[發明專利]一種凹凸相間微織構導軌及其制作方法

在審

• 申請號: 201711403818.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108274246A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 朱維南;王浩;符永宏;鐘行濤;解玄;韓洪松;康正陽
• 申請（專利權）人: 南通大學;江蘇大學
• 主分類號: B23Q1/01
• 分類號: B23Q1/01;B23P15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種凹凸相間微織構導軌及其制作方法，涉及機床導軌表面處理技術領域。本發明在導軌表面分布的凹凸相間微織構，所述凹凸相間微織構為單行微凹坑形貌和單行微凸起形貌等間距彼此相間隔排列。本發明解決了單一織構復合形貌加工困難，凹凸復合形貌中微凹坑儲油、供油功能難以發揮，以及潤滑油無法流動的問題，從而更好地減少磨損，抑制機床/導軌爬行現象。

技術領域

本發明涉及一種機床導軌表面處理技術，經激光微加工工藝，在機床導軌表面形成微凹坑織構與微凸起織構間隔分布的表面形貌，具體涉及一種表面微織構導軌技術在機床產業中的應用。

技術背景

隨著科技的進步，復雜精密零件需求量顯著增加，精密機床在機械制造業中的地位舉足輕重。機床導軌是整機關鍵組成部分，其性能直接影響到加工精度和機床壽命。機床導軌常見缺陷包括導軌接觸面積大，油膜分布不均，粘著磨損增加導軌面處于邊界潤滑狀態，磨損加劇動壓或靜壓導軌表面，油膜又過厚，導軌浮起過高，被加工表面粗糙度增加，精度降低潤滑油中混入灰塵或切屑，造成導軌面的擦傷和磨損由于潤滑油分布不均勻，摩擦力發生突變發生爬行現象。導軌表面粗糙度異常、存在的磨損顆粒、發生粘著、導軌瞬間啟動等都會導致爬行，但歸根結底，摩擦力的突然變化是爬行現象的主要因素。

中國專利CN104551701A公開了一種復合微織構導軌，在導軌工作表面加工有序分布的微凹坑與微凸肩構成的復合形貌。雖然微凸肩的存在降低了靜摩擦系數和動、靜摩擦系數差，一定程度上抑制了爬行現象，但微凸肩使得機床與導軌間存在空隙導致微凹坑內的儲油難以被帶出形成完整的潤滑膜，不具備實際解決技術問題的意義，反而使工作表面易磨損。此外在實際加工過程中既帶有凹陷又帶有凸起形貌的單一織構的成品率低，加工難度大，成本高。

為解決單一織構復合形貌加工困難，微凹坑儲油、供油功能難以發揮，以及潤滑油無法流動的問題，本發明采用激光在靜導軌工作表面加工出微凹坑織構與微凸起織構間隔分布的表面形貌，兩種織構均為單一形貌，通過相間排列的方式達到類似凹凸復合的形貌效果的，有效發揮微凹坑的儲油、供油功能，加強流體動壓潤滑效應，相間未織構區域形成充當導油槽，利于潤滑油的流動和油膜的形成，從而改善潤滑性能，抑制爬行現象。

發明內容

本發明主要針對導軌工作表面易磨損和產生爬行現象，而具有復合形貌的單一織構難加工，且部分形貌織構功能受到限制的問題，提出了一種凹凸相間微織構導軌及其制作方法。

本發明采用的技術方案是在導軌承載及相對運動表面加工分布規則的凹凸相間微織構，所述凹凸相間微織構為單行微凹坑形貌和單行微凸起形貌等間距彼此相間隔排列。

上述方案中，所述微凹坑形貌的幾何參數為：凹坑直徑d＝20-500um，凹坑深度h＝1- 50um，形貌間距k1＝100-2000um，形貌面積占有率為S1＝1％-40％，所述面積占有率為微凹坑的面積之和與微凹坑織構分布所占導軌表面的面積之比。所述微凸起織構形貌的幾何參數為：微凸起直徑D＝20-500um，微凸起高度H＝1-10um，形貌間距k2＝100-2000um，形貌面積占有率為S2＝8％-50％，所述面積占有率為微凸起的面積之和與微凹坑織構分布所占導軌表面的面積之比。

對經加工出的導軌測試，微凹坑形貌面積占有率S1＝6-16％，微凸起形貌面積占有率 S2＝16-28％抑制爬行效果最佳。

本發明的方法具體包括以下幾個步驟：

步驟1，設計導軌表面凹凸相間微織構形貌，微凹坑和微凸起織構形貌間隔分布存在導軌全部行程工作表面。

步驟2，導軌表面進行前處理磨削工藝，使導軌表面粗糙度和幾何公差達到激光微造型的要求：輪廓的算術平均偏差Ra≤0.8um，輪廓的最大高度Rz≤3.2um，直線度和平面度≤0.01um。

步驟3，導軌清潔，用干棉布擦拭直到光亮無塵，去除表面灰塵及油污。