直線鏜滑動導套燒結問題改良對策

■億達日平機床有限公司 （遼寧大連 116023） 方金龍

直線鏜滑動導套燒結問題改良對策

■億達日平機床有限公司 （遼寧大連 116023） 方金龍

摘要：本文詳細分析了鏜桿和導套產生燒結的潤滑不足之原因，并通過試驗加實際數據的方式，總結出導套的設計方法，達到預防導套燒結的目的。

直線鏜桿的滑動導套在加工過程中，經常會出現燒結現象，導套磨損嚴重，滑動導套的定位作用下降，造成被加工件超出公差范圍，出現不良品。經過系統分析和實踐驗證，得出直線鏜桿與滑動導套間產生燒結問題的重要原因之一是潤滑不足。

本文針對直線鏜桿的滑動導套的潤滑狀態進行系統的分析，采用有限要素法（取點法）解析，找出相對應的改良對策。

1. 改良措施

（1）對直線鏜桿的滑動導套設計要點進行了解（見圖1）。導套設計時需帶有讓刀槽，滑動導套的切削液供應孔和水槽形狀如圖1所示。

在設計圖1所示的滑動導套時，必須考慮鏜桿的轉動方向、切削液供給孔及無槽部的位置關系。圖樣上要標明鏜桿的旋轉方向。為避免加工時，切屑進入導套造成刀桿燒結，因此在刀具插入方向上還需設置貫通的讓刀槽，便于切屑排出。

了解導套設計要點后，下面對直線鏜桿的滑動導套的潤滑狀態進行分析，本文采用有限要素法（取點法）進行解析，然后找出防止導套燒結的改良對策。解析方法以及結果如圖2所示，將導套展開，將其分割為310個要素通過有限要素法進行解析。

靜態壓力的分布：假設通過供水孔的流量與通過水槽的流量相同，求得槽深與供應孔出口壓力的關系，如圖3所示。

圖1　導套設計時的注意要點

圖2

通過圖3可以得知：原設計采用的槽深0.5mm在槽內幾乎不產生壓力。為了使潤滑油充分的進入軸套間隙，必須使槽深變淺。因切削液作為潤滑油供應時還要考慮切屑混入的情況，所以必須確保水槽有一定的深度，并且還有過濾精度的問題，綜合考慮0.1mm左右的槽深是最合適的。

供應孔只有一個，槽以及軸套間隙內的壓力分布，在供應孔周邊壓力變高。導致靜止時在靜壓力作用下鏜桿緊靠在導套上。槽深為0.1mm時的靜壓力的壓力分布通過運算得出，還計算出當切削液供給孔的位置變為2的情況下的靜壓值（按供給壓力15N/cm2求得），如圖4所示。從結果可以了解由供應孔位置導致的差別很小，大約40N的靜態壓力以65o的角度施加。

（2）在靜壓力作用下，鏜桿是否與導套接觸是由鏜桿的支撐剛性決定的。

靜止時存在在靜壓力作用下導致鏜桿與導套接觸的危險性，但是鏜桿轉動時會產生動態壓力，在其作用下鏜桿向導套中心移動，增強支撐剛性，如圖5所示。不考慮粘性阻力導致切削液的溫度上升，并伴隨著粘度下降的影響，只考慮切削阻力的大小，該結構有足夠的剛性。另外通過擠壓效果（如工作臺與壓板間）可達到高減衰性，并提高鏜桿導套間的動態剛性。

轉動時會獲得較高剛性，但要注意：鏜桿啟動時，由于上述的靜壓力會導致摩擦。先假設鏜桿支撐系的剛性較低，推定在40N的靜壓力下鏜桿與導套處于接觸狀態，計算出轉動時產生的動壓力，轉速達到多少時可以克服靜壓力，使得鏜桿懸浮。

通過圖6可知轉速為40r/min左右時懸浮力增加（懸浮力=動態壓力-靜態壓力）, 變為非接觸狀態。因此可以得知：即便鏜桿支撐系的剛性低也不用擔心磨耗。

圖3　槽深與出口壓力關系圖

圖4

圖5

圖6　速度與懸浮力關系圖

2. 結語

（1）由滑動導套的潤滑狀況調查結果可以得知現在使用的油槽深度在軸套間隙內幾乎沒有提供切削液。實際上鏜桿在插入行程時有5μm的微小間隙，可能在反偏心一側產生負壓吸取切削液，但是裝配時不能保證。

（2）為了使切削液充分提供至軸套間隙，必須使槽深變淺，考慮到切屑和過濾精度確認槽深0.1mm左右是最合適的。

（3）因為轉動時產生高的靜剛性和動剛性，會對解決高頻振動等問題非常有效，因此把軸套間隙增大到10μm以上，以保證切削液量的增加使得軸套間確實呈現非接觸狀態，且此時導套材質最好為淬火鋼。

參考文獻：

[1] 大連組合機床研究所. 組合機床設計：第一冊[M]. 北京：機械工業出版社，1982.

收稿日期：（20141210）