1.10 床身导轨由普通压力润滑改为静压导轨

1.10.1 普通磨床工作台低速运动时“爬行”现象的机理分析

磨削加工时，工件的表面粗糙度与磨床工作台的运动速度有关。如果工件的表面质量要求比较高，则必须实现工作台在低速运动时不“爬行”，即工作台的低速运动是等速的，无停顿，无窜动。普通磨床工作台的最低运动速度一般为100mm/min左右，这个速度对高等级表面粗糙度磨削来说，不能满足工艺要求，特别是不能满足修整砂轮时，对工作台低速运动的要求。因为用金刚刀修整砂轮的过程，就相当于车床用尖刀车外螺纹的过程，工作台运动速度快则修整后的螺距就越大，砂轮的表面就越发粗糙。金刚刀修整砂轮也是一种切削过程，金刚刀的刀尖是钻石研磨成的多棱锥体，顶角为70°～80°。刀尖必须十分锋利，修整砂轮时的切削角是负前角，如果不锋利，切削就变成了挤压，砂粒的断裂表面就很不规则，加工的工件表面就必然很粗糙。所以，工件的表面质量要求越高，修整砂轮时则要求金刚刀越锋利，同时要求修整砂轮时工作台的运动速度越低。磨削的工件表面粗糙度与修整砂轮时工作台速度的对应关系，可以表1-7中的数据为参考。

表1-7 磨削的工件表面粗糙度与修整砂轮时工作台速度的对应关系

这台专用磨床的改造，为了确保加工锥孔的表面粗糙度达到规定的Ra0.4μm以上，必须解决普通磨床工作台低速运动时的“爬行”问题。拟订的指标是：工作台的速度降至15mm/min时无“爬行”。

磨床工作台在低速运动时产生“爬行”现象，是什么原因？其实质是工作台运动时，导轨的摩擦力与液压缸推动力的平衡问题。普通磨床都设有自动润滑系统对导轨进行润滑。其供油孔设在床身的导轨面上，而油槽则设在工作台的导轨面上，一般为锯齿形。但是油压很低，不能把工作台浮起来。其润滑依靠的是“动压润滑”原理，即依靠工作台运动时，由导轨面的运动把油槽中的油带到两导轨面之间，形成油膜。这种油膜是由工作台快速运动，在油槽的边缘上形成油楔才实现的。如果工作台的运动速度很低，就不能形成油楔，则导轨面上就不能形成油膜，使导轨面的摩擦力增大，液压缸的推力不足以推动工作台运动，工作台便产生了停顿。于是促使液压系统的压力上升，使活塞两端的压力差逐渐增大。由于是低速运动，节流阀的开口很小，此压力差的增大就需要一定的时间，于是工作台的停顿也会有一定的时间。当压力差增大到大于导轨面的摩擦力时，工作台则又开始运动。但随着工作台的运动，液压系统的压力又开始下降，活塞两端的压力差也下降，于是工作台又开始停顿，直至压力差再次上升到大于导轨面的摩擦力时为止。以上的分析就是普通磨床在低速运动时产生“爬行”现象的原理。

根据以上分析，解决磨床工作台低速运动的“爬行”问题，必须减小导轨面的摩擦力。为此可以采用静压导轨，这是一个非常有效的措施。据笔者所见，一台采用静压导轨的龙门铣床，在未安装传动机构时，其1600mm×5000mm的工作台，在浮起之后可用ϕ0.5mm的钢丝牵引其运动。