塑料涂層導(dǎo)軌的粘結(jié)和加工

王莉靜，蔡永軍

（1．三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，河南 三門峽472000；2．三門峽豫西機(jī)床有限公司，河南 三門峽472000）

導(dǎo)軌是機(jī)床非常重要的運(yùn)動部件之一，導(dǎo)軌面材料的耐磨性、摩擦力的大小、以及減磨效果對機(jī)床的使用壽命和加工精度影響極大。同時隨著機(jī)床向高精度、自動化發(fā)展，解決機(jī)床的爬行和迅速而準(zhǔn)確的定位也是機(jī)床制造業(yè)面臨的一個重要課題。若能提供良好的減摩抗磨材料，既可克服導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損，延長機(jī)床的大修周期和使用壽命，提高設(shè)備利用率、節(jié)省檢修費(fèi)用、提高經(jīng)濟(jì)效益，也能改善機(jī)床的運(yùn)動狀態(tài)，提高加工件質(zhì)量。因此，各種涂層材料的導(dǎo)軌就不斷地發(fā)展起來，其中，塑料涂層導(dǎo)軌發(fā)展的非常迅速，而導(dǎo)軌的粘結(jié)、加工技術(shù)對其壽命和加工精度則影響很大。

很多企業(yè)采用的是金屬對塑料滑動導(dǎo)軌，目前多采用在移動構(gòu)件導(dǎo)軌面上粘貼非金屬涂層 （如聚四氟乙烯塑料軟帶），或采用注塑導(dǎo)軌面兩種方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種方式可以滿足加工復(fù)雜形面的工件，提高工件加工的尺寸精度，同時又有效地減少導(dǎo)軌副的磨損，有利于機(jī)床長期地保持精度。貼塑導(dǎo)軌和注塑導(dǎo)軌的不同點(diǎn)在于前者的表面接觸剛性不及后者好。結(jié)合三門峽豫西機(jī)床有限公司機(jī)床導(dǎo)軌的特點(diǎn)，介紹其粘結(jié)、加工、配研技術(shù)。

圖1 滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖

1 粘 結(jié)

1．1 粘結(jié)劑及塑料涂層導(dǎo)軌的材料

三門峽豫西機(jī)床有限公司選用的塑料導(dǎo)軌材料為廣州機(jī)床研究所研制生產(chǎn)的TSF機(jī)床導(dǎo)軌抗摩軟帶，TSF導(dǎo)軌軟帶是以聚四氟乙烯為基料，添加無機(jī)高分子、合金粉和氧化物等原料，采用粉末冶金法成型，并經(jīng)車削和表面處理而成的高分子復(fù)合軟帶。聚四氟乙烯具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和表面不粘著性，而且是一種減摩抗磨性能優(yōu)異的機(jī)床導(dǎo)軌新材料；規(guī)格為1．2 mm，寬為300 mm，長為2 000～4 000 mm；所選用的粘結(jié)劑為廣州機(jī)床研究所研制生產(chǎn)的DJ膠粘劑，是一種以雙酚A型環(huán)氧樹脂為主劑，聚酚胺樹脂為固化劑配制而成的。

1．2 準(zhǔn)備過程

粘結(jié)前將導(dǎo)軌塑料軟帶雙邊切制成型 （單邊切制易產(chǎn)生變形，影響粘結(jié)力）；下料的長度要比工件導(dǎo)軌在全長上多出20～30 mm工藝余量，如圖2（a）；在寬度上，一種有淺槽的導(dǎo)軌 （即埋入式），在寬度上要小于工件導(dǎo)軌寬度1～2 mm，如圖2（b）；另一種沒有淺槽的導(dǎo)軌 （外露式），在寬度上要寬出10 mm左右的工藝余量，如圖2（c）。

圖2 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖

工件的導(dǎo)軌粘結(jié)面在粘結(jié)前工藝要求粗糙度為Ra＝2．5～6μm，直線度要求在1 000 mm長度上不大于0．05～0．08 mm，并且導(dǎo)軌粘結(jié)面上不允許有鑄造缺陷等。

粘結(jié)時所用的輔助工具如下：

壓板材料為45鋼，壓制接觸面在Ra＝3．2～6．3μm， （可磨制）在1 000 mm長度上不大于0．03～0．05 mm；要根據(jù)導(dǎo)軌的形狀、長度和寬度來制作，而厚度盡可能厚一點(diǎn)，不變形為原則。

卡蘭俗稱卡子，是粘結(jié)時夾緊用的，如圖3所示。

圖3 卡蘭

橡膠板是為了保證夾持后使塑料導(dǎo)軌軟帶受力均勻，尺寸較多采用1．5～2 mm橡膠板；一般和被壓塑料導(dǎo)軌軟帶的大小基本一致；

刮板是用于抹膠時使用的，用鋼板制作，其形狀根據(jù)導(dǎo)軌的形狀而定；

硬塑料板是在粘結(jié)過程中推壓塑料導(dǎo)軌板，擠推粘結(jié)膠中的氣泡用的；

小勺是調(diào)粘結(jié)膠用的；

天平是稱粘結(jié)膠用的，按比例混合；

鏟刀用在粘結(jié)完工后清理多余膠和切除導(dǎo)軌板的工藝余量。

1．3 粘結(jié)過程

首先對工件導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌軟帶進(jìn)行清洗，檢查二者有無磕碰劃傷。清洗時先用汽油將工件導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌軟帶粘結(jié)面反復(fù)清洗；汽油揮發(fā)后，再用丙酮反復(fù)清洗；塑料導(dǎo)軌軟帶清洗3～5次，工件導(dǎo)軌直至擦不出黑污為止；不能用壓縮空氣吹干清洗表面，以防油污、灰塵粘附；清洗完畢后，將兩種粘結(jié)膠天平稱重按1∶1比例調(diào)制，注意選擇容器應(yīng)干凈，攪拌時間為3～10 min，徹底攪勻，混合膠的用量為50 g／m2為宜。

將混合好的膠用刮板均勻抹在導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌軟帶上，厚度為0．1～0．2 mm為宜，抹好膠后將塑料導(dǎo)軌軟帶從一端開始貼在工件導(dǎo)軌上，然后用硬塑料板擠推，依次緩緩黏貼，目的是趕走氣泡，如圖4所示；完全貼好后，再用硬塑料板來回反復(fù)擠推，以便使膠均勻，同時趕走氣泡。注意問題是抹好膠以后，不要馬上粘結(jié)，如室溫在20℃時，可放置20～30 min后再粘結(jié)，具體時間可根據(jù)室溫而定，5℃以下不可施工。過期的粘結(jié)劑不可使用。

1．4 夾持硬化過程

將貼好的塑料導(dǎo)軌軟帶，用丙酮將表面清洗干凈，再用橡膠板放在塑料導(dǎo)軌軟帶上，再用壓板、重物和卡蘭夾壓，如圖5、圖6。如室內(nèi)溫度高于25℃以上時，需要馬上夾緊壓板；室溫在5～15℃時，須經(jīng)過1～1．5 h的初步固化后再進(jìn)一步壓緊。加持的卡蘭，1 000 mm左右一般3個為宜，如圖5所示；夾緊力為5～7 kg／m2為宜。硬化也是粘結(jié)劑自然干燥的過程，在此過程中，不可移動工件，大于24 h自然干燥為宜。

圖4 粘結(jié)示意圖

圖5 夾持結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 夾持硬化結(jié)構(gòu)示意圖

1．5 拆除壓板、清理、修整、檢查

經(jīng)過24 h，將夾持壓板的卡蘭等工具拆下。用鏟刀將塑料端蓋軟帶的工藝余量切除，銼刀倒角，清除擠壓出的膠，然后用小木槌依次輕輕敲打整個粘好的塑料端蓋軟帶來檢查氣泡，敲打發(fā)出的聲音一致，則粘結(jié)質(zhì)量是好的，但小的氣泡是檢查不出的。在精磨、精刨機(jī)加工后發(fā)現(xiàn)有無氣泡，檢查的方法如圖7所示，一端用燈泡順導(dǎo)軌面照，另一端用眼睛觀察，就會發(fā)現(xiàn)氣泡，產(chǎn)生氣泡則按上述方法重新粘結(jié)。

圖7 檢查方法

2 磨 削

導(dǎo)軌粘結(jié)后可進(jìn)行磨削，磨削時根據(jù)導(dǎo)軌工件、粘結(jié)面的大小、形狀來選擇機(jī)床，大體的做法如下：

使用機(jī)床：自定

砂輪材料：白剛玉，粒度46＃

砂輪轉(zhuǎn)速：n＝1000 r／min

工作臺往復(fù)速度：v＝15～20 m／min

切削深度：t＝0．005～0．05 mm

走刀量：s＝15～20 mm

冷卻液：1%蘇打，0．6%亞硝酸鈉；

注意事項(xiàng)：

1）必須用冷卻液，而且要干凈并采用強(qiáng)制冷卻；

2）砂輪要保持鋒利，盡量用脫粒少的砂輪；

3）在切削方向上容易出現(xiàn)劃痕，可減少切削深度，加大冷卻液。

3 刨 削

塑料導(dǎo)軌軟帶可作為刮研前的精加工，選擇精度較高的機(jī)床，刨削時根據(jù)導(dǎo)軌工件、粘結(jié)面的大小、形狀來選擇機(jī)床，大體的做法如下：

工作臺往復(fù)速度：v＝15～20 m／min

切削深度：t＝0．02～0．05 mm

走刀量：s＝3 mm

刨刀的自制，如圖8所示。

也可用銑削的方法加工，但加工時注意不應(yīng)把卡子壓變形。

圖8 刨刀結(jié)構(gòu)圖

4 刮 研

塑料導(dǎo)軌軟帶的刮研，一般有兩種方法：一種是用刮刀刮削；一種是用400＃的水磨砂紙進(jìn)行手工修磨。不管那種方法都必須對研后進(jìn)行，對研的方法和一般的鑄鐵相同。兩種方法后者效率高，易于掌握，應(yīng)用廣泛，使用工具如圖8所示。

將400＃水磨砂紙墊在方鐵的某一面上，用手握住可進(jìn)行修磨。方鐵的工作面需要經(jīng)過磨削制成，各項(xiàng)的形位公差應(yīng)在0．02 mm以內(nèi)。其形狀、角度可視導(dǎo)軌的具體情況而定。

5 結(jié) 語

塑料涂層導(dǎo)軌在機(jī)床制造中有著無與倫比的優(yōu)越性，但也存在一定的不足，主要是它有一定的脆性，抗沖擊性能不好，故在對研時，起吊時用專用吊具。在轉(zhuǎn)運(yùn)工件時，確保塑料導(dǎo)軌軟帶不被磕碰或沖擊，這一點(diǎn)非常重要。只要在使用時，注意避免一些常見問題，就可以發(fā)揮更大的應(yīng)用空間。

圖9 研磨示意圖

［1］ 李軍．用傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌還是直線滾動導(dǎo)軌 ［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，2003，（04）：27－28．

［2］ 雷蕾．中間介質(zhì)對結(jié)合部力學(xué)性質(zhì)的影響研究 ［D］．西安：西安理工大學(xué)碩士論文，2009．

［3］ 伍良生，張威，趙宏林，等．?dāng)?shù)控機(jī)床滾動導(dǎo)軌力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究 ［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，2006，（07）：26－28．

［4］ 丁振乾．我國機(jī)床液體靜壓技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)況 ［J］．精密制造與自動化，2003，（03）：19－21．

［5］ 屈重年，伍良生，肖毅川，等．機(jī)床導(dǎo)軌技術(shù)研究綜述 ［J］．制造技術(shù)機(jī)床，2011，（01）：30－36．

［6］ 程顯文．聚四氟乙烯塑料板在機(jī)床導(dǎo)軌維修中的作用 ［J］．中國西部科技，2010，（12）：37．

［7］ 洪孝安，楊申仲．設(shè)備管理與維修工作手冊 （修訂本）［M］．長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2007：1－47．