摘　要：介绍机床床身导轨的精度对机床精度有决定性影响，它直接影响被加工零件的尺寸、形状和位置误差值；导轨的磨损是造成机床床身导轨精度下降的根本原因，并以不同的形式对被加工零件的误差产生影响；导轨的磨损包括磨粒磨损、粘着磨损和腐蚀磨损等。

　　关键词：导轨精度；磨损；误差

　　0.序言

　　机床作为工作母机，其动态特性将直接影响加工精度和品质。机床导轨是机床各主要部件相对位置和运动的基准，它的精度直接影响机床成形运动之间的相互位置关系。因此，它是产生工件形状误差和位置误差的主要因素之一。

　　1　机床床身导轨精度及其对机床精度的影响

　　1.1机床床身导轨精度

　　床身导轨的精度包括导轨的导向精度、刚度等。

　　（1）导轨的导向精度主要是指导轨运动轨迹的精确度。影响导向精度的因素包括导轨的几何精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨及其支承件的刚度和热变形、静（动）压导轨副之间的油膜厚度及其刚度等。

　　（2）导轨的刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度，它表示导轨受载后抵抗变形的能力，是导轨工作质量的重要指标。若导轨变形过大，则刚度很差，这不仅严重破坏导轨的导向精度和影响各部件之间的相对位置，还会使工作条件恶化，导轨上的比压分布不均，加剧导轨的磨损。

　　（3）导轨的接触刚度受耐磨度的影响很大，导轨的耐磨度是指导轨在工作过程中抵抗磨损的能力，它对导轨的精确保持度有重要影响。导轨的精确保持度是指导轨在工作过程中各种精度保持不变的程度，主要由导轨的耐磨性和抗振性决定，并与导轨的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的比压及其分布规律有关。尤其在机床低速运行时，则伴随有振动出现，此时还要求导轨要有良好的阻尼特性，以抑制和衰减振动，减少被加工表面的波纹度和振纹。

　　1.2导轨精度对机床精度的影响

　　床身导轨是装在机床床身上的，床身导轨面是测量机床各项几何精度和反映加工精度的基准面。无论是空载或是承受切削载荷时，这个基准面都应保证刀具运动的直线性（导向）精度，使刀具获得均匀而平稳的直线送进。同时还要保证其它各项有关运动（如车床尾座移动、丝杆和光杆的进给传动等）及有关安装表面同溜板运动保持相对位置的准确性。此外，高精度机床的导轨应使运动部件精确而平稳地运动，才能保证被加工零件获得理想的几何精度、形位精度和表面粗糙度。机床的许多性能都受到导轨精度的影响，导轨的几何精度决定运动部件的运动精度，从而影响被加工零件的几何精度。与此同时，机床床身导轨还是承受刀架等工作部件的零件，在机床工作时，工作部件在导轨上来回移动。因此，导轨表面的制造质量及导轨副的摩擦性能，也将直接影响部件的运动性能，如果不能满足要求，势必会使运动部件难以实现平稳无爬行的低速运动和精确定位。

　　机床床身导轨的精度直接影响机床的精度，对被加工零件的精度也起着决定性作用。实践证明，导轨的导向精度、刚度和耐磨性对机床质量有重大影响，同时，导轨热变形后的直线度等也直接影响机床的动态精度。因此，在导轨设计中，应将满足导向精度、精确保持度、保证导轨刚度和应有的耐磨性作为导轨设计的基本要求。

　　2　床身导轨的磨损

　　床身导轨的磨损是引起导轨精度降低的根本原因。

　　2.1床身导轨磨损类型

　　床身导轨作为衡量机床精度的基准件，不但要求有较高的尺寸精度，还要有较高的形状精度，即要求有良好的直线度、表面粗糙度、相对机床主轴的平行度等。造成床身导轨磨损的原因是多方面的。

　　（1）磨粒磨损。磨粒是指导轨面间存在的坚硬微粒，可能是落入导轨副的切屑微粒或是润滑油带入的硬颗粒，也可能是导轨面上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。这些磨粒在导轨副移动时起切刮导轨面的作用。实践证明，磨粒磨损速度和磨损量与相对滑动速度和压强成正比。溜板在导轨面上移动时，两表面之间产生相对滑动，由于细微的铁屑落入滑动表面之间而产生的磨损就属于磨粒磨损。磨粒磨损不可避免，只能设法尽量减少。

　　（2）粘着磨损。粘着磨损是指相对滑动的两个表面相互咬啮造成的磨损，其磨损的特点是出现咬裂痕迹（即擦伤）。产生粘着磨损的机理是：导轨面覆盖着氧化膜及气体或液体的吸附膜，当导轨局部压强或剪力过高而排除这些膜时，裸露的金属表面因原子力作用而吸附在一起，导致出现冷焊现象，当导轨面相对移动时，自然会出现咬裂现象。严重的粘着磨损容易使2个导轨面无法运动。在车床床身导轨承受较大的切削载荷时，导轨表面经常发生粘着之后又被剪断的磨损即属于粘着磨损。一般情况下，磨粒磨损是产生粘着磨损的原因，粘着磨损反过来又会加剧磨粒磨损。

　　（3）腐蚀磨损。在导轨副的相对运动过程中伴有腐蚀性作用的一种磨损。产生腐蚀磨损的机理是：金属件表面在液体、气体或润滑剂中发生化学或电化学反应，形成较易被磨损或剥离的腐蚀产物，在摩擦过程中腐蚀产物被剥离，暴露出的新的金属面又进入新的化学反应，如此交替出现腐蚀和磨损使材料损失。腐蚀磨损的破坏作用超过单纯的腐蚀或磨损。一般金属洁净表面与空气接触后不久就会生成氧化膜，其厚度约为0.01Lm。当磨损速度低于氧化膜厚度的增长速度时，氧化和磨损尚不相互促进，膜层可起保护作用。但当磨损速度超过氧化速度时，腐蚀磨损变得异常剧烈。但氧化膜又不宜过厚，否则易出现脆性断裂，形成硬的氧化物磨粒而产生磨粒磨损，使磨损加速。腐蚀磨损本身就伴随有磨粒磨损和粘着磨损，磨粒磨损或粘着磨损为腐蚀磨损的形成提供条件。腐蚀磨损与环境、温度、滑动速度、载荷和润滑条件有关，相互关系极为复杂。采用带酸性或腐蚀性成分的润滑剂、切削液等润滑和冷却的导轨面一般都会出现这种腐蚀磨损。防止腐蚀磨损应从选材（如用不锈钢和耐蚀合金等）、表面保护处理、降低表面工作温度和选择适当的润滑剂等入手。

　　2.2床身导轨磨损对工件加工误差的影响

　　导轨磨损后，导轨面的形状精度就会下降，使机床的一些几何精度项目受到直接影响。如导致车床溜板的直线性移动精度、溜板移动对主轴轴线的平行度精度、操纵杆对床身导轨的平行度精度及溜板与进给箱、托架的相对位置精度等，都难以保证，并迫使传动不稳定，降低传动精度。如果溜板运动精度不高，必然影响工件的尺寸公差、形状误差和位置误差及表面粗糙度。导轨的初期磨损一般影响不属破坏性的，尤其是初期的跑合磨损还有一定好处，但当磨损比较严重后，就导致零件的加工精度达不到要求，甚至可能引起导轨失效，必须重新修复或更换导轨。事实上，在普通车床的加工精度方面，通常反映出来的工件形状误差，大部分都与床身导轨几何精度不良有关。比如加工长轴类零件时外径出现腰鼓形形状误差，加工螺纹时深度和螺距不均，加工孔时出现锥形等。

　　3　降低导轨磨损速度的措施

　　导轨的磨损是可控而不可除的。在实际导轨工作中，各种磨损会同时出现，只是随着各种因素的影响，其中某一种磨损会慢慢地更突出一些。因此，需要根据主要的磨损形式提出降低导轨磨损速度的措施。

　　（1）改变摩擦形式。采用滚动摩擦代替滑动摩擦的导轨结构，在正常使用条件下，磨损速度会降低。因此，在一些特殊的机床中，宜采用滚动导轨来提高其耐磨性。

　　（2）改变滑动摩擦的规范。通过增加润滑油层的厚度，使干摩擦变为混合摩擦或液体摩擦，从而使磨损速度显著降低。

　　（3）改善油的性能。采用具有表面活性添加剂的润滑油（如导轨防爬油），可提高承载能力和寿命。如对重载部件采用具有含硫、氯、磷及其它元素的化学作用添加剂的抗擦伤润滑油可有效防止摩擦副粘合。

　　（4）提高摩擦副材料的硬度和韧性。对于在磨粒磨损条件下工作的导轨，提高导轨材料的硬度是提高其耐磨性的方向。

　　（5）用彼此不易粘合的材料制作导轨副。

　　（6）保证摩擦压力均匀分布。在结构设计时，应考虑零部件压力均匀分布，无局部高压或倾斜重压出现。此外，在工作状况不受影响的情况下，安装防尘装置，防止切屑、磨料、砂粒落到导轨副间，以减少磨粒磨损也是降低导轨副磨损速度的好办法。

　　参考文献：

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