【摘 要】隨著機械制造業的飛速發展，用戶對機床性能的要求正在向高精、高速、高效、環保等方面轉變。所以我們必須在新材料、新工藝的應用等方面進行研究，來提高機床的性能。
【關鍵詞】爬行 維修性 精度保持性 功率損耗
引言
耐磨材料在制造機床導軌方面應用越來越廣泛。主要應用在組合平面導軌；楔型導軌；V型導軌；平面導軌；組合V型導軌；平面-V型導軌等。機床導軌采用耐磨涂料可以采用兩種加工方法：1. 采用粘接軟帶法獲得滑動導軌。2. 采用復印法獲得的滑動導軌。
1.機床導軌采用傳統金屬導軌副的缺點
機床導軌副的耐磨性和摩擦系數是影響機床適用壽命和精度保持性的關鍵因素，以前通常采用鑄鐵(表面淬火處理)、耐磨鑄鐵或淬硬鋼等金屬來制造機床的滑動導軌副，由于金屬物理性能的局限性使得金屬導軌副產生一些難以克服的缺點：
1) 產生爬行現象。原因是靜摩擦系數遠大于動摩擦系數所致。
2) 微進給難以保證。尤其對數控機床而言是極不理想的。
3) 精度保持性不佳。因為兩個金屬面相互摩擦很快就會磨損，從而喪失精度。
4) 維修困難。床身、托板(工作臺)都要重新加工、十分費時。
5) 功率損耗大。因為摩擦力大從而使功率損耗也大。
6) 需增添潤滑系統。一般機床都裝置有潤滑系統，當潤滑系統一旦失效就得馬上停機檢修，否則摩擦力就會劇烈增大使機床無法正常工作而損壞導軌副。
2.機床導軌采用耐磨涂料的優點
機床貼塑導軌主要有兩種：一種是通過粘接軟帶法而獲得的滑動導軌；另一種是通過復印法而獲得的滑動導軌。
1)采用粘接軟帶法而獲得的滑動導軌的優點
(1) 安裝方法簡便易行，粘接性能好。
(2) 在潤滑條件不好或者沒有潤滑的條件下磨損較低。
(3) 具有優良的防震性能。
(4) 能提高機床定位的準確性和重復性。
(5) 高抗磨阻性確保較長的使用壽命。
(6) 對具有侵蝕性的冷卻劑、潤滑劑具有化學抵抗性能。
(7) 具有抗潮濕性。
(8) 與機床通常附帶的潤滑油、油脂和切削液具有兼容性。
(9) 機床導軌軟帶是以聚四氟乙烯為基材的高分子復合材料，作為摩擦副其特點是摩擦系數低、抗磨損、靜動摩擦系數差值小，不爬行、定位準確、防震、消聲、運行平穩、低能耗，并且具有耐老化和足夠的機械物理性能，是提高機床加工精度，延長導軌副使用壽命的最好選擇，適用于各類型機械設備摩擦副的制造與維修。
(10) 研究表明，當機床導軌粘接軟帶后的導軌副，其摩擦系數與速度關系所形成的曲線呈“正向斜率”曲線，即不會發生爬行現象，而一般的金屬導軌副通常是出現“負向斜率”曲線導致爬行現象，機床導軌軟帶在干摩擦條件下，摩擦系數為0.05，加潤滑油后降為0.03，并且非常穩定，干、濕摩擦系數相差不大。
(11) 還具有良好的微動進給定位：數控機床通常采用直流電產生的脈沖來驅動滾珠絲杠副以達到微量進給定位，一般用400個（或400個以上）的脈沖信號來控制每毫米的位移量，即每個脈沖當量為0.0025mm。也就是說，數控機床要求能夠在0.0025mm微動定位，這對于通常的金屬對金屬的導軌副來說，這樣精密的位移是難以保證的；但如果采用機床導軌抗磨軟帶導軌副，由于其具有的優越性能夠保證有足夠的摩擦力防止行程過超現象以達到精密定位，而且機床導軌抗磨軟帶由于其動、靜摩擦系數相差小，可防止過粘或過滑的毛病（即無爬行現象），因而能勝任數控機床的要求。相反，滾動導軌副或液壓導軌副則往往有飄浮的現象而會超程，需予加載荷調試的繁瑣工作才能確保其精密定位。
(12)良好的精度保持性：一般機床采用金屬對金屬的導軌副因摩擦力大故相互磨損也大，而且日常操作拖板（工作臺）的使用范圍集中，所以床身在集中使用的地方磨損最大而硬度越大，軟表面的磨損也就越大。用機床導軌抗磨軟帶作導軌副時，只要床身硬度達到HB245以上便可配用（淬硬與否均可），因機床導軌抗磨軟帶硬度低，則所有的磨損都在機床導軌抗磨軟帶面上。試驗表明，機床導軌抗磨軟帶在0.6Mpa壓力，運行100公里，平均磨損在0.01mm以下。這樣高的抗磨性能是可以解決因磨損而喪失精度等問題，在相同的工作條件下，機床導軌抗磨軟帶導軌副的精度保持性比傳統的金屬導軌副的壽命長3～5倍。
(13) 解決機床維修問題：通常機床金屬導軌副喪失精度后便需維修，因其兩個金屬面都有磨損，維修時工作臺和床身的兩個導軌面都要重新加工，工作量較大。但使用機床導軌抗磨軟帶后，不但耐磨損壽命長，而且磨損主要在機床導軌抗磨軟帶上，故維修時只需要更換一塊新的機床導軌抗磨軟帶即可。這與滾動導軌的效果相近，但工作量、價格便宜得多。
(14)功率損耗問題：一般的金屬導軌本身的摩擦力是很大的，加負載后摩擦力還要增加(因F=Μn)，所以驅動工作臺的功率很大一部分損耗在克服摩擦力上。機床機床導軌抗磨軟帶優越性是：負載后的摩擦系數比空載時還低，這自然減少了負載功率的損耗問題，而且機床導軌抗磨軟帶局部可以承受的最大壓力達12Mpa。
(15)潤滑問題：金屬導軌副為了減少摩擦力；通常的辦法就是增添潤滑系統裝置，這既增加了機床結構的復雜程度，而且當潤滑系統一旦失效，摩擦力就會劇增，需馬上維修，這就影響到生產的正常進行。機床導軌抗磨軟帶由于具有優越的物理性能，即PTFE的化學分子粘附在床身導軌表面上，到一定時間后，床身導軌表面就好像涂上一層潤滑劑一樣，而且機床導軌抗磨軟帶的填充劑也是一種固體潤滑劑，因而保證了機床導軌抗磨軟帶具有低摩擦的性能。實驗得知，機床導軌抗磨軟帶在干摩擦時其摩擦系數為0.05，有潤滑油時，摩擦系數為0.03。而且它還能吸收內在或外來因素引起的振動。
2)采用復印法獲得的滑動導軌的優點
(1)采用涂敷復印，注塑成型工藝，施工簡單方便，導軌面和油槽一次成型，精度高，無需機械加工和刮研，降低機床維修和生產成本。
(2)維修方便
(3)系數低，防爬性能好，微動進給定位準確，提高加工精度。
(4)重載條件下拉傷、燒傷配對導軌副，導軌副的精度保持性優良，延長了導軌的使用壽命。
(5)后設備運行的輸出功率降低。
３.采用粘接軟帶法獲得滑動導軌的施工工藝
設計：
1)機床導軌抗磨軟帶的壓強一般不大于1.0Mpa，局部壓強不大于12Mpa。
2)粘接前導軌的表面粗糙度為1.6～6.3μm。
3)相配導軌的寬度不小于軟帶的寬度，表面粗糙度0.4～0.8μm為宜，太光滑會引起真空吸附作用，太粗糙則使軟帶磨損。
4)軟帶導軌的油槽與軟帶邊緣距離不小于10mm。當采用壓力潤滑時，油槽深度必須小于軟帶厚度。粘接：
(1)用丙酮將需要粘接的導軌表面和軟帶表面清洗干凈，不得留有銹斑、油漬和其他污物；但不得用砂紙等物品打磨軟帶粘接表面，以防表面處理層被破壞。
(2)軟帶粘接時，可以拼接或對接，接縫需嚴密，邊緣應平直。
(3)將DJ系列膠粘接劑用刮刀分別涂布在軟帶和導軌粘接面上，粘接時應把膠層中空氣排出。
(4)用重物加壓或扣壓于床身導軌上，加壓均勻，壓強通常為0.05～0.10Mpa。加壓前軟帶面上覆蓋一層紙
或在加壓面上涂一薄層潤滑脂或機油，防止膠粘接加壓物。
5)軟帶導軌面的加工:
(1)軟帶粘接后約為24小時固化（環境溫度在15度以上），可清除余膠，切去軟帶工藝余量，并倒角。
(2)軟帶導軌面可用機械加工或手工刮研方法達到精度要求，但切削量要小，磨削時必須充分冷卻。
(3)軟帶導軌面上開油槽，可用彎頭成形刀或者刮刀側刃以鋼平尺導向手工操作或機械方法開油槽，油槽底
部應為圓角。
注意事項：
1)機床導軌抗磨軟帶必須采用DJ-1(或DJ-2)膠粘劑進行粘接。
2)機床導軌抗磨軟帶由于其主要成分是PTFE，本身是不可粘接的材料，所以我們對其表面進行了特殊的化學處理以改變其分子結構，使其能夠被DJ系列膠粘劑牢固地粘接在金屬面，因此粘接前不要破壞表面處理層。
4.采用復印法獲得滑動導軌的施工工藝
1)施工前材料、工具的準備：
(1)輔助材料：清洗劑（溶劑汽油、丙酮）、脫膜劑（硅膠或0.5~1%有機玻璃丙酮溶液）、502膠粘劑、制備油槽模條用的材料、橡膠板、塑料板、有機玻璃板、無漿棉布（刷涂法用材料）等。
(2)用工具：攪拌器（用于涂料和固化劑混合后的攪拌）、刮刀（進行柔和、涂刮之用）、揉和板（將攪拌好的涂料攤開來散熱和排氣泡500cmX500cm）、鋼絲刷、砂布、臺鉆、千斤頂、起吊設備、手提砂輪等。
(3)檢驗工具：塞尺、水平尺。
2)刮涂法施工前導軌面的準備
(1)復印面的準備（一般為一對摩擦副中的較長的導軌）：按機床的設計要求采用周邊磨削加工加工導軌面。與涂層導軌配對的導軌面最好精刨后周邊磨削加工，使加工紋路與導軌副的運動方向一致表面粗糙度R0.4~1.6，導軌表面最好經過淬火處理。然后用丙酮清洗導軌面，根據油槽的形狀用瞬干膠將已準備好的油槽模條粘貼在導軌面上。（油槽條的厚度為涂層厚度的三分之二）。
(2)涂敷面的準備（一般為一對摩擦副中的短導軌）涂敷面的粗加工：
①在一對滑動摩擦副中，常以較短的一個面為涂敷面，先刨削加工角度為60~80°，寬度為1.5mm，深度為1.5mm的溝槽，兩端留有寬度為3~5mm，深度為2mm的支撐邊。如圖
② 膠前用丙酮仔細清洗兩導軌面三遍，堵油孔，確定油孔的位置；涂敷面的清洗要徹底除油除銹；有銹的地方應用鋼絲刷除銹，然后用汽油、丙酮順著一個方向各清洗三遍；然后用肥皂將油孔封堵上。涂敷的厚度為1.5~3.0mm。涂膠成型后的涂層導軌兩側支撐邊應低于涂層面0.5mm，涂層面呈圓弧面。如圖
(3)試壓定位:
將涂敷面導軌與復印面導軌扣壓在一起，保證油槽模條兩端與涂敷面導軌兩端的距離大致相等，做好標記作為涂敷涂層后扣壓定位的位置。
4) 涂料用料的計算及準備
涂料用料的計算公式W=K×a×d×ρ
式中:
a—涂敷面積（cm2）
d—涂層的厚度（cm）
ρ—涂料的比重（g/ cm3）
k—余量系數 k=1.2~1.4（熟練者取1.2，不熟練者取1.4）
W—涂料用料質量(g)
3)刮涂法施工工藝
(1) 攪拌：將固化劑加入涂料中攪拌，要保證涂料攪拌均勻。
(2) 揉和：攪勻的涂料應立即倒在揉和板上，用刮刀由里向外揉和涂料。
(3)刮刀將揉和好的涂料刮在涂敷面上，第一層要盡量薄一些，并用力刮在涂敷面上，然后涂敷第二層、第三層直到達到所需的厚度。
(4)將涂好的涂料的工件掉轉過來扣壓在復印面上。
(5)固化過程：常溫（20~30℃）24小時可脫模，溫度為15~20℃時，則48小時可脫模。
(6)脫模過程：先用千斤頂慢慢頂起，待工件與復印面剝離后吊起并翻轉工件，讓復印面朝上，檢查清理復印面。
(7)打通油孔。
4)制造過程中的注意事項：
(1) 層施工的環境溫度應高于15℃。
(2) 涂料的使用時間為0.5~1.5小時，即在此時間內完成涂敷面應與復印面的扣壓，溫度越高使用時間越短，溫度越低使用時間越長。
(3)扣壓后，若涂敷件自身的重量不夠，應配重。
(4)起模后，若有局部缺陷，用丙酮清洗干凈，砂紙打磨，再配涂料修補。
(5)涂層施工環境溫度的要求。涂料的固化反應與環境溫度有較大的關系。最適宜的溫度為20~30℃（24小時可起模），若溫度在15℃左右則配壓時間要延長至72小時，環境溫度低于10℃不宜進行施工。
(6)涂敷工藝的選擇。開式導軌選擇涂敷工藝法，封閉式導軌選擇注射工藝法。
(7)刮涂法的施工工藝流程涂敷面的加工→校正復印導軌→復印導軌面粘貼油槽模條→試合定位→除銹清洗→復印面涂脫模劑→攪拌涂料→揉和→涂敷→配壓固化→起模→清洗和修整→加工支撐邊→檢查驗收
(8)嚴禁直接敲打耐磨涂層面。
5.結束語
耐磨材料在制造機床導軌方面的應用，經過實踐，具有安裝方法簡便易行，粘接性能好。在潤滑條件不好或者沒有潤滑的條件下磨損較低。具有優良的防震性能。能提高機床定位的準確性和重復性。高抗磨阻性確保較長的使用壽命。對具有侵蝕性的冷卻劑、潤滑劑具有化學抵抗性能。具有抗潮濕性。與機床通常附帶的潤滑油、油脂和切削液具有兼容性等許多優點。（文自： 沈陽第一床廠）
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