床身导轨作为衡量机床精度的基准件,不但要求有较高的尺寸精度,还要有较高的形状精度,即要求有良好的直线度、表面粗糙度、相对机床主轴的平行度等。由于床身导轨暴露在外面,防尘、防屑条件较差,长期使用后必然会产生磨损。造成床身导轨磨损的原因是多方面的。
(1)磨粒磨损。磨粒是指导轨面间存在的坚硬微粒,可能是落入导轨副的切屑微粒或是润滑油带入的硬颗粒,也可能是导轨面上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。这些磨粒在导轨副移动时起切刮导轨面的作用。实践证明,磨粒磨损速度和磨损量与相对滑动速度和压强成正比。溜板在导轨面上移动时,两表面之间产生相对滑动,由于细微的铁屑落入滑动表面之间而产生的磨损就属于磨粒磨损。磨粒磨损不可避免,只能设法尽量减少。
(2)粘着磨损。粘着磨损是指相对滑动的两个表面相互咬啮造成的磨损,其磨损的特点是出现咬裂痕迹(即擦伤)。产生粘着磨损的机理是:导轨面覆盖着氧化膜及气体或液体的吸附膜,当导轨局部压强或剪力过高而排除这些膜时,裸露的金属表面因原子力作用而吸附在一起,导致出现冷焊现象,当导轨面相对移动时,自然会出现咬裂现象。严重的粘着磨损容易使2个导轨面无法运动。在车床床身导轨承受较大的切削载荷时,导轨表面经常发生粘着之后又被剪断的磨损即属于粘着磨损。一般情况下,磨粒磨损是产生粘着磨损的原因,粘着磨损反过来又会加剧磨粒磨损。
(3)腐蚀磨损。在导轨副的相对运动过程中伴有腐蚀性作用的一种磨损。产生腐蚀磨损的机理是:金属件表面在液体、气体或润滑剂中发生化学或电化学反应,形成较易被磨损或剥离的腐蚀产物,在摩擦过程中腐蚀产物被剥离,暴露出的新的金属面又进入新的化学反应,如此交替出现腐蚀和磨损使材料损失。腐蚀磨损的破坏作用超过单纯的腐蚀或磨损。
一般金属洁净表面与空气接触后不久就会生成氧化膜,其厚度约为当磨损速度低于氧化膜厚度的增长速度时,氧化和磨损尚不相互促进,膜层可起保护作用。但当磨损速度超过氧化速度时,腐蚀磨损变得异常剧烈。但氧化膜又不宜过厚,否则易出现脆性断裂,形成硬的氧化物磨粒而产生磨粒磨损,使磨损加速。腐蚀磨损本身就伴随有磨粒磨损和粘着磨损,磨粒磨损或粘着磨损为腐蚀磨损的形成提供条件。腐蚀磨损与环境、温度、滑动速度、载荷和润滑条件有关,相互关系极为复杂。采用带酸性或腐蚀性成分的润滑剂、切削液等润滑和冷却的导轨面一般都会出现这种腐蚀磨损。防止腐蚀磨损应从选材(如用不锈钢和耐蚀合金等)、表面保护处理、降低表面工作温度和选择适当的润滑剂等入手
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