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        淺析斯柯達(dá)6.3米數(shù)控立車工作臺(tái)摩擦副改造

        2016-10-21 19:41:38萬琦
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年7期
        關(guān)鍵詞:改造

        萬琦

        摘 要:我司一臺(tái)6.3數(shù)控立車由于使用時(shí)間長,導(dǎo)軌靜壓偶發(fā)性出現(xiàn)故障,導(dǎo)致卡盤底部與工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦副材料脫落,需要返廠大修。從經(jīng)濟(jì),停臺(tái)時(shí)間和現(xiàn)場環(huán)境等條件分析,決定利用環(huán)氧樹脂板代替灌膠工藝做摩擦副材料。改造后效果與出廠時(shí)的精度對比相差不大,而且運(yùn)行多年后也沒有出現(xiàn)故障。所以,利用環(huán)氧樹脂板替灌膠工藝是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

        關(guān)鍵詞:摩擦副;環(huán)氧樹脂板;改造

        引言

        我司一臺(tái)斯柯達(dá)6.3米數(shù)控立車在近10年未進(jìn)行過大修,工作臺(tái)液壓靜壓系統(tǒng)也使用了20多年。偶然間會(huì)出現(xiàn)靜壓系統(tǒng)失效,導(dǎo)致卡盤底部與工作臺(tái)導(dǎo)軌形成干摩擦。加速了卡盤底部材料脫落,造成卡盤在旋轉(zhuǎn)過程中有起伏,從而導(dǎo)致加工工件平面精度和圓精度出現(xiàn)超差情況。通常情況下,可以聯(lián)系立車生產(chǎn)廠家對卡盤底部重新進(jìn)行灌膠塑造。但是,當(dāng)時(shí)我司生產(chǎn)任務(wù)大,也離農(nóng)歷初一不到10天時(shí)間。聯(lián)系廠家大修,周期太久。因此,從時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、工作條件上分析,可以對卡盤底部進(jìn)行環(huán)氧樹脂板替代灌膠工藝。

        1 摩擦副端面磨損因素

        1.1 粘著磨損

        當(dāng)摩擦副作相對運(yùn)動(dòng)時(shí),由于固相焊合,接觸表面的材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面,出現(xiàn)粘著、撕脫、再粘著過程。當(dāng)粘著磨損嚴(yán)重時(shí),會(huì)造成摩擦副咬死,致使端面溫度急劇上升。粘著磨損對摩擦副的破壞性最大,一般在干摩擦?xí)r尤其容易產(chǎn)生。金屬材料作為摩擦副時(shí),更容易發(fā)生粘著磨損。

        1.2 磨料磨損

        它是由密封端面粗糙度及外來的磨蝕性顆粒的研磨所產(chǎn)生,它是密封端面的一種主要磨損形式。

        1.3 腐蝕磨損

        腐蝕磨損是在密封端面摩擦過程中,摩擦副同時(shí)與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的一種磨損。由于不同介質(zhì)對摩擦副的腐蝕機(jī)理以及摩擦副材料性能的不同,腐蝕磨損出現(xiàn)的形態(tài)也不盡相同。

        1.4 表面磨損

        它是由密封端面的疲勞裂紋和熱應(yīng)力裂紋所引起,尤其是密封端面因不均勻摩擦、發(fā)熱溫升而產(chǎn)生的熱應(yīng)力裂紋,會(huì)導(dǎo)致巨大的危害。這種情況一旦出現(xiàn),密封將迅速失效而破壞??篃釠_擊性能較差的脆性材料尤為嚴(yán)重,如:氧化鋁陶瓷。

        1.5 沖刷磨損

        它由液體和氣體高速流動(dòng)產(chǎn)生的剝蝕作用所引起的一種磨損。在運(yùn)行狀態(tài)下,磨擦副可能存在某一種磨損,但也可能同時(shí)存在一種以上的磨損,往往其中一種磨損是起主導(dǎo)作用。當(dāng)多種磨損存在的情況下,更加劇了摩擦副的磨損速率。

        2 摩擦副材料選用

        2.1 材料必須符合使用工況條件

        機(jī)械密封使用工況包括:密封介質(zhì)的特性(相態(tài)、腐蝕性、黏性等)、壓力、溫度、軸的轉(zhuǎn)速、軸徑和機(jī)器的操作方式(間歇式或連續(xù)式)、沖擊、振動(dòng)等。在機(jī)械密封設(shè)計(jì)選型時(shí),主要零件材料必須滿足使用工況,并針對影響密封性能和使用壽命的主要因素加以綜合考慮。

        2.2 了解材料各項(xiàng)主要性能參數(shù)

        摩擦副材料包括有機(jī)材料、無機(jī)非金屬材料和金屬材料等,它們的性能各異,即使同一種材料還有不同的品種牌號(hào)。品種牌號(hào)的各異,性能也有差異,只有了解和掌握了這些材料的主要性能,才能根據(jù)使用工況合理選擇材料。

        2.3 充分發(fā)揮材料的特性、揚(yáng)長避短

        由于每種材料的特性不同,它們既具有各自的優(yōu)良性能,又不可避免地有某些不足之處。因此,目前還沒有一種摩擦副材料是萬能的,任何一種材料的性能均不可能達(dá)到十全十美,并不是所有工況都能適用。為此,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用時(shí),要充分發(fā)揚(yáng)該材料的優(yōu)點(diǎn),盡可能避免其不利之處——“揚(yáng)長避短”。同時(shí),為了降低材料承受苛刻工況的風(fēng)險(xiǎn),保證穩(wěn)定的密封性能和長周期可靠運(yùn)行,在設(shè)計(jì)和選用機(jī)械密封時(shí),應(yīng)考慮配置相應(yīng)的支持系統(tǒng),如:沖洗、冷卻、保溫、分離等。在安裝維修時(shí),也應(yīng)采取必要的措施加以對材料的保護(hù),以提高密封零件的重復(fù)使用率。

        2.4 資源豐富、便于加工制造和維修、性價(jià)比合理,符合環(huán)保要求

        在保證密封性能和使用壽命的前提下,應(yīng)從資源豐富、便于加工制造、性價(jià)比合理、符合環(huán)保要求等出發(fā)來選用材料,同時(shí)也應(yīng)重視社會(huì)效益,給予全面的綜合評價(jià)。

        2.5 摩擦副材料的合理選配

        對不同的摩擦副材料進(jìn)行合理的選配是一件非常重要的工作,只有根據(jù)不同的工況合理搭配摩擦副,才能充分發(fā)揮該摩擦副的優(yōu)良性能,保證密封的正常使用,延長使用壽命。

        3 改造前準(zhǔn)備

        3.1 了解工作臺(tái)結(jié)構(gòu)及原理

        工作臺(tái)和工作臺(tái)底座采用整體鑄造熱對稱結(jié)構(gòu),主軸軸承采用高精度雙列圓柱滾子軸承,工作臺(tái)導(dǎo)軌采用恒流靜壓導(dǎo)軌。確保機(jī)床具有高的旋轉(zhuǎn)精度和足夠的剛度、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性。靜壓導(dǎo)軌是指將具有一定壓力的液壓油注入兩個(gè)接觸的導(dǎo)軌面間的油腔,使兩個(gè)接觸的導(dǎo)軌面互相分開,形成承載油膜,實(shí)現(xiàn)純液體的摩擦。靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是:導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小,相應(yīng)地使驅(qū)動(dòng)功率變??;導(dǎo)軌的磨損少,延長了導(dǎo)軌的使用壽命;進(jìn)給速度的變化對油膜剛度的影響小,提高了機(jī)床的工作精度,穩(wěn)定性好;低速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度均勻,不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象;可以降低對導(dǎo)軌材料的要求。

        3.2 解體前檢查

        解體檢查,在沒有修理前檢測工作臺(tái)是否浮起,是否各個(gè)方位浮起量一致,工作臺(tái)每轉(zhuǎn)90°,作一次浮起記錄。

        3.3 制定改造工藝

        準(zhǔn)備材料,環(huán)氧樹脂板、銅螺絲、環(huán)氧樹脂膠、丙酮。設(shè)計(jì)模板,利用模板剪裁所需安裝的環(huán)氧樹脂板。解體工作臺(tái),將花盤反轉(zhuǎn)。把花盤導(dǎo)軌環(huán)上原有的固體膠鏟除,用丙酮清洗花盤導(dǎo)軌環(huán)。利用環(huán)氧樹脂膠和螺絲將剪裁好的環(huán)氧板安裝在導(dǎo)軌環(huán)上。修整安裝后的導(dǎo)軌環(huán)平面度。

        4 改造過程出現(xiàn)困難與解決措施

        4.1 卡盤底部與靜壓導(dǎo)軌相接觸地方是環(huán)形面積

        卡盤底部與靜壓導(dǎo)軌接觸部分是一環(huán)形,外圓直徑4530mm,內(nèi)圓直徑3955mm。如果整體剪裁,需要一塊4530×4530的環(huán)氧樹脂板。這么大面積的環(huán)氧樹脂板在市場上是很難買得到的,即使能采購,運(yùn)輸也是一個(gè)難題。解決措施:將導(dǎo)軌環(huán)分成12等分,然后再拼裝在一起。這樣,材料上我們只需要2塊1200×2000mm的環(huán)氧樹脂板就可以了。

        4.2 環(huán)氧板與卡盤結(jié)合的統(tǒng)一性

        環(huán)氧樹脂板與卡盤底部結(jié)合時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)安裝失誤、材料質(zhì)量、或者2次磨損導(dǎo)致需要重新剪裁12等分其中的一分。這樣,如果沒有一個(gè)統(tǒng)一性,安裝隨意的情況下,會(huì)加大2次翻修的難度。解決措施:在剪裁前先設(shè)計(jì)好一塊模具,利用模具再加工剪裁12等分的環(huán)氧樹脂板。

        4.3 環(huán)氧樹脂板與卡盤底部結(jié)合后平面度的處理

        在安裝完成后由于每一塊剪裁的環(huán)氧樹脂板高度不一,這會(huì)直接影響卡盤旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性,從而影響加工精度。解決措施:可以利用龍門銑、鏜床、立車對安裝好后的環(huán)氧樹脂板進(jìn)行加工,使其平面度在合理公差范圍內(nèi)。

        5 結(jié)束語

        將斯柯達(dá)6.3米數(shù)控立車工作臺(tái)摩擦副從灌膠工藝改成鑲嵌環(huán)氧樹脂板后,至今使用2年多。沒有發(fā)生過一次因此機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的故障,加工工件精度也在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理公差范圍內(nèi)。故此,認(rèn)為改造是成功的。既滿足減少停臺(tái)時(shí)間,又降低維修成本。如有該種設(shè)備遇到類似問題,可以采取這一辦法解決。

        參考文獻(xiàn)

        [1]錢軍民,李旭祥.環(huán)氧樹脂改性研究進(jìn)展[J].絕緣材料,2001(5).

        [2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

        [3]何寧,賈曉林,李玉玲,等.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2011.

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