關(guān)于機床爬行現象問(wèn)題的若干思考

摘要：機床進(jìn)給系統的運動(dòng)件，當其運行速度低到一定值（如0.5mm/min）時(shí)，往往不是作連續勻速運動(dòng)，而是時(shí)走時(shí)停、忽快忽慢，這種現象稱(chēng)之為爬行。嚴重影響著(zhù)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，所以一直被認為是機床運動(dòng)中最棘手的故障之一。本文試圖就這個(gè)問(wèn)題加以粗淺的論證與探索。

關(guān)鍵詞：爬行 滑動(dòng) 摩擦阻力

0 引言
爬行是機床常見(jiàn)而不正常的運動(dòng)狀態(tài)，主要出現在機床各傳動(dòng)系統的執行部件上（如刀架系統、工作臺等），且一般在低速行時(shí)出現較多。運動(dòng)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(jué)的振動(dòng)，顯著(zhù)的爬行則是大距離地跳動(dòng)。
進(jìn)給運動(dòng)中的爬行現象破壞了系統運動(dòng)的均勻性，不僅使被加工件精度和表面質(zhì)量下降，也會(huì )破壞液壓系統工作的穩定性，使機床導軌加速磨損，甚至產(chǎn)生廢品和事故。
1 機床爬行原因分析
引起爬行的主要原因，是摩擦因數隨運動(dòng)速度的變化和傳動(dòng)系統剛性不足。機床在實(shí)際使用中，爬行現象主要是在傳動(dòng)系統剛性不足，驅動(dòng)力與負載摩擦阻力波動(dòng)變化的情況下形成。機床液壓系統侵入空氣，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。
我們知道爬行是指機床運動(dòng)部件慢速動(dòng)行時(shí)的不平穩性，表現為有規律的一停一躍。這種現象的出現，以磨床居多數，會(huì )嚴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(lái)說(shuō)明：假設有一原動(dòng)件通過(guò)彈簧推動(dòng)另一從動(dòng)件，當原動(dòng)件以等速向前運動(dòng)，通過(guò)彈簧推動(dòng)從件在平面上滑行時(shí)，當原動(dòng)件啟動(dòng)后，首先需壓縮彈簧一段距離，直到足以克服從動(dòng)件的靜摩擦力時(shí)，從動(dòng)件才會(huì )起動(dòng)，此時(shí)彈簧蓄能。當從動(dòng)件起動(dòng)后，由于動(dòng)摩擦系數小于靜摩擦系數，于是使從動(dòng)件獲得一個(gè)加速度，此時(shí)彈簧放能。如果移動(dòng)速度很慢，彈簧的壓縮量又較大，那么從動(dòng)件的速度很快就會(huì )超過(guò)原動(dòng)件，產(chǎn)生一個(gè)跳躍，直到彈簧壓力和動(dòng)摩擦力平衡后，從動(dòng)件開(kāi)始減速，但因為慣性，但因為慣性，還會(huì )再向前沖一段距離。至此，從動(dòng)件因為失去了原動(dòng)力就會(huì )停下來(lái)，直到原動(dòng)件重新壓縮彈簧到能克服從動(dòng)件的靜摩擦力時(shí)，又重復上述循環(huán)。
此實(shí)例和實(shí)際導軌副產(chǎn)生爬行的機理十分相似。從動(dòng)件可以視作溜板或工作臺，平面可以視作導軌。二驅動(dòng)系統不可能是完全剛性的，在驅動(dòng)過(guò)程中不可避免地會(huì )有彈性變形，因而可以認為是彈簧起同樣作用。
2 解決對策
2.1 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(dòng)摩擦系數之差。為此，可采取以下措施：
2.1.1 滑動(dòng)面的加工方法，從降低摩擦阻力的角度看，總的來(lái)說(shuō)是磨削比刮削好。試驗表明，上導軌面用碗形砂輪端面磨削，下導軌面用盤(pán)形砂輪周邊磨削，可獲得最好的效果；其次是下導軌面用碗形砂輪端面磨削，上導軌面刮研。當上、下導軌面都為磨削時(shí)，其接觸情況應用著(zhù)色檢驗，接觸指標須滿(mǎn)JB2278—78《金屬切削機床通用技術(shù)條件》和JB2280—78《金屬切削機床械加工結合面接觸的檢驗及評定》的規定。
對刮研的導軌面，摩擦阻力和接觸點(diǎn)數有關(guān)，點(diǎn)數太少說(shuō)明接觸面積小，比壓大，不易形成油膜。但也不是接觸點(diǎn)數越多越好，若接觸點(diǎn)數太多，超過(guò)每25*25毫米20—25點(diǎn)，大多數接觸點(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、下導軌面都為刮研的狀況，看來(lái)以基本（滿(mǎn)足可以稍偏少）JB2278—78規定的指標（表2）為適宜。對于上導軌面刮研，下導力面磨削的狀況，只檢驗刮研面的接觸點(diǎn)數，考核指標為表2的75%。
2.1.2 在上導軌表面粘貼塑料板，臺聚四氟乙烯、足龍等，可使摩擦系數和靜、動(dòng)摩擦系數之差降低60%左右，對防止爬行有顯著(zhù)效果。但塑料的導熱性差，在通常鑄鐵對鑄鐵滑動(dòng)時(shí)，摩擦熱是同時(shí)從兩個(gè)滑動(dòng)表面傳導出去，如果一個(gè)表面是塑料，就阻礙了熱的傳記導。在重載和高速的情況下，大量摩擦熱會(huì )使機床身溫度很快上升，由此而產(chǎn)生的變形足以破壞機床的原始精度。
2.1.3 選用具有防爬特性的潤滑油。低速運行時(shí)，導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固，容易出現干摩擦。因此，為排除爬行，宜采用專(zhuān)用的防爬導軌油，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過(guò)，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。但工作臺負荷分布不均時(shí)，潤滑油大會(huì )使導軌的油墨厚薄不均，從而引起工作臺傾斜，降低機床加工精度。
2.1.4 對新的或大修后的機床，由于導軌面上刮削或磨削的刀痕較深，以致摩擦阻力較大�？稍趯к壝嫔贤糠蟊”∫粚友趸�鉻，用手動(dòng)的方法（切勿有機動(dòng)）對研幾個(gè)來(lái)回，對排除爬行有一定效果。
2.1.5 采用靜壓導軌，實(shí)現完全的液體摩擦，可以從根本上解決爬行問(wèn)題。但是，成功地應用靜壓導軌并不是很簡(jiǎn)單的事，也不是在所有場(chǎng)合都可以使用，比如外圓磨床工作臺很單薄的構件，由于工件往往被頂得過(guò)緊，于是工作臺就產(chǎn)生彈性變形而拱凸起來(lái)，使靜壓油墨難以形成。因此，在改造老設備時(shí)，若準備采用靜壓導軌，應慎重，除了考慮技術(shù)上是否可能外，經(jīng)濟上是否合算也是必須考慮的問(wèn)題。
2.2 降低驅動(dòng)阻力 驅動(dòng)阻力的主要組成部分是導軌副的摩擦阻力，和正壓力成正

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