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關(guān)于機(jī)床爬行現(xiàn)象問題的若干思考
摘要：機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動件，當(dāng)其運(yùn)行速度低到一定值（如0.5mm/min）時(shí)，往往不是作連續(xù)勻速運(yùn)動，而是時(shí)走時(shí)停、忽快忽慢，這種現(xiàn)象稱之為爬行。嚴(yán)重影響著工作的表面質(zhì)量和尺寸精度，由于引起其原因復(fù)雜，往往不易排除，所以一直被認(rèn)為是機(jī)床運(yùn)動中最棘手的故障之一。本文試圖就這個(gè)問題加以粗淺的論證與探索。
關(guān)鍵詞：爬行 滑動 摩擦阻力
0 引言
爬行是機(jī)床常見而不正常的運(yùn)動狀態(tài)，主要出現(xiàn)在機(jī)床各傳動系統(tǒng)的執(zhí)行部件上（如刀架系統(tǒng)、工作臺等），且一般在低速行時(shí)出現(xiàn)較多。運(yùn)動速度低時(shí)，潤滑油被壓縮，油膜變薄，油楔作用降低，部分油膜破壞，摩擦面阻力發(fā)生變化。通常情況下，輕微程度的爬行有不易察覺的振動，顯著的爬行則是大距離地跳動。
進(jìn)給運(yùn)動中的爬行現(xiàn)象破壞了系統(tǒng)運(yùn)動的均勻性，不僅使被加工件精度和表面質(zhì)量下降，也會破壞液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，使機(jī)床導(dǎo)軌加速磨損，甚至產(chǎn)生廢品和事故。
1 機(jī)床爬行原因分析
引起爬行的主要原因，是摩擦因數(shù)隨運(yùn)動速度的變化和傳動系統(tǒng)剛性不足。機(jī)床在實(shí)際使用中，爬行現(xiàn)象主要是在傳動系統(tǒng)剛性不足，驅(qū)動力與負(fù)載摩擦阻力波動變化的情況下形成。機(jī)床液壓系統(tǒng)侵入空氣，液壓元件間隙增大及機(jī)械裝置自身原因都可能引起爬行故障。
我們知道爬行是指機(jī)床運(yùn)動部件慢速動行時(shí)的不平穩(wěn)性，表現(xiàn)為有規(guī)律的一停一躍。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，以磨床居多數(shù)，會嚴(yán)重影響工作的表面質(zhì)量和尺寸精度。產(chǎn)生原因可用實(shí)例來說明：假設(shè)有一原動件通過彈簧推動另一從動件，當(dāng)原動件以等速向前運(yùn)動，通過彈簧推動從件在平面上滑行時(shí)，當(dāng)原動件啟動后，首先需壓縮彈簧一段距離，直到足以克服從動件的靜摩擦力時(shí)，從動件才會起動，此時(shí)彈簧蓄能。當(dāng)從動件起動后，由于動摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)，于是使從動件獲得一個(gè)加速度，此時(shí)彈簧放能。如果移動速度很慢，彈簧的壓縮量又較大，那么從動件的速度很快就會超過原動件，產(chǎn)生一個(gè)跳躍，直到彈簧壓力和動摩擦力平衡后，從動件開始減速，但因?yàn)閼T性，但因?yàn)閼T性，還會再向前沖一段距離。至此，從動件因?yàn)槭チ嗽瓌恿蜁Ｏ聛恚钡皆瓌蛹匦聣嚎s彈簧到能克服從動件的靜摩擦力時(shí)，又重復(fù)上述循環(huán)。
此實(shí)例和實(shí)際導(dǎo)軌副產(chǎn)生爬行的機(jī)理十分相似。從動件可以視作溜板或工作臺，平面可以視作導(dǎo)軌。二驅(qū)動系統(tǒng)不可能是完全剛性的，在驅(qū)動過程中不可避免地會有彈性變形，因而可以認(rèn)為是彈簧起同樣作用。
2 解決對策
2.1 改善導(dǎo)軌摩擦特性 改善導(dǎo)軌摩擦特性就是降低摩擦阻力和減小靜、動摩擦系數(shù)之差。為此，可采取以下措施：
2.1.1 滑動面的加工方法，從降低摩擦阻力的角度看，總的來說是磨削比刮削好。試驗(yàn)表明，上導(dǎo)軌面用碗形砂輪端面磨削，下導(dǎo)軌面用盤形砂輪周邊磨削，可獲得最好的效果；其次是下導(dǎo)軌面用碗形砂輪端面磨削，上導(dǎo)軌面刮研。當(dāng)上、下導(dǎo)軌面都為磨削時(shí)，其接觸情況應(yīng)用著色檢驗(yàn)，接觸指標(biāo)須滿JB2278—78《金屬切削機(jī)床通用技術(shù)條件》和JB2280—78《金屬切削機(jī)床械加工結(jié)合面接觸的檢驗(yàn)及評定》的規(guī)定。
對刮研的導(dǎo)軌面，摩擦阻力和接觸點(diǎn)數(shù)有關(guān)，點(diǎn)數(shù)太少說明接觸面積小，比壓大，不易形成油膜。但也不是接觸點(diǎn)數(shù)越多越好，若接觸點(diǎn)數(shù)太多，超過每25*25毫米20—25點(diǎn)，大多數(shù)接觸點(diǎn)呈尖峰狀，同樣不利于形油膜，造成尖峰與尖峰接觸，使摩擦阻力增大。對于上、下導(dǎo)軌面都為刮研的狀況，看來以基本（滿足可以稍偏少）JB2278—78規(guī)定的指標(biāo)（表2）為適宜。對于上導(dǎo)軌面刮研，下導(dǎo)力面磨削的狀況，只檢驗(yàn)刮研面的接觸點(diǎn)數(shù)，考核指標(biāo)為表2的75%。
2.1.2 在上導(dǎo)軌表面粘貼塑料板，臺聚四氟乙烯、足龍等，可使摩擦系數(shù)和靜、動摩擦系數(shù)之差降低60%左右，對防止爬行有顯著效果。但塑料的導(dǎo)熱性差，在通常鑄鐵對鑄鐵滑動時(shí)，摩擦熱是同時(shí)從兩個(gè)滑動表面?zhèn)鲗?dǎo)出去，如果一個(gè)表面是塑料，就阻礙了熱的傳記導(dǎo)。在重載和高速的情況下，大量摩擦熱會使機(jī)床身溫度很快上升，由此而產(chǎn)生的變形足以破壞機(jī)床的原始精度。
2.1.3 選用具有防爬特性的潤滑油。低速運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)軌潤滑只能是邊界潤滑狀態(tài)（介于干摩擦和液體摩擦之間的一種狀態(tài)），而一般潤滑油的邊界油膜都不夠強(qiáng)固，容易出現(xiàn)干摩擦。因此，為排除爬行，宜采用專用的防爬導(dǎo)軌油，其中加入了各種添加劑，增強(qiáng)潤滑油的吸附及楔入能力，以提高邊界油膜的強(qiáng)度過，防止干摩擦，對降低摩擦阻力，防止爬行，有一定效果。
多潤滑的粘度，從防止爬行的角度看，宜選用粘度大的潤滑油。但工作臺負(fù)荷分布不均時(shí)，潤滑油大會使導(dǎo)軌的油墨厚薄不均，從而引起工作臺傾斜，降低機(jī)床加工精度。
2.1.4 對新的或大修后的機(jī)床，由于導(dǎo)軌面上刮削或磨削的刀痕較深，以致摩擦阻力較大。可在導(dǎo)軌面上涂敷薄薄一層氧化鉻，用手動的方法（切勿有機(jī)動）對研幾個(gè)來回，對排除爬行有一定效果。
2.1.5 采用靜壓導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)完全的液體摩擦，可以從根本上解決爬行問題。但是，成功地應(yīng)用靜壓導(dǎo)軌并不是很簡單的事，也不是在所有場合都可以使用，比如外圓磨床工作臺很單薄的構(gòu)件，由于工件往往被頂?shù)眠^緊，于是工作臺就產(chǎn)生彈性變形而拱凸起來，使靜壓油墨難以形成。因此，在改造老設(shè)備時(shí)，若準(zhǔn)備采用靜壓導(dǎo)軌，應(yīng)慎重，除了考慮技術(shù)上是否可能外，經(jīng)濟(jì)上是否合算也是必須考慮的問題。
2.2 降低驅(qū)動阻力 驅(qū)動阻力的主要組成部分是導(dǎo)軌副的摩擦阻力，和正壓力成正
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