塑料滑动导轨的磨损形式分析

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：塑料滑动导轨主要有贴塑导轨和注塑（或涂塑）滑动导轨两种。贴塑滑动导轨多用于中、小型数控机床的运动导轨中。近年来，国内外已研制了数十种塑料基体的复合材料用于机床导轨中。接触面的相对运动可将焊点拉开，造成导轨面的撕裂性破坏。

滑动导轨的材料主要有铸铁、钢、塑料及有色金属等；而中、小型数控机床上广泛采用塑料与金属相摩擦的滑动导轨，称为塑料滑动导轨（见图5-6）。塑料滑动导轨主要有贴塑导轨和注塑（或涂塑）滑动导轨两种。

（1）贴塑滑动导轨（见图5-7）贴塑导轨是聚四氟乙烯软带导轨的习惯称谓，是在聚四氟乙烯导轨基体材料中，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合烧结而制成厚约1.2mm的软带状导轨。贴塑滑动导轨多用于中、小型数控机床的运动导轨中。近年来，国内外已研制了数十种塑料基体的复合材料用于机床导轨中。

图5-6 塑料滑动导轨

图5-7 贴塑滑动导轨示意图

1—床身 2—工作台 3—镶条 4—导轨软带 5—下压板

（2）注塑滑动导轨（见图5-8）以环氧树脂为基体，加入二硫化钼、铁粉和胶体石墨及增塑剂，混合成液状或膏状为一组分；另一组分为固化剂。双组分组成厚度约1～1.5mm的塑料涂层（HNT），采用涂敷或注压成形等工艺涂到预先加工成锯齿形的导轨上。

图5-8 注塑滑动导轨示意图

1—塑料注入孔 2—涂塑挡圈 3—塑料涂层 4、5—螺钉 6—斜铁 7—导轨滑块

塑料滑动导轨有以下三种磨损形式：

（1）硬粒磨损运动过程中，导轨面间的坚硬微粒、外界或润滑油带入的切屑及微观不平摩擦面上的高峰在导轨面上产生沟痕和划伤，使导轨面受损。导轨面间的相对速度越大，压强越大，对导轨摩擦副表面的危害也越大。

（2）咬合、热焊导轨面上覆盖的氧化膜和吸附膜（气体、蒸汽或液体）因磨损加剧而脱落，使裸露的金属导轨面相互摩擦生热，分子运动加快，彼此相互吸引和渗透而吸附在一起，称为咬合。导轨面间的摩擦热使金属表面温度达到熔点而引起局部焊接，称为热焊。接触面的相对运动可将焊点拉开，造成导轨面的撕裂性破坏。

（3）疲劳压溃导轨面因过载或接触应力不均匀而产生弹性变形，疲劳延展为塑性变形，导致表面龟裂、剥落而出现凹坑，称为压溃。

滑动导轨副的截面形状（见图5-9）及特性如下：

图5-9 滑动导轨的截面形状

1—机床导轨 2—运动部件 3—机床床身 4—垫片 5—立柱 6—垫块 7—支臂 8—螺钉 9—螺母

（1）矩形滑动导轨（见图5-9a）主要用于载荷大、导向性要求略低的数控机床，具有承载能力大、刚度高、制造简便和检验、维修方便的优点，但存在侧隙（镶条调整）且导向性差。

（2）三角形滑动导轨（见图5-9b）三角形导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，可自动补偿磨损量以消除间隙；顶角α在90～120°范围内变化，α角越小，导向性越好，但摩擦力也越大。

（3）燕尾形滑动导轨（见图5-9c）可承受较大的颠覆力矩，导轨高度较低，结构紧凑，间隙调整方便；但刚度较差、形状复杂、摩擦力大、运动灵活性差，加工、检验和维修不方便。

（4）圆柱面滑动导轨（见图5-9d）应用较少，主要用在承受轴向载荷的导轨上。其制造方便、工艺性好，但磨损后较难调整和补偿间隙。

（5）双三角形滑动导轨（见图5-9e）导向精度高、承载能力大且精度保持性好，但对温度变化较敏感。

（6）三角形—平面滑动导轨（见图5-9f）导向精度高，承载能力大，对温度变化不敏感及工艺性好，但磨损后不能自动调整间隙。