程永豐

（河北第二機(jī)械工業(yè)有限公司，河北石家莊 050031）

0 引言

機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床運(yùn)動(dòng)、切屑受力、精度保持的主要部件。當(dāng)機(jī)床導(dǎo)軌磨損后，常見(jiàn)故障現(xiàn)象有時(shí)與主軸故障表現(xiàn)相同，在工作中要注意排除。通過(guò)對(duì)常見(jiàn)故障現(xiàn)象及修理方法的分析，說(shuō)明故障恢復(fù)的實(shí)用方法?，F(xiàn)今機(jī)床硬軌常用的主要結(jié)構(gòu)部件為：運(yùn)動(dòng)的托板導(dǎo)軌移動(dòng)面上粘貼的聚四氟乙烯板可減小托板與靜導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，減輕爬行、抖動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免機(jī)床托板低速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生爬行故障。聚四氟乙烯板的潤(rùn)滑性及抗沖擊能力好，且容易加工，并且所需工具廉價(jià)易購(gòu)，近年已廣泛應(yīng)用在機(jī)床硬軌的精度恢復(fù)上。

1 聚四氟乙烯板用于機(jī)床導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)

（1）具有優(yōu)良的摩擦性能。聚四氟乙烯板的摩擦系數(shù)較小，只是普通鑄鐵、鑄鋼導(dǎo)軌的1/3 左右，并且可保持動(dòng)靜導(dǎo)軌摩擦系數(shù)較為恒定，因此在原有傳動(dòng)比的情況下電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩可下降數(shù)倍。

（2）抗磨性好。耐磨性可達(dá)鑄鐵導(dǎo)軌的10 倍左右，可以較長(zhǎng)時(shí)間保持導(dǎo)軌動(dòng)、靜態(tài)精度。

（3）具有較好的兼容性。在掃軌板輕微損傷的情況下，漏掉的細(xì)小金屬碎屑、油漬等能嵌入聚四氟乙烯板內(nèi)，不會(huì)明顯損傷金屬導(dǎo)軌面和影響導(dǎo)軌精度，在一定程度上延長(zhǎng)導(dǎo)軌的使用周期。

（4）耐沖擊。聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的阻尼性能好，其緩沖減振效果明顯，可有效避免機(jī)床自身電機(jī)、傳動(dòng)部件等及外部設(shè)備振動(dòng)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度的影響。聚四氟乙烯導(dǎo)軌板介于兩剛性導(dǎo)軌之間，有效降低對(duì)下導(dǎo)軌的磨損程度，對(duì)機(jī)床整體的壽命延長(zhǎng)起有效作用，符合機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原理要求。

（5）易于加工。雖有較好的耐磨性，但聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶易于切割、刮屑，在實(shí)際工作中加工方便，使用的工具價(jià)格低廉、實(shí)用易得。

2 普通數(shù)控車(chē)床主體結(jié)構(gòu)

2.1 主軸部分

普通數(shù)控車(chē)床主軸部分當(dāng)前主要有2 種形式：

（1）主軸箱結(jié)構(gòu)：采用傳統(tǒng)三相異步電動(dòng)機(jī)與齒輪減速機(jī)構(gòu)（床頭箱）或雙速電機(jī)與齒輪減速機(jī)構(gòu)（床頭箱）結(jié)構(gòu)，主軸安裝在床頭箱。此種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)為：輸出力矩較大，粗加工時(shí)切削量大，整體加工時(shí)間較短；缺點(diǎn)為變速范圍有限，端面無(wú)恒切削功能，由于齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)，切削得到的工件表面質(zhì)量不高。

（2）單主軸結(jié)構(gòu)。主軸安裝在鑄造的半橢圓形主體上，無(wú)變速齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用變頻器控制電機(jī)直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。此種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速范圍廣，可實(shí)現(xiàn)恒力切削功能，工件表面加工質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、故障率低、易于維護(hù)；缺點(diǎn)為：得到的輸出力矩較小，尤其是在低速時(shí)切削能力極低。

2.2 導(dǎo)軌部分

（1）Z 軸導(dǎo)軌。Z 軸導(dǎo)軌即通常所說(shuō)普通車(chē)床的床身。主要功能是為機(jī)床X 軸提供支撐，保持Z 軸運(yùn)動(dòng)精度和提供進(jìn)給力，是機(jī)床主體結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

（2）X 軸導(dǎo)軌。X 軸導(dǎo)軌即通常所說(shuō)普通車(chē)床的中拖板，數(shù)控車(chē)床無(wú)小托板，只是安裝的數(shù)控電動(dòng)刀架。X 軸托板采用與普通車(chē)床燕尾相同的結(jié)構(gòu)與Z 軸托板相連。

（3）聚四氟乙烯導(dǎo)軌板。它是床身與Z 軸、Z 軸與X 軸燕尾結(jié)合部通常在相對(duì)靜止的導(dǎo)軌與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌之間粘貼的耐磨、精度保持的主要材料。

2.3 其他系統(tǒng)和部件

包括數(shù)控系統(tǒng)、絲杠、尾座、冷卻、潤(rùn)滑、液壓等系統(tǒng)及部件。

3 導(dǎo)軌磨損常見(jiàn)故障

3.1 數(shù)控車(chē)床加工工件表面有螺旋震紋，增大切屑量時(shí)故障減輕

（1）檢修過(guò)程：經(jīng)過(guò)對(duì)主軸檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常，對(duì)卡盤(pán)卡爪檢查未發(fā)現(xiàn)有喇叭口現(xiàn)象，對(duì)支撐導(dǎo)軌進(jìn)行檢測(cè)精度合格，重新更換刀具，故障未能消除。

（2）最終故障原因及解決辦法：故障原因是數(shù)控車(chē)床Z 軸托板的導(dǎo)軌板長(zhǎng)期使用造成磨損，當(dāng)磨損量達(dá)到Z 軸絲杠有效彎曲量之后，由于數(shù)控車(chē)床Z 軸托板與Z 軸絲杠為剛性連接，形成Z軸絲杠替代下導(dǎo)軌承受托板移動(dòng)的支撐力，由于Z 軸絲杠的彈力原因，形成螺旋震紋。經(jīng)過(guò)對(duì)Z 軸托板導(dǎo)軌重新粘貼導(dǎo)軌板，并針對(duì)絲杠與托板的理論高度進(jìn)行刮研，故障消除。

3.2 車(chē)削端面中心高四周低

（1）檢修過(guò)程：檢測(cè)主軸竄動(dòng)合格，刀臺(tái)無(wú)松動(dòng)，Z 軸絲杠間隙合格，更換刀具故障未能消除。

（2）最終故障原因及解決辦法：經(jīng)拆解數(shù)控機(jī)床托板發(fā)現(xiàn)，X 軸托板燕尾粘貼的導(dǎo)軌板磨損嚴(yán)重，間隙過(guò)大造成加工受力大時(shí)，克服X 軸絲杠彈力形成的讓刀現(xiàn)象。經(jīng)重新粘貼燕尾槽導(dǎo)軌板并進(jìn)行刮研，對(duì)X 軸絲杠中心后故障消除。

3.3 數(shù)控車(chē)床Z 軸加工外圓時(shí)出現(xiàn)錐度

（1）檢修過(guò)程：檢測(cè)主軸徑向跳動(dòng)合格，檢查卡盤(pán)卡爪加持狀態(tài)合格，刀臺(tái)無(wú)松動(dòng)，機(jī)床支撐導(dǎo)軌精度合格，試車(chē)故障仍然存在。

（2）最終故障原因及解決辦法：數(shù)控車(chē)床Z 軸托板的V 形導(dǎo)軌板，由于長(zhǎng)期使用造成磨損，當(dāng)磨損量達(dá)到Z 軸絲杠有效彎曲量之后，由于數(shù)控車(chē)床Z 軸托板與Z 軸絲杠為剛性連接，形成Z 軸絲杠替代下導(dǎo)軌承受托板移動(dòng)的支撐力，造成V 形導(dǎo)軌，與之支撐的下導(dǎo)軌之間形成間隙，形成扭動(dòng)。進(jìn)過(guò)對(duì)Z 軸托板V 形導(dǎo)軌重新粘貼導(dǎo)軌板，并進(jìn)行針對(duì)絲杠與托板的理論高度刮研，故障消除。

3.4 加工外圓尺寸不穩(wěn)定、端面出現(xiàn)震紋

（1）檢修過(guò)程：檢查絲杠間隙、檢查刀具緊固狀態(tài)等正常。

（2）最終故障原因及解決辦法：V 形導(dǎo)軌導(dǎo)軌板磨損嚴(yán)重，失去導(dǎo)向精度。重新粘貼后，恢復(fù)正常使用。

4 導(dǎo)軌精度恢復(fù)程序

4.1 準(zhǔn)備

（1）工具：千分表、百分表、與主軸錐孔相符的模式驗(yàn)棒、橋板（用于測(cè)量機(jī)床兩導(dǎo)軌面的平行度，判定導(dǎo)軌是否扭曲，測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸線與導(dǎo)軌面的平行度，測(cè)量零部件與導(dǎo)軌面的平行度工具）、水平儀、平尺、角磨機(jī)、手電鉆、鉆頭、刮刀、研料、報(bào)紙、面紗、常用工具等。

（2）切斷機(jī)床電源及前端動(dòng)力配電設(shè)施的熔斷器或斷路器，并實(shí)施動(dòng)能隔離上鎖掛牌。在電氣維修人員的配合下，拆除需修理托板敷設(shè)的線路、行程開(kāi)關(guān)、分油器、伺服電動(dòng)機(jī)、刀臺(tái)等可連接的其他動(dòng)力或傳輸裝置后，拆卸絲杠、軸承等托板與機(jī)床的連接部件，使托板能夠獨(dú)立拆下。其他部件可采用支撐、懸掛等方式牢固固定在安全且不妨礙托板在導(dǎo)軌上用人力拖動(dòng)的位置。

（3）拆下托板后用風(fēng)槍吹掃各導(dǎo)軌面至干凈，用水平橋和平直尺檢測(cè)床身支撐導(dǎo)軌面，如25（25 mm）范圍內(nèi)點(diǎn)數(shù)不少于12 點(diǎn)（精密機(jī)床16 點(diǎn)），水平橋顯示值在合格范圍之內(nèi)，此導(dǎo)軌可不修理，僅需修理粘貼聚四氟乙烯板的導(dǎo)軌面。

（4）取下粘貼在原導(dǎo)軌上的舊導(dǎo)軌板，用刮刀鏟凈殘余導(dǎo)軌板和剩余的凝膠后，用汽油或稀料清潔需重新張貼導(dǎo)軌板的粘貼面，3～5 min后可用角磨機(jī)在粘貼面進(jìn)行表面光潔，此工作可使粘貼效果良好,然后畫(huà)線確定出油孔位置坐標(biāo)線，方便粘貼新導(dǎo)軌板后，重新加工出油孔時(shí)確定位置（圖1）。

圖1 油孔位置確定

4.2 粘貼

（1）裁剪：按照需粘貼的導(dǎo)軌寬度加1～2 mm，長(zhǎng)度方向兩端加長(zhǎng)20 mm。

（2）粘合劑配置：一般采用AB 膠按照1∶1 的劑量混合，然后攪拌均勻至暗黃色（不同廠家顏色有差異，均勻即可）待用。

（3）涂膠：由于市場(chǎng)采購(gòu)的導(dǎo)軌板呈卷狀，所以在涂膠前，在虎鉗卡上一段光滑金屬棒，兩手抻緊導(dǎo)軌板在金屬棒上來(lái)回抻拽，用來(lái)修直導(dǎo)軌板，以易于粘貼。由于導(dǎo)軌板面積較粘貼金屬面面積較大，涂膠建議涂在導(dǎo)軌板凹向金屬粘貼面一側(cè)。為保證粘貼可靠，金屬粘貼面亦可涂膠，膠層厚度不大于1 mm，涂刷均勻。

（4）粘貼：導(dǎo)軌板粘貼在金屬導(dǎo)軌上時(shí)分點(diǎn)按壓，保證托板翻轉(zhuǎn)后不脫落即可。

4.3 壓合凝固

用棉布清理機(jī)床導(dǎo)軌面無(wú)雜物，然后用報(bào)紙或其他防止粘和的物品，按照大于導(dǎo)軌結(jié)合面的面積，裁剪后，放置在機(jī)床導(dǎo)軌上。粘貼完導(dǎo)軌板的托板在兩滑動(dòng)面連接部位為起吊點(diǎn)，小心吊起后并反轉(zhuǎn)，安放在機(jī)床導(dǎo)軌上，通過(guò)伸出兩側(cè)的導(dǎo)軌板調(diào)整導(dǎo)軌板位置合適后，根據(jù)機(jī)床托板的重量，外部施加25～50 kg壓力，常溫下（冬季溫度不低于5 ℃）靜置24 h 即可。垂直托板（如立式加工中心Z 軸）可用規(guī)則長(zhǎng)方鐵，用75 kPa 的壓力外部加壓，加壓時(shí)間比在機(jī)床上凝固時(shí)增加4 h（圖2）。

圖2 壓合凝固

4.4 修整刮研

（1）拆卸壓塊或重物，取下托板翻轉(zhuǎn)，用刮刀清除、修整多余膠、紙屑，并把金屬導(dǎo)軌粘結(jié)面外多余導(dǎo)軌板切除，并倒45°角。

（2）用水平橋、平尺、紅丹粉（普魯士藍(lán)）粗檢，初步確定粘貼的導(dǎo)軌板高低點(diǎn)，進(jìn)行粗刮。

（3）多次按（2）步修刮，直至平尺用檢測(cè)25（25 mm）有12～16 點(diǎn)（精密機(jī)床16～20 點(diǎn)）；水平橋檢測(cè)各導(dǎo)軌之間平行度為0.015 mm（0.012 mm 為出廠精度）之內(nèi)（圖3～圖4）。

圖3 合格點(diǎn)數(shù)檢測(cè)

圖4 水平橋檢測(cè)導(dǎo)軌扭曲

（4）根據(jù)先前畫(huà)線找到出油口位置，先用小于孔徑的鉆頭鉆小孔，然后手工開(kāi)孔至原孔徑，對(duì)出油管道疏通、吹掃并清理干凈。

（5）S 形油槽加工：開(kāi)油槽時(shí)，可先在導(dǎo)軌板上，用油槽模板或純手工畫(huà)出通過(guò)出油口規(guī)則的波浪線（圖5）；把角磨機(jī)換上接近出油口且略小于出油孔直徑尺寸厚度的切割片，將角磨機(jī)或旋轉(zhuǎn)銼固定在專用支架上，在平臺(tái)上或其他較平的物品上試切，保證導(dǎo)軌板切深達(dá)導(dǎo)軌板厚度的1/2，角磨機(jī)固定在支架后，即可在修刮好的導(dǎo)軌板上沿畫(huà)線進(jìn)行開(kāi)油槽工作，熟練時(shí)可直接手工加工，完畢后修整邊角(圖6、圖7)。

圖5 模板畫(huà)槽

圖6 旋轉(zhuǎn)銼開(kāi)槽

圖7 角磨機(jī)開(kāi)槽

（6）整體恢復(fù)：安裝托板及其他部件恢復(fù)機(jī)床結(jié)構(gòu)，啟動(dòng)機(jī)床用匹配檢具，測(cè)試機(jī)床動(dòng)、靜態(tài)精度，合格后，工作完成，交驗(yàn)。

5 結(jié)論

聚四氟乙烯板是當(dāng)前普通數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌精度恢復(fù)中的主要材料，由于其具有各種良好的性能，在工作實(shí)踐中積累了各種簡(jiǎn)易實(shí)用的導(dǎo)軌精度恢復(fù)方法。本文中介紹了粘貼恢復(fù)的程序，簡(jiǎn)易工具角磨機(jī)在導(dǎo)軌板恢復(fù)中的拓展使用，此種方法一般保障在48 h 內(nèi)恢復(fù)普通機(jī)床的導(dǎo)軌精度，并且極大降低了工作強(qiáng)度和成本費(fèi)用。此種方法在其他普通、數(shù)控設(shè)備同樣適用。