淺析斯柯達(dá)6.3米數(shù)控立車工作臺摩擦副改造

萬琦

摘 要：我司一臺6.3數(shù)控立車由于使用時間長，導(dǎo)軌靜壓偶發(fā)性出現(xiàn)故障，導(dǎo)致卡盤底部與工作臺導(dǎo)軌的摩擦副材料脫落，需要返廠大修。從經(jīng)濟(jì)，停臺時間和現(xiàn)場環(huán)境等條件分析，決定利用環(huán)氧樹脂板代替灌膠工藝做摩擦副材料。改造后效果與出廠時的精度對比相差不大，而且運(yùn)行多年后也沒有出現(xiàn)故障。所以，利用環(huán)氧樹脂板替灌膠工藝是一個不錯的選擇。

關(guān)鍵詞：摩擦副；環(huán)氧樹脂板；改造

引言

我司一臺斯柯達(dá)6.3米數(shù)控立車在近10年未進(jìn)行過大修，工作臺液壓靜壓系統(tǒng)也使用了20多年。偶然間會出現(xiàn)靜壓系統(tǒng)失效，導(dǎo)致卡盤底部與工作臺導(dǎo)軌形成干摩擦。加速了卡盤底部材料脫落，造成卡盤在旋轉(zhuǎn)過程中有起伏，從而導(dǎo)致加工工件平面精度和圓精度出現(xiàn)超差情況。通常情況下，可以聯(lián)系立車生產(chǎn)廠家對卡盤底部重新進(jìn)行灌膠塑造。但是，當(dāng)時我司生產(chǎn)任務(wù)大，也離農(nóng)歷初一不到10天時間。聯(lián)系廠家大修，周期太久。因此，從時間、經(jīng)濟(jì)、工作條件上分析，可以對卡盤底部進(jìn)行環(huán)氧樹脂板替代灌膠工藝。

1 摩擦副端面磨損因素

1.1 粘著磨損

當(dāng)摩擦副作相對運(yùn)動時，由于固相焊合，接觸表面的材料從一個表面遷移到另一個表面，出現(xiàn)粘著、撕脫、再粘著過程。當(dāng)粘著磨損嚴(yán)重時，會造成摩擦副咬死，致使端面溫度急劇上升。粘著磨損對摩擦副的破壞性最大，一般在干摩擦?xí)r尤其容易產(chǎn)生。金屬材料作為摩擦副時，更容易發(fā)生粘著磨損。

1.2 磨料磨損

它是由密封端面粗糙度及外來的磨蝕性顆粒的研磨所產(chǎn)生，它是密封端面的一種主要磨損形式。

1.3 腐蝕磨損

腐蝕磨損是在密封端面摩擦過程中，摩擦副同時與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的一種磨損。由于不同介質(zhì)對摩擦副的腐蝕機(jī)理以及摩擦副材料性能的不同，腐蝕磨損出現(xiàn)的形態(tài)也不盡相同。

1.4 表面磨損

它是由密封端面的疲勞裂紋和熱應(yīng)力裂紋所引起，尤其是密封端面因不均勻摩擦、發(fā)熱溫升而產(chǎn)生的熱應(yīng)力裂紋，會導(dǎo)致巨大的危害。這種情況一旦出現(xiàn)，密封將迅速失效而破壞?？篃釠_擊性能較差的脆性材料尤為嚴(yán)重，如：氧化鋁陶瓷。

1.5 沖刷磨損

它由液體和氣體高速流動產(chǎn)生的剝蝕作用所引起的一種磨損。在運(yùn)行狀態(tài)下，磨擦副可能存在某一種磨損，但也可能同時存在一種以上的磨損，往往其中一種磨損是起主導(dǎo)作用。當(dāng)多種磨損存在的情況下，更加劇了摩擦副的磨損速率。

2 摩擦副材料選用

2.1 材料必須符合使用工況條件

機(jī)械密封使用工況包括：密封介質(zhì)的特性（相態(tài)、腐蝕性、黏性等）、壓力、溫度、軸的轉(zhuǎn)速、軸徑和機(jī)器的操作方式（間歇式或連續(xù)式）、沖擊、振動等。在機(jī)械密封設(shè)計選型時，主要零件材料必須滿足使用工況，并針對影響密封性能和使用壽命的主要因素加以綜合考慮。

2.2 了解材料各項主要性能參數(shù)

摩擦副材料包括有機(jī)材料、無機(jī)非金屬材料和金屬材料等，它們的性能各異，即使同一種材料還有不同的品種牌號。品種牌號的各異，性能也有差異，只有了解和掌握了這些材料的主要性能，才能根據(jù)使用工況合理選擇材料。

2.3 充分發(fā)揮材料的特性、揚(yáng)長避短

由于每種材料的特性不同，它們既具有各自的優(yōu)良性能，又不可避免地有某些不足之處。因此，目前還沒有一種摩擦副材料是萬能的，任何一種材料的性能均不可能達(dá)到十全十美，并不是所有工況都能適用。為此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用時，要充分發(fā)揚(yáng)該材料的優(yōu)點，盡可能避免其不利之處——“揚(yáng)長避短”。同時，為了降低材料承受苛刻工況的風(fēng)險，保證穩(wěn)定的密封性能和長周期可靠運(yùn)行，在設(shè)計和選用機(jī)械密封時，應(yīng)考慮配置相應(yīng)的支持系統(tǒng)，如：沖洗、冷卻、保溫、分離等。在安裝維修時，也應(yīng)采取必要的措施加以對材料的保護(hù)，以提高密封零件的重復(fù)使用率。

2.4 資源豐富、便于加工制造和維修、性價比合理，符合環(huán)保要求

在保證密封性能和使用壽命的前提下，應(yīng)從資源豐富、便于加工制造、性價比合理、符合環(huán)保要求等出發(fā)來選用材料，同時也應(yīng)重視社會效益，給予全面的綜合評價。

2.5 摩擦副材料的合理選配

對不同的摩擦副材料進(jìn)行合理的選配是一件非常重要的工作，只有根據(jù)不同的工況合理搭配摩擦副，才能充分發(fā)揮該摩擦副的優(yōu)良性能，保證密封的正常使用，延長使用壽命。

3 改造前準(zhǔn)備

3.1 了解工作臺結(jié)構(gòu)及原理

工作臺和工作臺底座采用整體鑄造熱對稱結(jié)構(gòu)，主軸軸承采用高精度雙列圓柱滾子軸承，工作臺導(dǎo)軌采用恒流靜壓導(dǎo)軌。確保機(jī)床具有高的旋轉(zhuǎn)精度和足夠的剛度、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性。靜壓導(dǎo)軌是指將具有一定壓力的液壓油注入兩個接觸的導(dǎo)軌面間的油腔，使兩個接觸的導(dǎo)軌面互相分開，形成承載油膜，實現(xiàn)純液體的摩擦。靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)點是：導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，相應(yīng)地使驅(qū)動功率變??；導(dǎo)軌的磨損少，延長了導(dǎo)軌的使用壽命；進(jìn)給速度的變化對油膜剛度的影響小，提高了機(jī)床的工作精度，穩(wěn)定性好；低速運(yùn)動時速度均勻，不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；可以降低對導(dǎo)軌材料的要求。

3.2 解體前檢查

解體檢查，在沒有修理前檢測工作臺是否浮起，是否各個方位浮起量一致，工作臺每轉(zhuǎn)90°，作一次浮起記錄。

3.3 制定改造工藝

準(zhǔn)備材料，環(huán)氧樹脂板、銅螺絲、環(huán)氧樹脂膠、丙酮。設(shè)計模板，利用模板剪裁所需安裝的環(huán)氧樹脂板。解體工作臺，將花盤反轉(zhuǎn)。把花盤導(dǎo)軌環(huán)上原有的固體膠鏟除，用丙酮清洗花盤導(dǎo)軌環(huán)。利用環(huán)氧樹脂膠和螺絲將剪裁好的環(huán)氧板安裝在導(dǎo)軌環(huán)上。修整安裝后的導(dǎo)軌環(huán)平面度。

4 改造過程出現(xiàn)困難與解決措施

4.1 卡盤底部與靜壓導(dǎo)軌相接觸地方是環(huán)形面積

卡盤底部與靜壓導(dǎo)軌接觸部分是一環(huán)形，外圓直徑4530mm，內(nèi)圓直徑3955mm。如果整體剪裁，需要一塊4530×4530的環(huán)氧樹脂板。這么大面積的環(huán)氧樹脂板在市場上是很難買得到的，即使能采購，運(yùn)輸也是一個難題。解決措施：將導(dǎo)軌環(huán)分成12等分，然后再拼裝在一起。這樣，材料上我們只需要2塊1200×2000mm的環(huán)氧樹脂板就可以了。

4.2 環(huán)氧板與卡盤結(jié)合的統(tǒng)一性

環(huán)氧樹脂板與卡盤底部結(jié)合時，可能會出現(xiàn)安裝失誤、材料質(zhì)量、或者2次磨損導(dǎo)致需要重新剪裁12等分其中的一分。這樣，如果沒有一個統(tǒng)一性，安裝隨意的情況下，會加大2次翻修的難度。解決措施：在剪裁前先設(shè)計好一塊模具，利用模具再加工剪裁12等分的環(huán)氧樹脂板。

4.3 環(huán)氧樹脂板與卡盤底部結(jié)合后平面度的處理

在安裝完成后由于每一塊剪裁的環(huán)氧樹脂板高度不一，這會直接影響卡盤旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，從而影響加工精度。解決措施：可以利用龍門銑、鏜床、立車對安裝好后的環(huán)氧樹脂板進(jìn)行加工，使其平面度在合理公差范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

將斯柯達(dá)6.3米數(shù)控立車工作臺摩擦副從灌膠工藝改成鑲嵌環(huán)氧樹脂板后，至今使用2年多。沒有發(fā)生過一次因此機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的故障，加工工件精度也在產(chǎn)品設(shè)計的合理公差范圍內(nèi)。故此，認(rèn)為改造是成功的。既滿足減少停臺時間，又降低維修成本。如有該種設(shè)備遇到類似問題，可以采取這一辦法解決。

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