萬琦

摘 要：我司一臺6.3數控立車由于使用時間長，導軌靜壓偶發(fā)性出現故障，導致卡盤底部與工作臺導軌的摩擦副材料脫落，需要返廠大修。從經濟，停臺時間和現場環(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的精度對比相差不大，而且運行多年后也沒有出現故障。所以，利用環(huán)氧樹脂板替灌膠工藝是一個不錯的選擇。

關鍵詞：摩擦副；環(huán)氧樹脂板；改造

引言

我司一臺斯柯達6.3米數控立車在近10年未進行過大修，工作臺液壓靜壓系統(tǒng)也使用了20多年。偶然間會出現靜壓系統(tǒng)失效，導致卡盤底部與工作臺導軌形成干摩擦。加速了卡盤底部材料脫落，造成卡盤在旋轉過程中有起伏，從而導致加工工件平面精度和圓精度出現超差情況。通常情況下，可以聯系立車生產廠家對卡盤底部重新進行灌膠塑造。但是，當時我司生產任務大，也離農歷初一不到10天時間。聯系廠家大修，周期太久。因此，從時間、經濟、工作條件上分析，可以對卡盤底部進行環(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

當摩擦副作相對運動時，由于固相焊合，接觸表面的材料從一個表面遷移到另一個表面，出現粘著、撕脫、再粘著過程。當粘著磨損嚴重時，會造成摩擦副咬死，致使端面溫度急劇上升。粘著磨損對摩擦副的破壞性最大，一般在干摩擦時尤其容易產生。金屬材料作為摩擦副時，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，摩擦副同時與介質發(fā)生化學或電化學反應而產生物質損失的一種磨損。由于不同介質對摩擦副的腐蝕機理以及摩擦副材料性能的不同，腐蝕磨損出現的形態(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)熱溫升而產生的熱應力裂紋，會導致巨大的危害。這種情況一旦出現，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重，如：氧化鋁陶瓷。

1.5 沖刷磨損

它由液體和氣體高速流動產生的剝蝕作用所引起的一種磨損。在運行狀態(tài)下，磨擦副可能存在某一種磨損，但也可能同時存在一種以上的磨損，往往其中一種磨損是起主導作用。當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

機械密封使用工況包括：密封介質的特性（相態(tài)、腐蝕性、黏性等）、壓力、溫度、軸的轉速、軸徑和機器的操作方式（間歇式或連續(xù)式）、沖擊、振動等。在機械密封設計選型時，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 了解材料各項主要性能參數

摩擦副材料包括有機材料、無機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。品種牌號的各異，性能也有差異，只有了解和掌握了這些材料的主要性能，才能根據使用工況合理選擇材料。

2.3 充分發(fā)揮材料的特性、揚長避短

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到十全十美，并不是所有工況都能適用。為此，在進行結構設計和材料選用時，要充分發(fā)揚該材料的優(yōu)點，盡可能避免其不利之處——“揚長避短”。同時，為了降低材料承受苛刻工況的風險，保證穩(wěn)定的密封性能和長周期可靠運行，在設計和選用機械密封時，應考慮配置相應的支持系統(tǒng)，如：沖洗、冷卻、保溫、分離等。在安裝維修時，也應采取必要的措施加以對材料的保護，以提高密封零件的重復使用率。

2.4 資源豐富、便于加工制造和維修、性價比合理，符合環(huán)保要求

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

2.5 摩擦副材料的合理選配

對不同的摩擦副材料進行合理的選配是一件非常重要的工作，只有根據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 改造前準備

3.1 了解工作臺結構及原理

工作臺和工作臺底座采用整體鑄造熱對稱結構，主軸軸承采用高精度雙列圓柱滾子軸承，工作臺導軌采用恒流靜壓導軌。確保機床具有高的旋轉精度和足夠的剛度、強度、熱穩(wěn)定性。靜壓導軌是指將具有一定壓力的液壓油注入兩個接觸的導軌面間的油腔，使兩個接觸的導軌面互相分開，形成承載油膜，實現純液體的摩擦。靜壓導軌的優(yōu)點是：導軌摩擦系數小，相應地使驅動功率變??；導軌的磨損少，延長了導軌的使用壽命；進給速度的變化對油膜剛度的影響小，提高了機床的工作精度，穩(wěn)定性好；低速運動時速度均勻，不會產生爬行現象；可以降低對導軌材料的要求。

3.2 解體前檢查

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

3.3 制定改造工藝

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

4 改造過程出現困難與解決措施

4.1 卡盤底部與靜壓導軌相接觸地方是環(huán)形面積

卡盤底部與靜壓導軌接觸部分是一環(huán)形，外圓直徑4530mm，內圓直徑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，運輸也是一個難題。解決措施：將導軌環(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)氧板與卡盤結合的統(tǒng)一性

環(huán)氧樹脂板與卡盤底部結合時，可能會出現安裝失誤、材料質量、或者2次磨損導致需要重新剪裁12等分其中的一分。這樣，如果沒有一個統(tǒng)一性，安裝隨意的情況下，會加大2次翻修的難度。解決措施：在剪裁前先設計好一塊模具，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，這會直接影響卡盤旋轉過程中的穩(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)氧樹脂板進行加工，使其平面度在合理公差范圍內。

5 結束語

將斯柯達6.3米數控立車工作臺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)生過一次因此機構產生的故障，加工工件精度也在產品設計的合理公差范圍內。故此，認為改造是成功的。既滿足減少停臺時間，又降低維修成本。如有該種設備遇到類似問題，可以采取這一辦法解決。

參考文獻

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