[實用新型]一種組合微織構導軌

有效

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• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN208067761U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 朱維南;王浩;符永宏;鐘行濤;韓洪松;解玄;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

本實用新型公開了一種組合微織構導軌，涉及機床導軌表面處理技術領域。本實用新型在導軌表面分布的組合微織構，所述組合微織構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軌長度方向的連接單個微凹坑形貌的微溝槽。本實用新型解決了導軌的爬行現(xiàn)象，改善潤滑性能，同時提高導軌耐磨性、能夠有效延長導軌壽命、提高綜合性能。

技術領域

本實用新型涉及一種機床導軌表面處理技術，經激光微加工和拋光工藝，在機床導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導軌技術在機床產業(yè)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(yè)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(tài)，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(fā)生突變發(fā)生爬行現(xiàn)象。導軌表面粗糙度異常、存在的磨損顆粒、發(fā)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(xiàn)象的主要因素。

中國專利CN102678751A公開了一種基體表面帶微坑油包的滑動導軌，在導軌基體表面有均勻分布的微坑油包，然后在導軌基體上粘結一層軟材料。雖然導軌潤滑效果提高，但是軟材料會在工作臺和滑塊的載荷作用下發(fā)生的塑性變形，會直接影響被加工零件的表面質量并且軟材料與導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，不能及時補油，儲油功能喪失，油膜被磨穿后磨損會加劇。

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(shù)和動、靜摩擦系數(shù)差，一定程度上抑制了爬行現(xiàn)象，但微凸肩使得機床與導軌間存在空隙導致微凹腔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。

為減小導軌接觸面積，降低織構加工難度，促進潤滑油的流動，及時向貧油微凹坑補充潤滑油，有效發(fā)揮微凹坑的儲油、供油功能，持續(xù)產生彈性流體動壓潤滑效應，從而抑制爬行現(xiàn)象。本實用新型采用激光在靜導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。微凹坑在機床和導軌相對運動過程中儲油和產生動壓潤滑效應，使得潤滑油被帶出形成均勻厚度的油膜；微溝槽在機床和導軌相對運動過程中及時為微凹坑補充潤滑油，形成類似機械密封領域中的泵送效應，避免因微凹坑貧油導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)明內容

本實用新型主要針對導軌工作表面易磨損和產生爬行現(xiàn)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，提出了一種組合微織構導軌。

本實用新型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(guī)則的組合微織構，所述組合微織構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軌長度方向的連接單個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％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。

實現(xiàn)本實用新型具體包括以下幾個步驟：

步驟1，設計導軌表面組合微織構形貌，微凹坑形貌、以及連通微凹坑的微溝槽組合形貌存在導軌全部行程工作表面。