[發(fā)明專利]一種仿生耐磨高可靠性鑄鐵滾動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110361581.8
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN102501077A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周倜;周宏;任露泉;苗淼
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q1/01
• 分類號(hào): B23Q1/01;C23C24/10;C22C27/06;C22C27/02;C22C29/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及提高在疲勞磨損工況條件下使用的滾動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌服役可靠性的制造加工技術(shù)。也涉及一種用機(jī)床床身兼做機(jī)床導(dǎo)軌的鑄鐵滾動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌。

背景技術(shù)

目前，機(jī)床導(dǎo)軌可分為三類，一是鑄鐵靜壓導(dǎo)軌，它是直接在鑄鐵的床身上加工形成，工作時(shí)在導(dǎo)軌和工作臺(tái)中間通壓力油，靠壓力油的靜壓起支撐作用，完成支撐工作臺(tái)移動(dòng)的任務(wù)。二是鑲鋼滾動(dòng)導(dǎo)軌，工作臺(tái)下裝有滾架，滾架上的滾軸在導(dǎo)軌上滾動(dòng)使工作臺(tái)水平移動(dòng)，由于滾軸壓在導(dǎo)軌上的壓力峰值較大，鑄鐵材料本身較軟用床身直接做導(dǎo)軌承受不了滾軸的壓力，而是采用在鑄鐵的床身上鑲上鋼板作為滾動(dòng)導(dǎo)軌，鑲鋼導(dǎo)軌有兩種，一種是整個(gè)導(dǎo)軌都是鋼的，還有一種是在鑄鐵導(dǎo)軌上滾軸滾動(dòng)的部位加工出槽，在槽上鑲上鋼作為導(dǎo)軌。第三種導(dǎo)軌是V形鋼導(dǎo)軌，是使工作臺(tái)做垂直上下移動(dòng)的導(dǎo)軌。三種導(dǎo)軌中鑲鋼的滾動(dòng)導(dǎo)軌生產(chǎn)工藝最為復(fù)雜，大大提高了生產(chǎn)成本影響工作效率，其可靠性也相對(duì)最差，因?yàn)殍偵系匿搶?dǎo)軌牢固程度直接影響導(dǎo)軌的可靠性，盡管做了很多工作仍然經(jīng)常出問題，這個(gè)問題一直是機(jī)床導(dǎo)軌研究的焦點(diǎn)。因此，開發(fā)一種能夠使鑄鐵具有鋼導(dǎo)軌的性能，替代鑲鋼導(dǎo)軌的鑄鐵導(dǎo)軌有非常的實(shí)用價(jià)值，對(duì)提高機(jī)床的可靠性也具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是突破從整體或整個(gè)表面進(jìn)行處理改善機(jī)床導(dǎo)軌性能的傳統(tǒng)理念，開發(fā)出一種更為合理、行之有效的提高在疲勞磨損工況條件下使用的一種仿生耐磨高可靠性鑄鐵滾動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌及其制作方法。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種仿生耐磨高可靠性鑄鐵滾動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌與鑄鐵機(jī)床底座為一體，在導(dǎo)軌面上的滾動(dòng)部位，采用激光熔敷法，制備規(guī)律分布、具有碳化物組織、高硬度并于導(dǎo)軌母體呈冶金結(jié)合的圓柱形和網(wǎng)格形單元體，這些單元體和機(jī)床導(dǎo)軌母體共同構(gòu)成軟硬相間的仿生物體結(jié)構(gòu)的仿生耦合區(qū)域，所述激光熔敷是在單元體上均勻涂覆有合金粉末，通過激光直接照射熔化后再快速凝固，獲得組織不同于母體的微米級(jí)碳化物、馬氏體、合金碳化物、WC或TiC，硬度要求HV630-1150。

所述單元體直徑為1～3mm之間均勻分布或隨機(jī)分布的斑點(diǎn)狀；或?qū)挾葹?～2mm，間距為1～3mm，傾斜角度為0～90°，深度為0.2mm的條紋狀交叉分布構(gòu)成網(wǎng)格狀單元體。

所述合金粉末包括WC、TiC、重量百分比為：C?1.0-3.2、Cr?50-69、余量為鐵的高鉻合金或重量百分比為C?0.8-1.0、V50-55、余量為鐵的釩鐵合金，合金粉末涂覆厚度為0.3mm，導(dǎo)軌母材和表面涂覆的材料經(jīng)激光照射熔化后混合，單元體組織為碳化物+馬氏體+WC或TiC，熔敷WC硬度要求HV1100-1150，熔敷TiC硬度要求HV1150-1200，熔敷高鉻合金的單元體組織為微米級(jí)的合金碳化物和馬氏體，熔敷高鉻合金硬度要求HV750-850，熔敷釩鐵合金硬度要求HV850-900。

所述的激光熔敷采用離焦量±4.5mm，激光電流100-300mA，激光照射頻率5-10Hz，激光脈寬5-10ms的激光光束。

所述圓柱形單元體的分布為單一尺寸分布或不同尺寸混合分布。

所述網(wǎng)格形單元體的分布為單一尺寸分布或不同尺寸混合分布。

所述單一尺寸的圓柱形單元體與單一尺寸網(wǎng)格形單元體按混合分布，或不同尺寸的圓柱形單元體與不同尺寸的網(wǎng)格形單元體混合分布，或單一尺寸的圓柱形單元體與不同尺寸的網(wǎng)格形單元體混合分布，或不同尺寸的圓柱形單元體與單一尺寸網(wǎng)格形單元體混合分布。

一種仿生耐磨高可靠性鑄鐵滾動(dòng)機(jī)床導(dǎo)軌制作方法，按以下步驟進(jìn)行：

步驟一，根據(jù)不同的機(jī)床導(dǎo)軌所需的表面硬度以及其受力大小，選擇不同硬度對(duì)應(yīng)的合金粉末；

步驟二，利用玻璃水將合金粉末以0.3mm的厚度均勻涂抹在導(dǎo)軌表面，涂抹痕跡為網(wǎng)格型或者斑點(diǎn)狀

步驟三，控制激光器以不同的激光參數(shù)和運(yùn)動(dòng)方式對(duì)涂有合金粉末的導(dǎo)軌表面進(jìn)行掃描，使母材與合金粉末同時(shí)熔化，最終在導(dǎo)軌表面形成仿生單元體。