳細(xì)分析了鏜桿和導(dǎo)套產(chǎn)生燒結(jié)的潤(rùn)滑不足之原因，并通過試驗(yàn)加實(shí)際數(shù)據(jù)的方式，總結(jié)出導(dǎo)套的設(shè)計(jì)方法，達(dá)到預(yù)防導(dǎo)套燒結(jié)的目的。

直線鏜桿的滑動(dòng)導(dǎo)套在加工過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)套磨損嚴(yán)重，滑動(dòng)導(dǎo)套的定位作用下降，造成被加工件超出公差范圍，出現(xiàn)不良品。經(jīng)過系統(tǒng)分析和實(shí)踐驗(yàn)證，得出直線鏜桿與滑動(dòng)導(dǎo)套間產(chǎn)生燒結(jié)問題的重要原因之一是潤(rùn)滑不足。

本文針對(duì)直線鏜桿的滑動(dòng)導(dǎo)套的潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，采用有限要素法（取點(diǎn)法）解析，找出相對(duì)應(yīng)的改良對(duì)策。

1. 改良措施

（1）對(duì)直線鏜桿的滑動(dòng)導(dǎo)套設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了解（見圖1）。導(dǎo)套設(shè)計(jì)時(shí)需帶有讓刀槽，滑動(dòng)導(dǎo)套的切削液供應(yīng)孔和水槽形狀如圖1所示。

在設(shè)計(jì)圖1所示的滑動(dòng)導(dǎo)套時(shí)，必須考慮鏜桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、切削液供給孔及無槽部的位置關(guān)系。圖樣上要標(biāo)明鏜桿的旋轉(zhuǎn)方向。為避免加工時(shí)，切屑進(jìn)入導(dǎo)套造成刀桿燒結(jié)，因此在刀具插入方向上還需設(shè)置貫通的讓刀槽，便于切屑排出。

了解導(dǎo)套設(shè)計(jì)要點(diǎn)后，下面對(duì)直線鏜桿的滑動(dòng)導(dǎo)套的潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行分析，本文采用有限要素法（取點(diǎn)法）進(jìn)行解析，然后找出防止導(dǎo)套燒結(jié)的改良對(duì)策。解析方法以及結(jié)果如圖2所示，將導(dǎo)套展開，將其分割為310個(gè)要素通過有限要素法進(jìn)行解析。

靜態(tài)壓力的分布：假設(shè)通過供水孔的流量與通過水槽的流量相同，求得槽深與供應(yīng)孔出口壓力的關(guān)系，如圖3所示。

圖1　導(dǎo)套設(shè)計(jì)時(shí)的注意要點(diǎn)

圖2

通過圖3可以得知：原設(shè)計(jì)采用的槽深0.5mm在槽內(nèi)幾乎不產(chǎn)生壓力。為了使?jié)櫥统浞值倪M(jìn)入軸套間隙，必須使槽深變淺。因切削液作為潤(rùn)滑油供應(yīng)時(shí)還要考慮切屑混入的情況，所以必須確保水槽有一定的深度，并且還有過濾精度的問題，綜合考慮0.1mm左右的槽深是最合適的。

供應(yīng)孔只有一個(gè)，槽以及軸套間隙內(nèi)的壓力分布，在供應(yīng)孔周邊壓力變高。導(dǎo)致靜止時(shí)在靜壓力作用下鏜桿緊靠在導(dǎo)套上。槽深為0.1mm時(shí)的靜壓力的壓力分布通過運(yùn)算得出，還計(jì)算出當(dāng)切削液供給孔的位置變?yōu)?的情況下的靜壓值（按供給壓力15N/cm2求得），如圖4所示。從結(jié)果可以了解由供應(yīng)孔位置導(dǎo)致的差別很小，大約40N的靜態(tài)壓力以65o的角度施加。

（2）在靜壓力作用下，鏜桿是否與導(dǎo)套接觸是由鏜桿的支撐剛性決定的。

靜止時(shí)存在在靜壓力作用下導(dǎo)致鏜桿與導(dǎo)套接觸的危險(xiǎn)性，但是鏜桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力，在其作用下鏜桿向?qū)字行囊苿?dòng)，增強(qiáng)支撐剛性，如圖5所示。不考慮粘性阻力導(dǎo)致切削液的溫度上升，并伴隨著粘度下降的影響，只考慮切削阻力的大小，該結(jié)構(gòu)有足夠的剛性。另外通過擠壓效果（如工作臺(tái)與壓板間）可達(dá)到高減衰性，并提高鏜桿導(dǎo)套間的動(dòng)態(tài)剛性。

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)獲得較高剛性，但要注意：鏜桿啟動(dòng)時(shí)，由于上述的靜壓力會(huì)導(dǎo)致摩擦。先假設(shè)鏜桿支撐系的剛性較低，推定在40N的靜壓力下鏜桿與導(dǎo)套處于接觸狀態(tài)，計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)壓力，轉(zhuǎn)速達(dá)到多少時(shí)可以克服靜壓力，使得鏜桿懸浮。

通過圖6可知轉(zhuǎn)速為40r/min左右時(shí)懸浮力增加（懸浮力=動(dòng)態(tài)壓力-靜態(tài)壓力）, 變?yōu)榉墙佑|狀態(tài)。因此可以得知：即便鏜桿支撐系的剛性低也不用擔(dān)心磨耗。

圖3　槽深與出口壓力關(guān)系圖

圖4

圖5

圖6　速度與懸浮力關(guān)系圖

2. 結(jié)語

（1）由滑動(dòng)導(dǎo)套的潤(rùn)滑狀況調(diào)查結(jié)果可以得知現(xiàn)在使用的油槽深度在軸套間隙內(nèi)幾乎沒有提供切削液。實(shí)際上鏜桿在插入行程時(shí)有5μm的微小間隙，可能在反偏心一側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓吸取切削液，但是裝配時(shí)不能保證。

（2）為了使切削液充分提供至軸套間隙，必須使槽深變淺，考慮到切屑和過濾精度確認(rèn)槽深0.1mm左右是最合適的。

（3）因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高的靜剛性和動(dòng)剛性，會(huì)對(duì)解決高頻振動(dòng)等問題非常有效，因此把軸套間隙增大到10μm以上，以保證切削液量的增加使得軸套間確實(shí)呈現(xiàn)非接觸狀態(tài)，且此時(shí)導(dǎo)套材質(zhì)最好為淬火鋼。

參考文獻(xiàn)：

[1] 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)：第一冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

收稿日期：（20141210）