浅谈机床润滑-TX6111T润滑改造

中国电子科技集团公司第三十九研究所1浅谈机床润滑—TX6111T丝杠润滑改造（中国电子科技集团公司第三十九研究所：杨静柴和军）摘要：润滑对于机床是非常重要的，如果润滑不好，机床的相对运动部件之间会产生很大的摩擦，严重情况下还会引起部件损坏，因此在机床的使用和维护中，要非常重视这个问题，以保障机床的良好运行。关键字：润滑、丝杠、干摩擦、润滑泵前言随着现代工业的飞速发展，机床在加工业的地位也日趋重要，机床能否正常运行会直接影响到生产加工的进度，而润滑技术对于机床的正常运转有着十分重要的作用。润滑剂的作用：1减少摩擦、2降低摩损、3冷却作用、4防腐作用、5绝缘性、6力的传递、7减振作用、9清洗作用、9密封作用。【1】按润滑状态的不同润滑分为：1流体润滑、2边界润滑、3半流体润滑【2】相对接触运动的零部件表面如果没有及时有效的润滑，会使零件接触面直接接触，从而产生摩擦。如果这种情况下长时间运行，会导致接触面的温度升高，零件严重磨损而无法使用，这样一来势必造成机器设备停机而耽误生产，还会造成设备维修所带来的时间和金钱的损失。相对接触运动的零部件之间的最佳润滑状态就是流体润滑，因为在这个状态下两个接触面之间有一层润滑油膜，零部件之间没有直接接触，使得零件的相对运动阻力变得很小，即使长时间运行温度也不会升高很多，接触面之间几乎不会有摩擦和磨损。这样不但保障了机床的加工精度，而且延长了机床的使用寿命，降低了故障率，使得生产得以顺利进行。下面以Tx6111T落地镗床丝杠螺母副的润滑改造为例，介绍了怎么通过选择正确的润滑方式和润滑剂来解决该设备的润滑故障，以达到降低故障率、保障生产的目的。―、问题的提出中国电子科技集团公司第三十九研究所2天通公司Tx6111T数显镗床曾多次出现工作台不能沿Z方向移动的故障。经检查发现每次都是丝杠螺母副卡死，并且在拆下丝杠螺母副并强行将丝杠和丝杠螺母分开后捡查发现，丝杠和丝杠螺母的螺纹接触面有很多毛刺和小坑，用车床把毛刺处理掉以后重新安装，机床可以运行，但是过不了多久问题就会再次出现。由于该丝杠尺寸较大，拆卸和修理比较费时、费力，经过向厂家咨询得知购买新的丝杠螺母副需要花费―万多元，并且等待一个多月的定做时间，如此—来势必对生产任务造成很大的影响。所以必须找到该故障的根本原因，并且要在短时间内彻底解决该故障，以保障生产的顺利进行。二TX6111T丝杠润滑改造1.故障原因分析要找到故障的根本原因，我们首先要对发生故障的零部件进行认真的观察和分析。经过仔细的检查我们发现以下问题：（1）每次出现故障时丝杠的梯形螺纹表面都有铜屑粘贴和小的麻坑，光洁度变得很差。（2）丝杠螺母内挤满了铜粉和铜屑，螺纹表面沿转动方向有较深的丝纹。（3）丝杠和螺母螺纹表面比较干涩，润滑比较差。（4）每次拆卸丝杠和螺母的时候阻力非常大，旋转丝杠时非常费力。（5）机床只是设计了一个滴油式润滑装置（如下图）。在工作台的右下侧安装一个小油盒，并在该油盒正对着丝杠上沿的地方开一个很小的口，润滑油会慢慢的滴在丝杠上，该润滑方式需要人为定时的添加润滑油。通过以上情况我们分析得出以下结论：中国电子科技集团公司第三十九研究所3该机床使用的这种润滑方式只能把油滴在丝杠上，并且机油的粘度较低，大部分会在重力作用下流失，只有少部分进入到丝杠和丝杠螺母接触面上，这样当丝杠旋转时接触面会处于边界摩擦（两个相对运动的物体表面间仅有一层极薄的润滑剂）或半液体摩擦（两个相对运动的物体表面间仅有一部分为液体摩擦，其他部分润滑剂被破坏，出现边界摩擦和干摩擦）状态，此种润滑方式润滑效果极差，而且会产生较大的浪费。由于长期的使用，丝杠和丝杠螺母表面已经粗糙不平，他们的沟纹互相咬合，互相干涉，表面上凸出的部位就会被破坏，以致脱落，并产生一定得热量，使接触表面的温度升高，随着摩擦温度的逐渐上升，再加上脱落下来的金属粉末夹在两个摩擦面间，就会加快摩擦面的破坏，由于丝杠螺母材料是铜，质地较软，所以在这样的润滑情况下会使得丝杠和丝杠螺母发生咬焊情况，导致丝杠和丝杠螺母卡死。因此导致该故障的根本原因就是润滑系统设计的不合理，重新设计适合的润滑方式就可以彻底解决该故障。2.解决方案经过认真的分析和研究，我们首先对丝杠螺母副进行了精度修复，然后对原有润滑系统进行了改造。下面是我们从润滑剂、操作方式和线路三方面进行选型，并进行相应的计算，从而确定适合该机床的润滑系统，解决设备的故障。(1)润滑剂的选择选择正确的丝杠润滑剂对延长使用寿命至关重要，必须根据设备的运行负荷、速度、精度，环境等情况来选择。目前主要的润滑剂分为润滑液和润滑油脂两种。润滑液的流动性好，可以起到清洁作用，但是承载能力较差，而且附着力较差，需要好的密封才能达到好的润滑效果。而润滑脂润滑无需复杂的密封，承载、减震和降噪能力好，粘附性强，抗水、密封性和抗漏失性能突出，使用寿命长，供油次数少，无需经常添加，可以在密封不良甚至敞开的摩擦部件上使用，使用温度范围也比润滑油宽。要选择正确的润滑剂，就需要知道丝杠和螺母间的作用力，下面笔者对丝杠和螺母接触面的压强进行了计算：8.9FPPf（P为接触面压强，fP为丝杠螺母承受的的轴向负荷，F为动态容许推力）中国电子科技集团公司第三十九研究所4fP=kFz+f'W（Fz为z方向的切削力，W移动部件的重量，k是和f’为系数，可在下表查得）由于该机床工作台可承受最大2500kg的工件，工作台本身重量为500kg，因此W=3000kg。而机床主轴所能承受的最大轴向力为15000N，因此我们可以把该数据作为Z轴所能承受的最大切削力，因此Fz=15000/1.5=10000N（1.5为安全系数）。导轨形式Kf’燕尾型1.40.2矩形1.10.15三角形、组合型1.10.15-0.18钻镗主轴圆导轨滚动导轨0.003-0.004fP=kFz+f'W=1.1*10000+0.15*3000=11450N2/83.88.912700114508.9mmNFPPf通过计算我们可以看出该机床的丝杠和螺母之间的作用力比较大，承受的载荷比较大，并且该设备丝杠螺母副没有好的密封条件，所以只能选择润滑脂作为润滑剂。(2)润滑方式的选择A.润滑形式润滑形式分为手动润滑和自动润滑。由于丝杠螺母副在Z轴护板下方，不易拆卸，而且操作者可能会忘记去加油，所以还是采用自动润滑比较好。某公司的自动润滑系统具有高效、可靠的优点，自带OPC控制器，可以人为设定间歇时间和持续供油时间，而且还具有低油位发讯器，当油位不足时会提醒加油。采用这种润滑形式可以使得丝杠螺母副长期处于良好的润滑状态。中国电子科技集团公司第三十九研究所5B.润滑油路为了让润滑脂直接作用于接触面，我们进行了一系列计算，设计了一个润滑油路。35.5的尺寸使得出油口正好在丝杠螺纹的齿顶处，从而使得润滑脂可以通过螺纹的空隙而充满整个螺母内部，让所有接触面之间都有油膜！下面是油路图：3.最终结果本次改造彻底解决了Z轴丝杠和丝杠螺母卡死的问题，在四年的使用中从来没有出现过卡死的故障。而且省去了大量维修耗费的经历和时间，并且大大延长了丝杠的使用寿命，节约了购买丝杠所花费的一万多经费和一个多月的时间，有力的保障了天通公司的生产。该方案具有很多优点，可以有效彻底的解决丝杠和丝杠螺母的润滑问题。主要优点如下：（1）采用油脂润滑。油脂附着力很强，不会像稀油润滑方式那样出现流失现象。（2）该润滑泵可以实现自行调整润滑时间和间歇时间，这样可以使得摩擦中国电子科技集团公司第三十九研究所6面一直都会有润滑层。（3）加工好的油路可以使油脂直接到达摩擦面，不但可以使得摩擦面保持良好润滑，还可以减少浪费。（4）费用不高，该方案总成本不超过2000元。（5）油泵有缺油报警功能，不会发生油泵缺油的情况。三总结通过以上分析和这次改造实例，大家可以发现润滑对于机床的正常运行有着至关重要的作用，而且从笔者工作经验中可以发现机床很多故障都是由于润滑不好导致。所以在日常保养和维护中，一定要特别注意机床的润滑情况，把润滑做好可以再很大程度上可以降低机床的故障率，并且延长机床寿命，以保障生产效率。参考文献[1]张晨辉，林亮智，《润滑油应用及设备润滑》p5页；中国石化岀版社2002第1版。[2]廖明福，吴鸿恩《润滑技术的应用》p5页；陕西[3]工人技术教育读本上海一机电局工代会编《车工》p384页；机械工业出版社1973第一版。作者简介：柴和君男大专中国电子科技集团公司第三十九研究所制造部，技师，一直从事钳工机械设备的加工及金属机加设备的修理杨静男本科中国电子科技集团公司第三十九研究所制造部，机电一体化工程师，主要从事精密机加及精控机床的修理工作