车床下沉的故障探析与维护

　　床鞍下沉是指普通车床的床鞍由于磨损而使其在机床中的正确位置降低，从而导致相关部件（中拖板、刀架、溜板箱）位置一起降低，甚至丧失正常工作性能的一种现象。床鞍下沉不仅使车床失去正常的工作性能，造成所加工工件精度降低甚至超差，而且会引起溜板箱上纵走刀小齿轮工作位置变化，在垂直面内倾斜α角，在水平面内倾斜β角，致使小齿轮与床身齿条不在全齿宽上啮合，既加快齿面磨损，又由于接触刚度降低而容易产生振动，进而所加工工件的表面粗糙度增高。床鞍下沉严重时，三杠（光杠、丝杠、操纵扛）不能转动，甚至纵走刀小齿轮脱离床身齿条，使机床丧失工作能力。

　　1．增大纵走刀小齿轮变位系数法普通车床床鞍下沉量较小时，与床鞍相关的有关部件（中拖板、刀架、溜板箱）的位置虽有所下降，但绝对量较小，对机床工作性能的影响较小。而这时纵走刀小齿轮与床身齿条的啮合质量受到了较大的影响，主要有三方面：一是啮合高度小了，势必加快纵走刀小齿轮、齿条的磨损；二是床鞍纵向移动时的启动冲击大了，增大了齿条、纵向走刀小齿轮轮齿折断（打齿）的可能性；三是手摇手柄作床鞍纵向移动时，手柄空转太大，手感不好。所以，必须加以修理，此时可采用增大纵走刀小齿轮变位系数法。

　　增大纵走刀小齿轮变位系数法只需增大纵走刀小齿轮变位系数，无需改变纵向移动刻度盘的刻度。

　　几种普通车床纵走刀小齿轮的主要技术参数见表1。

　　增大纵走刀小齿轮变位系数法的关键是如何确定新的变位系数。拆下普通车床溜板箱，将A、B二面擦拭干净，用深度游标尺直接测量h′值，注意测量位置应大体在床鞍中心位置附近。

　　于是便有床鞍下沉量Δh为：Δh＝h－h′床鞍下沉量Δh与增加的变位量应相等，即：Δh＝Δx？

　　m∴Δx＝（h－h′）／m重新设计的纵走刀小齿轮的变位系数为：x＝x 0＋Δx＝x 0＋（h－h′）／m（1）其中：x 0―――原设计纵走刀小齿轮的变位系数，其值见表1。

　　Δh―――床鞍下沉量h―――原设计理论值，其值见表2。

　　h′―――测量值m―――原设计纵走刀小齿轮的模数，其值见表1。

　　Δx―――应增加的变为系数。

　　当x＞0.5时，不宜采用增大纵走刀小齿轮变位系数法。

　　2．增加纵走刀小齿轮齿数法普通车床床鞍下沉量较大，对三杠（光杠、丝杠、操纵扛）有一定影响，但切削加工影响不大，重新设计的纵走刀小齿轮的变位系数x＞0.5时，不宜采用增大纵走刀小齿轮变位系数法采用此法。这时应采用增加纵走刀小齿轮齿数法。增加纵走刀小齿轮齿数法往往须对新齿轮作适当的变位。

　　准备工作和测量方法同前。

　　原设计纵走刀小齿轮分度圆直径为：d＝mz 0＋2mx 0设：x 1为新设计的纵走刀小齿轮的变位系数。

　　z＇为增加的齿数。

　　则新设计的纵走刀小齿轮的分度圆直径为：d＇＝m（z 0＋z＇）＋2mx 1∴Δh＝h－h＇＝（d＇－d）＝m（z 0＋z＇）＋2 mx 1！

　　"－（mz 0＋2 mx 0

　　$）整理后得：x 1＝x 0＋Δh／m－z＇／2（2）显然，新设计的纵走刀小齿轮的变位系数由两部分组成，一部分为“增大纵走刀小齿轮变位系数法”的变为系数，即：x＝x 0＋（h－h＇）／m当x≤0.5时，应采用增大纵走刀小齿轮变位系数法；当0.5＜x≤2时，应采用增加纵走刀小齿轮齿数法，按表3查取相应的新增加齿数z＇；当x＞2时，由于床鞍下沉量太大，往往已使机床工作性能丧失，必须采用恢复床鞍高度法。

　　另一部分为新设计纵走刀小齿轮变位系数的调整量。

　　∴式（2）变为：x 1＝x－z＇／2（3）由式（1）计算x值，由表3查取z＇值，可得新设计纵走刀小齿轮的齿数为：z＝z 0＋z＇由式（3）计算x 1值，即为新设计的纵走刀小齿轮的变位系数x 1之值。

　　采用增加纵走刀小齿轮齿数法，增加纵走刀小齿轮齿数后，由于走刀速度加快，使原设计纵向走刀刻度装置失效，须重新设计刻度盘刻度。

　　普通车床纵向走刀刻度盘刻度格数一般为300。刻度盘转过的格数与小齿轮齿数成正比关系，所以有：n：z＝300：Z 0新刻度盘刻度格数n为：n＝300×Z 0（5）3恢复床鞍高度法进行设备大修理、床鞍下沉严重或x＞2时，上述两种方法显然不能采用，必须恢复床鞍高度。恢复床鞍高度法虽然较复杂，但它是解决床鞍下沉问题的根本方法。

　　恢复床鞍高度法必须修磨床身导轨，精刨床鞍下导轨。床身导轨修磨及床鞍精刨削后，测量h＇，得Δh＝h－h＇。由于床身导轨采用“山－平”型结构，所以Δh在不同导轨面上的下沉量垂直分量是不同的。平导轨面上的下沉量垂直分量就是Δh。山型导轨有90°对称及不对称两种形式，以90°对称导轨最为常用。90°对称山型导轨两导轨面上的下沉量垂直分量相等，即S＝Δhsin 45°＝0.707Δh（6）90°不对称山型导轨两导轨面上的下沉量垂直分量不相等。在窄导轨面上的垂直分量为：S a＝Δhsin 25°＝0.423Δh（7）在宽导轨面上的垂直分量为：S b＝Δhsin 65°＝0.906Δh（8）恢复床鞍高度，实际就是消除上述各下沉量垂直分量。

　　通常以辐射接枝填充聚四氟乙烯（简称填充F 4）为主要材料，辅以耐磨性胶粘剂（俗称AR双管胶）粘结床鞍下导轨，恢复床鞍高度可取得满意的效果。

　　恢复床鞍高度法的工艺过程是：（1）修磨床身导轨按普通车床床身导轨精度标准修磨床身导轨，以恢复导轨精度为准，修磨量越小越好，否则将对导轨表面淬硬层造成破坏。若导轨磨损严重，修磨量超过0.5mm，修磨后应进行表面淬火处理。

　　（2）精刨床鞍导轨首先精磨床鞍上部燕尾导轨，使其恢复精度，然后将床鞍翻转180°，下导轨面朝上，以燕尾导轨面为基准，精刨床鞍导轨。精刨加工时，应以床鞍左前侧（磨损量最为严重处）能够被切削为准，尽量减少刨削量。山－平导轨的相对值应参考原设计资料。

　　（3）测量1）采用过桥、水平仪测量法，将车床床身安放水平；2）用洗油、擦布将床身、床鞍导轨面擦拭干净；3）将床鞍扣合在床身导轨上，用塞尺测量两端（六处）结合间隙，以0.05mm塞尺塞入20mm为准。用铜锤轻轻敲击床鞍不应有“发空”感；4）用精度为0.02mm的深度游标尺测量h＇值。

　　（4）确定应恢复的高度根据h＇值，按照公式（6）、（7）、（8）通过计算确定各导轨面应恢复的高度尺寸，并选取相应的粘结厚度。

　　（5）粘结填充F4，恢复床鞍高度1）用丙酮将床鞍下导轨面清洗干净；2）将甲、乙两组AR双管胶按体积约为1：1的比例在干净的钢板或玻璃板上调匀，分别涂于根据导轨面尺寸截成的一定厚度的填充F4面和床鞍导轨面上，胶层厚度约0.05～0.1mm，胶层必须均匀，自然晾置，等待压紧固化；3）在床身导轨上涂抹机油，贴附报纸；4）将自然晾置约15～30min的床鞍翻转180°压于床身导轨之上进行对粘合拢，注意应以其自重再加一定重物（约重100～200kg），压紧固化，36～48h后，将床鞍翻过，刮修填充F4面底边角，打油孔，切忌开油槽、切忌撕剥。刮研弃去填充F4层约0.02～0.05mm，检验并达到相应精度要求。

　　由于接枝填充F4具有摩擦系数小、含油、质地软、抗振、耐磨、可吸纳微小尘粒等优点，采用此法后，使机床的工作性能大为改善，并减缓了床鞍下沉的速度。

　　4．结论

　　在日常修理及床鞍下沉不严重时，无需修复机床导轨，通常可采用改变纵走刀小齿轮技术参数及溜板箱上纵向移动刻度盘刻度的方法，以改善纵走刀小齿轮与床身齿条的啮合状况，这种方法的修理效果是有限的，但具有简便易行、技术难度较小、修理周期短、修理成本低等优点；适日常维修中，可采用增大纵走刀小齿轮变位系数法，或者增加纵走刀小齿轮齿数法；床鞍下沉严重、或机床大修时，采用恢复床鞍高度的方法。

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