导轨副的常见故障与排除

数控机床导轨副的类型与特点

1、滑动导轨

滑动导轨具有摩擦特性好、耐磨特性好、运动平稳、工艺性好、速度较低等特点。数控机床所使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导轨。导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。聚四氟乙烯导轨软带的特点如下：（1）摩擦特性好。金属一聚四氟乙烯导轨软带的动静摩擦因素基本不变。（2）耐磨特性好。聚四氟乙烯导轨软带材料中含有青铜、二硫化铜和石墨，因此本身就具有自润滑作用，对润滑油的要求不高。此外，塑料质地较软，即使嵌入金属碎屑、灰尘等，也不至损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。（3）减振性好。塑料的阻尼性能好，其减振效果、消声的性能较好，有利于提高运动速度。（4）工艺性好。可降低对粘贴塑料金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工，使导轨副接触面获得优良的表面质量。聚四氟乙烯导轨软带被广泛用于中小型数控机床的运动导轨中。2、滚动导轨滚动导轨有多种形式，目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。 直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区、然后再滚动回工作负荷区，如此不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。 直线滚动导轨的安装形式可以水平、竖直或倾斜，可以两根或多根平行安装，也可以把两根或多根短导轨接长，以适应各种行程和用途的需要。 导轨和滑块座与侧基面靠上定位台阶后，应先从另一面顶紧然后再固定。用紧定螺钉顶紧然后再用螺钉固定；用楔块顶紧，用螺钉固定；用压板顶紧，也可在压板上再加紧固螺钉；导轨的侧基准是装配式，工艺性较好；在同一平面内平行安装两副导轨，该方法适用于有冲击和振动，精度要求较高的场合，数控机床滚动导轨的安装，多数采用此方法。 安装前必须检查导轨是否有合格证，是否碰伤或锈蚀，将防锈油清洗干净，清除面的毛刺、撞击凸起物及污物等；检查装配连接部位的螺栓孔是否吻合，如果发生错位而强行拧入螺栓，将会降低运行精度。（1）导轨安装步骤1）将导轨基准面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺孔，将导轨轻轻地用螺栓予以固定。2）安装导轨侧面的顶紧装置，使导轨基准侧面紧贴床身的侧面。3）用力矩扳手拧紧导轨的安装螺钉，从中间开始按交又顺序向两端拧紧。行拧入螺栓，将会降低运行精度。（2）滑块座安装步骤1）将工作台置于滑块座的平面上，并对准安装螺钉孔，轻轻地压紧。2）拧紧基准侧滑块座侧面的压紧装置，使滑块座基准侧面紧贴工作台的侧基面。 3）按对角线顺序拧紧基准侧和非基准侧滑块座上的各个螺钉。 安装完毕后，检查其全行程内运行是否轻便、灵活，有无阻滞现象；摩擦阻力在全行程内不应有明显的变化。达到上述要求后，检查工作台的运行直线度、平行度是否符合要求。滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有摩擦因数小、阻力小、精度高、寿命长、润滑方便等特点，因此被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷的能力较差，且滚动导轨副对灰尘屑末等较敏感，应有良好的防护罩。3．液体静压导轨 液体静压导轨是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔，形成承载油膜，将相互接触的金属表面隔开，实现液体摩擦。 这种导轨的摩擦因数小，机械效率高；由于导轨面间有一层油膜，吸振性好；导轨面不相互接触，不会磨损，寿命长，而且在低速下运行也不易产生爬行。但静压导轨结构复杂，制造成本较高。静压导轨按导轨形式可分为开式和闭式两种，按供油方式分为恒压（即定压）供油和恒流（即定量）供油两种。

以NXQ型皮囊式蓄能器为例说明蓄能器的故障现象及排除方法，其他类型的蓄能器可参考进行。

1．皮囊式蓄能器为何压力下降严重，经常需要补气？

皮囊式蓄能器，皮囊的充气阀为单向阀的形式，靠密封锥面密封(见图1)。当蓄能器在工作过程中受到振动时，有可能使阀芯松动，使密封锥面1不密合，导致漏气。或者阀芯锥面上拉有沟槽，或者锥面上粘有污物，均可能导致漏气。此时可在充气阀的密封盖4内垫入厚3mm左右的硬橡胶垫5，以及采取修磨密封锥面使之密合等措施解决。

另外，如果出现阀芯上端螺母3松脱，或者弹簧2折断或漏装的情况，有可能使皮囊内氮气顷刻泄完。

1．密封锥面；2．弹簧；3．螺母；4．密封盖；5．硬橡胶垫图

图1 蓄能器皮囊气阀简图

2皮囊为何使用寿命短？

其影响因素有皮囊质量，使用的工作介质与皮囊材质的相容性；或者有污物混入；选用的蓄能器公称容量不合适(油口流速不能超过7m／s)；油温太高或过低；作储能用时，往复频率是否超过1次／10秒，超过则寿命开始下降，若超过1次／3秒，则寿命急剧下降；安装是否良好，配管设计是否合理等。

另外，为了保证蓄能器在最小工作压力pl时能可靠工作，并避免皮囊在工作过程中常与蓄能器的菌型阀相碰撞，延长皮囊的使用寿命，充气压力p0一般应在0.75~0.9pl的范围内选取；为避免在工作过程皮囊的收缩和膨胀的幅度过大而影响使用寿命，要让p0＞25%p2（最大工作压力），即要求pl＞33%p2。

3蓄能器为何不起作用？

产生原因主要是气阀漏气严重，皮囊内根本无氮气，以及皮囊破损进油。另外当p0＞p2，即最大工作压力过低时，蓄能器完全丧失蓄能功能。为了更好地发挥蓄能器对脉动压力的吸收作用，蓄能器与主管路分支点的连接管道要短，通径要适当大些，并要安装在靠近脉动源的位置。否则，它消除压力脉动的效果就差，有时甚至会加剧压力脉动。

4蓄能器为何吸收压力脉动的效果差？

为了更好地发挥蓄能器对脉动压力的吸收作用，蓄能器与主管路分支点的连接管道要短，通径要适当大些，并要安装在靠近脉动源的位置。否则，它消除压力脉动的效果就差，有时甚至会加剧压力脉动。

5蓄能器为何释放出的流量稳定性差，怎样改进？

蓄能器充放液的瞬时流量是一个变量，特别是在大容量且Δp＝p2-pl范围又较大的系统中，若得较恒定的和较大的瞬时流量时，可采用下述措施：

在蓄能器与执行元件之间加入流量控制；

用几个容量较小的蓄能器并联，取代一个大容量蓄能器，并且几个容量较小的蓄能器采用不同档充气压力；

尽量减少工作压力范围Δp，也可以来用适当增大蓄能器结构容积(公称容积)的方法；

在一个工作循环中安排好有足够的充液时间，减少充液期间系统其他部位的内泄漏，使在充液时能器的压力能迅速和确保能升到p2，再释放能量。

表1为国产NXQ—L型皮囊式蓄能器的允许充放流量表。

表1NXQ—L型蓄能器允许充放流量表

6油箱为何喷油？

在实际操作当中，有时还会遇到油箱喷油的现象，这是由于蓄能器气囊受压破碎，大量气泡进入油液中，使油液的可压缩性增加，由于油液从高压突然降为低压，流回油箱的油液在箱内急剧膨胀，油箱内的压力高于大气压，使油液混同空气一起从通气孔排出，从而出现喷油现象。

怀疑蓄能器出现故障时，首先应检查蓄能器的充氮压力。

此外，如果充氮压力过高，也会出现异常，因为充氮压力过高，蓄能器贮存的油量太少，满足不了油缸的用量，不能正常工作。