[發(fā)明專利]一種組合微織構(gòu)導(dǎo)軌及其制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711406914.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108098364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱維南;王浩;符永宏;鐘行濤;韓洪松;解玄;康正陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué);江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q1/01
• 分類號(hào): B23Q1/01;B23P15/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種組合微織構(gòu)導(dǎo)軌及其制作方法，涉及機(jī)床導(dǎo)軌表面處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在導(dǎo)軌表面分布的組合微織構(gòu)，所述組合微織構(gòu)為微凹坑形貌和微溝槽形貌，所述微溝槽形貌為在微凹坑形貌陣列加工有沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的連接單個(gè)微凹坑形貌的微溝槽。本發(fā)明解決了導(dǎo)軌的爬行現(xiàn)象，改善潤(rùn)滑性能，同時(shí)提高導(dǎo)軌耐磨性、能夠有效延長(zhǎng)導(dǎo)軌壽命、提高綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)床導(dǎo)軌表面處理技術(shù)，經(jīng)激光微加工和拋光工藝，在機(jī)床導(dǎo)軌表面形成微溝槽連通微凹坑的組合形貌，具體涉及一種表面微織構(gòu)導(dǎo)軌技術(shù)在機(jī)床產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。

技術(shù)背景

隨著科技的進(jìn)步，復(fù)雜精密零件需求量顯著增加，精密機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位舉足輕重。機(jī)床導(dǎo)軌是整機(jī)關(guān)鍵組成部分，其性能直接影響到加工精度和機(jī)床壽命。機(jī)床導(dǎo)軌常見(jiàn)缺陷包括導(dǎo)軌接觸面積大，油膜分布不均，粘著磨損增加導(dǎo)軌面處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，磨損加劇動(dòng)壓或靜壓導(dǎo)軌表面，油膜又過(guò)厚，導(dǎo)軌浮起過(guò)高，被加工表面粗糙度增加，精度降低潤(rùn)滑油中混入灰塵或切屑，造成導(dǎo)軌面的擦傷和磨損由于潤(rùn)滑油分布不均勻，摩擦力發(fā)生突變發(fā)生爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌表面粗糙度異常、存在的磨損顆粒、發(fā)生粘著、導(dǎo)軌瞬間啟動(dòng)等都會(huì)導(dǎo)致爬行，但歸根結(jié)底，摩擦力的突然變化是爬行現(xiàn)象的主要因素。

中國(guó)專利CN102678751A公開(kāi)了一種基體表面帶微坑油包的滑動(dòng)導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌基體表面有均勻分布的微坑油包，然后在導(dǎo)軌基體上粘結(jié)一層軟材料。雖然導(dǎo)軌潤(rùn)滑效果提高，但是軟材料會(huì)在工作臺(tái)和滑塊的載荷作用下發(fā)生的塑性變形，會(huì)直接影響被加工零件的表面質(zhì)量并且軟材料與導(dǎo)軌基體材料的貼合很困難,軟材料容易脫落，且由于微坑未連通，在軟材料脫落后油包被帶出，不能及時(shí)補(bǔ)油，儲(chǔ)油功能喪失，油膜被磨穿后磨損會(huì)加劇。

中國(guó)專利CN104551701A公開(kāi)了一種復(fù)合微織構(gòu)導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌工作表面加工有序分布的微凹坑與微凸肩構(gòu)成的復(fù)合形貌。雖然微凸肩的存在降低了靜摩擦系數(shù)和動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差，一定程度上抑制了爬行現(xiàn)象，但微凸肩使得機(jī)床與導(dǎo)軌間存在空隙導(dǎo)致微凹腔內(nèi)的儲(chǔ)油難以被帶出形成完整的潤(rùn)滑膜，不具備實(shí)際解決技術(shù)問(wèn)題的意義，反而使工作表面易磨損。此外在實(shí)際加工過(guò)程中既帶有凹陷又帶有凸起形貌的單一織構(gòu)的成品率低，加工難度大，成本高。

為減小導(dǎo)軌接觸面積，降低織構(gòu)加工難度，促進(jìn)潤(rùn)滑油的流動(dòng)，及時(shí)向貧油微凹坑補(bǔ)充潤(rùn)滑油，有效發(fā)揮微凹坑的儲(chǔ)油、供油功能，持續(xù)產(chǎn)生彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)，從而抑制爬行現(xiàn)象。本發(fā)明采用激光在靜導(dǎo)軌工作表面加工出均勻分布的微凹坑，以及連通微凹坑的微溝槽。微凹坑在機(jī)床和導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中儲(chǔ)油和產(chǎn)生動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)，使得潤(rùn)滑油被帶出形成均勻厚度的油膜；微溝槽在機(jī)床和導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中及時(shí)為微凹坑補(bǔ)充潤(rùn)滑油，形成類似機(jī)械密封領(lǐng)域中的泵送效應(yīng)，避免因微凹坑貧油導(dǎo)致油膜分布不均甚至磨穿使工作表面磨損，爬行現(xiàn)象加劇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對(duì)導(dǎo)軌工作表面易磨損和產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而具有復(fù)合形貌的單一織構(gòu)難加工，且部分形貌織構(gòu)功能受到限制的問(wèn)題，提出了一種組合微織構(gòu)導(dǎo)軌及其制作方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在導(dǎo)軌承載及相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面加工分布規(guī)則的組合微織構(gòu)，所述組合微織構(gòu)為微凹坑形貌和和微溝槽形貌，所述微溝槽形貌為在微凹坑形貌陣列加工有沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的連接單個(gè)微凹坑形貌的微溝槽。

上述方案中，所述微凹坑形貌的幾何參數(shù)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(gòu)分布所占導(dǎo)軌表面的面積之比。對(duì)經(jīng)加工出的導(dǎo)軌測(cè)試，微凹坑形貌面積占有率S1=6-16%抑制爬行效果最佳。所述微溝槽為直線型槽或弧線型槽，微溝槽形貌的幾何參數(shù)為：溝槽寬度b=20-300um，溝槽深度h2<微凹坑深度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明具體包括以下幾個(gè)步驟：

步驟1，設(shè)計(jì)導(dǎo)軌表面組合微織構(gòu)形貌，微凹坑形貌、以及連通微凹坑的微溝槽組合形貌存在導(dǎo)軌全部行程工作表面。