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金属切削机床常见研伤的原因与排除(一)

2008/4/6 13:16:48              

机床一些做相对滑动的零、部件,如滑板与导轨、轴与滑动轴承、蜗杆与蜗轮等在运转一段时间后,其表面上常常会出现划痕或沟槽,我们称这种现象为研伤。研伤破坏了机床的精度,影响了机床的使用寿命,若修理不及时,研伤产生的颗粒,还会加剧研伤,而研伤产生沟槽容易藏污纳垢,也会加剧研伤,严重时能使相互的滑动件中止滑动,产生咬死现象。研伤实质上就是非正常情况下的磨损,机床上常见的研伤,按产生的原因主要可分为两种类型:一种是粘着磨损型研伤,另一种是磨粒磨损型研伤。现就这两种类型研伤产生的原因、预防措施及修复方法,做些简单介绍。

一、粘着磨损型研伤 这种研伤是指磨擦副在相对运动时,由于互相磨擦,接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面,致使磨擦表面产生了划痕与沟槽。

1. 粘着磨损型研伤的产生机理 研究表明:固体表面状况,从微观的角度看是存在着凸凹不平的缺陷的,即使是经过抛光加工也不能完全消除凸峰和凹谷。当两个磨擦表面接触时,实际上是两个磨擦表面的凸峰相互接触。由于接触应力很大,以致产生弹、塑性变形,使接触面积增大,直到能够承受全部载荷时为止。在这种情况下,金属接触表面上将出现牢固的粘着点,这种现象就是通常讲的冷焊粘着。这些粘着点是在没有表面膜的情况下产生的,当磨擦副表面上有表面膜时,只受法向力作用,其冷焊粘着也是不会产生的。若同时有切向力的作用,且法向力和切向力都很大,并在做相对滑动时,磨擦表面的温度就会升高,在高温高压下,致使油膜破坏,接触的金属表面就会软化或熔化,接触点就产生粘着—撕脱—粘着—撕脱的循环过程,使接触表面的材料从一个表面转移到另一表面上,从而使其中一个表面(或两个表面)上形成划痕和沟槽,也就是形成粘着磨损型的研伤。

2. 粘着磨损型的研伤的分类 根据磨擦副表面研伤的破坏程度,我们可将机床上常见的粘着磨损型研伤划分为四类。

(1)涂抹研伤仅发生在软金属浅层表面,被研伤的软金属薄层以涂抹的方式,转移到硬金属表面上,例如:蜗杆副运行一段时间后,蜗杆表面上的铜涂抹在蜗杆表面上。

(2)擦伤研伤发生在软金属表面表层以下较浅的部分,破坏方式是沿运动方向产生细小划痕,有时硬金属表面上也有可能划伤。最常见的是在机床运行初期、轴和滑动轴承处于摩合期的磨损。

(3)胶合(或称撕脱)研伤发生在相互磨擦的两个零件的一方或两方的基体较深处,由于表面局部温度高,压力大,使粘着结合强度任一基体金属剪切强度,当磨擦副做相对滑动时其表面做一日和尚撞一天钟产生撕脱性破坏,出现胶合性研伤。如凸轮副、蜗杆副、齿轮副,较为常见;机床的滑板与导轨在缺乏润滑油而导致干磨擦时,也常会产生此类研伤。

(4)咬死当磨擦副表面瞬时闪发的温度相当高、粘着区较大、粘着点的强度也相当高,粘结不能从基体上剪切掉,以致造成相对运动中止的现象。咬死是研伤中最严重的一种。例如轴与滑动轴承当润滑不良而出现的“抱轴”,大都会产生这种研伤;大型机床的导轨缺油引起的大面积研伤也会产生咬死。 3. 粘着磨损型的研伤的影响因素及预防措施 影响此类研伤的因素很多,我们可以针对这些因素采取相应措施,来预防其产生和发展。

(1)润滑油脂的因素润滑状态对粘着磨损型研伤影响极大,只要磨擦表面始终保持足够强度润滑膜,避免磨擦表面之间金属的直接接触表面而形成干磨擦或半干摩擦,就可以有效防止和控制粘着磨损型研伤的产生和发展。在影响此类研伤的各种因素中,确保摩擦表面的良好润滑是最重要的因素。润滑油中加入油性或粘度添加剂,能提高润滑油膜吸附能力及油膜强度,可成倍提高抗研伤的能力。

(2)压力因素粘着磨损型研伤,一般是随着压力的增大而增加。当压力负荷超过摩擦副材料硬度的一定值时,摩擦副表面氧化膜被压溃,两表面之间新生面的凸出点互相嵌入,相对移动时,会使此类研伤急剧增加,严重时会导致摩擦副表面胶合,甚至咬死。所以使用机床时,工作台、滑动导轨要避免超负荷运行,如龙门刨床、铣床、镗床等在工作台上装夹工件,既要分布合理,又不要超重。机床在大修理时,其导轨进行淬火处理,对预防此类研伤也有很大效果。

(3)温度的因素温度对产生粘着磨损型研伤影响也很大。在摩擦过程中所产生的热量,使摩擦表面的温度升高到一定程度后,轻者,破坏润滑膜,使金属表面直接接触而形成干摩擦或半干摩擦;重者,能使材料处于回火状态而降低材料硬度;更重者,局部区域能使摩擦表面的材料处于熔化状态。这些都将促使此类研伤的产生。选用热稳定性高的材料或加强冷却等措施,是防止因温度而导致粘着磨损型研伤的有效方法。

(4)滑动速度的因素在压力一定的情况下,滑动速度小,形成润滑油膜的作用就减小,油膜厚度较小,油膜常因承受不了运动件的压力而部分破坏,造成两金属直接接触,容易导致研伤。但滑动速度大到一定程度时,使摩擦副的温度升高,易破坏润滑油膜,也容易导致研伤,所以选择合适的滑动速度可以降低产生粘着磨损型研伤的倾向。


标签:刨插床
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