葉紹斌 龔維強

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618013)

關(guān)鍵字：大型龍門銑鏜床；滑枕；貼塑導軌；注塑導軌；環(huán)氧型耐磨涂層

20-10FP500NC5×17 m數(shù)控龍門銑鏜床在我公司承載著眾多軋機牌坊、立棍機架、壓機機架、卷曲機機架等大型和超大型件的加工任務(wù)，由于該機床滑枕精度不穩(wěn)定，難以保證加工產(chǎn)品工藝技術(shù)要求。為了徹底解決該問題，根據(jù)該滑枕的結(jié)構(gòu)特點，分析了其精度變化的原因，確定了溜板導軌是引起精度變化的根本原因，并選取材料用注塑導軌替換之前的貼塑導軌，經(jīng)反復試驗論證，滑枕精度保持穩(wěn)定。

1 滑枕結(jié)構(gòu)

該機床滑枕為600 mm×600 mm方形結(jié)構(gòu)，采用半包式設(shè)計，內(nèi)嵌于溜板中，三面約束，剛性較好，滑枕截面如圖1所示。沿導軌做上下垂向運動，為Z向，垂向行程為1500 mm，進給量范圍5 mm/min～3000 mm/min。而溜板則安裝在橫梁上，沿導軌做往復橫向運動，為Y向。

滑枕鑲鋼導軌共6條，厚度為3 mm。與之接觸的溜板面即為貼塑導軌，分別由正面導軌(沿X軸方向)和側(cè)向?qū)к?沿Y軸方向)組成。經(jīng)過多年使用，溜板導軌的貼塑面磨損嚴重，該設(shè)備曾在2015年進行重新貼塑，并合研配刮，貼塑材料為聚四氟乙烯軟帶。

2 故障現(xiàn)象及分析

自從用聚四氟乙烯重新貼塑導軌后，滑枕精度就一直不穩(wěn)定，嚴重影響加工精度。針對此故障做了一次實驗?；硪?000 mm/min的速度連續(xù)運行0.5 h，與溜板貼塑導軌接觸的滑枕鋼帶溫度明顯升高，從最開始的27℃升至37℃，滑枕移動對工作臺面的垂直度在X/Z平面和Y/Z平面分別為0.13 mm/1000 mm和0.30 mm/1000 mm(最開始僅為0.02 mm/1000 mm以內(nèi))。機床停止工作0.5 h后，滑枕精度恢復如初，此時鋼帶溫度也冷卻至27℃。

由表1可見，連續(xù)運行后由于相互摩擦，溜板貼塑導軌溫度升高產(chǎn)生熱變形，并且是一種彈性變形，導致滑枕精度來回變化。為了進一步驗證這一結(jié)論，排除室溫和油溫的影響，正常使用機床加工工件，連續(xù)作業(yè)，并記錄各時間段的室溫和油溫。進行機床連續(xù)工作14 h的測試，期間室溫和油溫的變化并不大(分別為2～7℃和2～5℃)，而滑枕精度變化卻達到0.38 mm/1500 mm。由此可以得出結(jié)論，此機床滑枕精度不穩(wěn)定是由于溜板貼塑導軌材料引起的。

表1 連續(xù)運行0.5 h后滑枕精度及鋼帶溫度變化Table 1 Variety of ram precision and steel strip temperature after 0.5 h continuous operation

表2 TS311環(huán)氧涂層主要物理性能Table 2 Main physical properties of TS311 epoxy coating

3 溜板塑料導軌的類型和材料的選用

3.1 溜板塑料導軌的優(yōu)點

在金屬導軌基體的表面上覆蓋一層塑料或塑料和金屬混合物，稱之為塑料導軌。塑料導軌自70年代被推出以來，就以摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)相近，運動平穩(wěn)性好，能有效防止低速爬行現(xiàn)象；且耐磨性好，有自潤滑作用；抗振性及化學穩(wěn)定性好；工藝簡單、成本低等諸多優(yōu)點迅速成為數(shù)控機床廣泛使用的新型導軌材料。

3.2 溜板塑料導軌的類型

塑料導軌有兩種類型，一種為貼塑導軌，另一種為注塑導軌。貼塑導軌上的塑料常用聚四氟乙烯軟帶，其摩擦副的形式為鑄鐵-塑料摩擦副。以聚四氟乙烯為基體，加入石墨、銅粉和二硫化鉬混合均勻，然后燒結(jié)成軟帶狀態(tài)，即聚四氟乙烯導軌軟帶。聚四氟乙烯軟帶通過粘接劑粘接在導軌面上，通常被固定在導軌副中的運動導軌或較短的導軌上，使其與支承導軌或者較長導軌相對滑動。

目前機床使用的就是聚四氟乙烯貼塑導軌。聚四氟乙烯軟帶工藝簡單，具有低摩擦系數(shù)和極佳的柔韌性、抗蠕、冷流特性，并且使用過程中維護維修方便，損壞后更換容易，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床導軌中。同樣，缺點也很明顯。聚四氟乙烯軟帶線膨脹系數(shù)很大，其值在8×10-5/℃～25×10-5/℃，是鋼的10～20倍，比多數(shù)塑料大，其線膨脹系數(shù)隨著溫度的變化而發(fā)生很不規(guī)律的變化。在機床行業(yè)，雖然聚四氟乙烯軟帶被廣泛使用，但也只常見于臥車或者中小型機床，且多是平面導軌，在大型機床或者垂向?qū)к壣蠋缀醪皇褂谩?/p>

而另外一種塑料導軌叫做注塑導軌，其使用的塑料是環(huán)氧型耐磨導軌涂層。以二硫化鉬和環(huán)氧樹脂為基體，添加增塑劑，使其混合成膏狀作為一部分，再以固化劑為另一部分，這樣形成的雙組份塑料涂層就是環(huán)氧型耐磨導軌涂層。注塑導軌與金屬的親和力好，附著力強，具有良好的可加工性，涂料固化時體積不收縮，尺寸穩(wěn)定；有極好的摩擦性和耐磨性；其抗壓強度比聚四氟乙烯軟帶導軌要高，能彌補一些導軌面上的鑄造缺陷，有利于解決傳統(tǒng)刮研工藝費時費力的弊端。被大量使用于大型機床或垂向?qū)к壣稀?/p>

綜上對比，選擇注塑導軌更加適合本次維修方案。經(jīng)過研究和實驗，最終選擇了可賽新TS311環(huán)氧涂層，主要物理性能見表2。

4 注塑過程及效果

方案確定后，先將溜板與滑枕整體吊出并平躺，取出滑枕，露出溜板導軌面，將之前的聚四氟乙烯軟帶鏟掉，并打磨成鋸齒狀，然后對與注塑導軌向配合的滑枕鑲鋼導軌進行清洗，并涂上薄薄一層脫模劑，以防止與耐磨涂層粘接，再將滑枕回裝至溜板，找正。為導軌涂抹上環(huán)氧型耐磨涂層后，等待其固化。導軌注塑后，滑枕精度趨于穩(wěn)定，連續(xù)運行12 h后，滑枕精度變化在0.02 mm/1000 mm以內(nèi)，滿足使用要求。

5 結(jié)語

實踐證明，注塑導軌相比貼塑導軌更加適用于大型或重型機床的運動導軌和垂向?qū)к?。而使用可賽新TS311環(huán)氧涂層后，穩(wěn)定性極好，保證了機床的加工精度，提高了生產(chǎn)效率，具有推廣使用價值。