高德學 牟平生

（1.西儀集團有限責任公司 西安 710082；2.西安立鑫電器有限公司 西安 710077）

機床進給系統(tǒng)的運動件，當其運行速度低到一定值（如0.5mm/min）時，往往不是作連續(xù)勻速運動，而是時走時停、忽快忽慢，這種現(xiàn)象稱之為爬行。嚴重影響著工作的表面質(zhì)量和尺寸精度，由于引起其原因復雜，往往不易排除。

爬行是機床常見而不正常的運動狀態(tài)，主要出現(xiàn)在機床各傳動系統(tǒng)的執(zhí)行部件上（如刀架系統(tǒng)、工作臺等），且一般在低速運行時出現(xiàn)較多。運動速度較低時，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。在通常情況下，輕微程度的爬行存在不易察覺的振動，顯著的爬行則產(chǎn)生大距離地跳動。

1 機床爬行原因分析

爬行是指機床運動部件低速運行時的不平穩(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)，會嚴重影響工作的表面質(zhì)量和尺寸精度。引起爬行的主要原因，是因摩擦因數(shù)隨運動速度的變化和傳動系統(tǒng)存在剛性不足而引起的。機床在實際使用中，爬行現(xiàn)象主要表現(xiàn)為當傳動系統(tǒng)剛性的不足，驅(qū)動力與負載摩擦阻力產(chǎn)生波動變化或者是在機床液壓系統(tǒng)中有空氣侵入、液壓元件間隙增大及機械裝置自身原因都可能引起爬行故障。

產(chǎn)生原因可用實例來說明:假設有一原動件通過作用彈簧推動另一從動件，當原動件以等速向前運動時，通過作用彈簧推動從動件在平面上滑行，起始后需要壓縮彈簧一段距離，直到足以能克服從動件的靜摩擦力時，從動件才會起動，此時彈簧蓄能。當從動件起動后，由于動摩擦因數(shù)小于靜摩擦因數(shù)，于是使從動件獲得一個加速度，此時彈簧放能。如果移動速度很慢，彈簧的壓縮量又較大，那么從動件的速度就會迅速超過原動件，產(chǎn)生一個跳躍，直到彈簧壓力和動摩擦力平衡后，從動件開始減速，但因為慣性，從動件還會再向前沖一段距離。至此，從動件就會失去了原動力而停了下來，直到原動件重新壓縮彈簧到能克服從動件的靜摩擦力時，又會重復上述循環(huán)過程。

實例和實際導軌副產(chǎn)生爬行的機制十分相似。機床的溜板或工作臺可以視作為從動件，機床的導軌可以視作平面，由于驅(qū)動系統(tǒng)不可能是完全剛性的，在運行過程中不可避免地存在彈性變形，因此可以認為是具有壓縮彈簧的作用，這樣，溜板或工作臺在低速運行時就會出現(xiàn)如同作用彈簧推動從動件時的情景。

2 解決對策

通過改善導軌摩擦特性，改善導軌摩擦特性就是降低摩擦阻力和減小靜、動摩擦因數(shù)之差，可以解決機床溜板或工作臺的爬行問題。為此，可采取以下措施:

(1)滑動面的加工方法，從降低摩擦阻力的角度看，對機床導軌付表面的加工，總的來說是磨削比刮削好。試驗表明，上導軌面使用碗形砂輪進行端面磨削，下導軌面使用盤形砂輪進行周邊磨削，即可獲得很好的效果；其次是下導軌面使用碗形砂輪進行端面磨削，對上導軌面進行刮削。當上、下導軌面都為磨削表面時，其接觸情況應用著色進行檢驗。

對刮削的導軌面，其摩擦阻力與接觸點數(shù)有關(guān)，點數(shù)少說明接觸面積小，比壓大，導軌付之間不易形成油膜。但也不是接觸點數(shù)越多越好，若接觸點數(shù)太多，超過每25mm×25mm之內(nèi)20～25點，且大多數(shù)接觸點呈尖峰狀，同樣不利于形成油膜，此時會造成尖峰與尖峰接觸，使摩擦阻力增大。

(2)在上導軌表面粘貼塑料板、聚四氟乙烯、尼龍等，可使摩擦因數(shù)和靜、動摩擦因數(shù)之差降低60%左右，對防止爬行有顯著效果。但塑料的導熱性差，通常在鑄鐵對鑄鐵進行滑動時，摩擦熱將同時從兩個滑動表面上傳導出去，如果一個表面是塑料，這時就會阻礙熱的傳導。在重載和高速的情況下，大量摩擦熱會使機床床身溫度很快上升，由此產(chǎn)生的熱變形足以破壞機床的原始精度。

(3)在低速運行時，導軌潤滑只能是處于邊界潤滑狀態(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軌油，在其中加入了各種添加劑，增強潤滑油的吸附及楔入能力，以提高邊界油膜的強度，防止干摩擦，對降低摩擦阻力，防止爬行，有一定的效果。潤滑油的粘度，從防止爬行的角度看，宜選用粘度大的潤滑油。但工作臺負荷分布不均時，導軌各處的油膜厚薄不均，從而引起工作臺傾斜，降低了機床的加工精度。

(4)對新的或大修后的機床，由于導軌面上的刮削或磨削的刀痕較深，以致摩擦阻力較大。這里可在導軌面上涂敷薄薄一層氧化鉻，用手動的方法（切勿使用機動）對研幾個來回，對排除爬行有一定效果。

(5)采用靜壓導軌，實現(xiàn)完全的液體摩擦，可以從根本上解決機床工作臺的爬行問題。但是，成功地應用靜壓導軌并不是很簡單的事，也不是在所有場合都可以使用，比如在當外圓磨床工作臺采用很單薄的構(gòu)件時，由于工件往往被頂?shù)眠^緊，于是工作臺就因產(chǎn)生彈性變形而拱凸起來，使靜壓油膜難以形成。因此，在改造老設備時，若準備采用靜壓導軌，應綜合考慮技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上問題。 驅(qū)動阻力的主要組成部分是導軌副之間的摩擦阻力，和正壓力成正比，所以在設計時應盡量減輕運動部件的重量。在維修上，應排除因零件質(zhì)量或裝配不善而引起的附加阻力。機床如果是采用齒輪齒條進行驅(qū)動，故障會是因偏斜或偏心導致傳動副之間的嚙合不均或嚙合過緊而引起的。如果是采用液壓驅(qū)動，問題大多會出在油缸上，包括:油缸兩端支架上的密封圈壓得過緊或太松、活塞桿兩端螺母擰得太緊，以至兩端不同心、活塞桿和活塞的不同心、活塞桿的彎曲、缸體內(nèi)孔形狀精度不良、油缸安裝和導軌不平行和缸內(nèi)腐蝕拉毛等發(fā)生故障的原因。另外，還需檢查楔鐵是否彎曲，楔鐵和壓板之間是否調(diào)整得過緊等故障根源。在找出原因后，就可以采取針對性措施性來加以改進。

3 應注意的問題

在驅(qū)動系統(tǒng)的總剛度中，最后一個環(huán)節(jié)的剛度往往會有決定性的影響，這是設計上必須注意的一個問題。而在維修上，應注意排除液壓系統(tǒng)中的空氣。油液是不可壓縮的，油液本身的壓縮性極小。但空氣的壓縮性卻很大，一旦侵入液壓系統(tǒng)后，一部分溶解于壓力油之中，另一部分就形成氣泡浮游在油面里，隨著液壓系統(tǒng)工作循環(huán)而產(chǎn)生反復的壓縮和膨脹，起到了“彈簧”的作用，于是導致了機床工作臺的爬行。

空氣入侵液壓系統(tǒng)的原因是多方面的，除了接頭松動以及密封損壞等原因外，大多數(shù)是由于油泵吸油不暢，在吸油管中造成負壓所致。是否有空氣侵入以及侵入的程度，一般可根據(jù)油池表面是否有氣泡來判斷。為了排出液壓系統(tǒng)中的空氣，有些機床設置了排氣裝置，如果沒有排氣裝置，則可啟動液壓系統(tǒng)，使工作臺處于最大行程上的快速運動狀態(tài)，強迫排出空氣。

4 結(jié)語

進給運動中的爬行現(xiàn)象破壞了系統(tǒng)運動的均勻性，不僅使被加工件的精度和表面質(zhì)量下降，也會破壞液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，使機床導軌加速磨損，甚至產(chǎn)生廢品和事故。

在實際工作中，只要采取行之有效的方法和措施，就會將機床運動中的爬行現(xiàn)象降低到最小的極限，從而保證機床的正常工作。

[1]王東鋒.液體靜壓導軌及在設計中的應用研究[J].液壓氣動與密封, 2003(10): 25－27.