淺談機床的潤滑

金玉

摘要： 潤滑是任何機床保障機械部件正常工作的前提，它可以降低機械零件的摩擦系數(shù)，進而降低零件摩擦力，降低零件磨損，延長保持零件精度時間，從而提高設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞： 導(dǎo)軌;潤滑油;尾座頂尖;變速箱

任何機床都由機械零件組成，在有相對運動的零部件之間就有摩擦力，在這個位置就要進行潤滑來降低摩擦力，提高零部件的壽命，進而保證整機的使用壽命，機床潤滑系統(tǒng)在整個機床系統(tǒng)中占有極其重要的位置，潤滑系統(tǒng)設(shè)計是否合理，調(diào)試是否方便以維修保養(yǎng)是否到位，對于提高以及保持機床良好的加工精度，延長機床整機使用壽命等都有十分重要的作用。常見的機床潤滑包括軸承、導(dǎo)軌、齒輪和尾座頂尖的潤滑;常用的機床潤滑油品包括：液壓導(dǎo)軌油、液壓油、潤滑油和潤滑脂，機床種類的不同及不同工況的機床對潤滑油品的性能有不同要求。

潤滑油的功用

機床潤滑油除去潤滑功能作用外，還有另外幾個重要作用：第一，在零部件之間起冷卻作用。機床潤滑油不僅可以減小摩擦系數(shù)降低摩擦阻力進而減少由摩擦產(chǎn)生的熱量，而且潤滑油具有一定比熱系數(shù)可以吸收熱量，通過潤滑油在零部件間的流動可以帶走相當(dāng)?shù)臒崃浚瑢τ心Σ恋牧悴考鸬綄佑|部位冷卻降溫的作用，減輕機械零部件的機械性能受溫度影響帶來的損失。第二，潤滑油的流動性使其具有沖洗作用。由于潤滑油在兩個具有相對運動的零部件的摩擦面之間流動，而且潤滑油具有一定的壓力，在潤滑油壓力和流動性共同作用下，可以將由摩擦產(chǎn)生的金屬磨屑和滲透進來的細灰塵等雜質(zhì)從摩擦面間沖洗出來，減少磨粒磨損帶來的危害。第三，利用潤滑油能夠形成油膜的特性起密封作用。由于機械加工存在不可避免的誤差，因此僅靠機械加工精度很難達到精密密封的要求。比如往復(fù)泵的活塞環(huán)和汽缸套之間的密封，僅靠兩者之間的機械接配合面無法實現(xiàn)完全密封，只有在兩者之間填充潤滑油，形成油膜油封，才能達到精密密封的效果。第四，利用潤滑油的油膜的致密性起到防銹作用。潤滑油形成的油膜具有良好的致密性，利用這層油膜可以隔絕空氣及其他一些能夠腐蝕性的物質(zhì)與機械零部件的金屬表面接觸，使零部件的金屬表面不容易發(fā)生腐蝕而產(chǎn)生銹蝕，從而起到保護作用。第五，潤滑油形成的油膜具有一定的彈性能夠吸收零部件相對運動產(chǎn)生的振動達減振的作用，如在機床導(dǎo)軌副之間就可以具有一定減振作用;同時利用潤滑油具有一定粘性和能夠吸附的特點可以用在一些傳遞動力的場合，比如在一些無級變速箱中利用了該特點。

潤滑不足的危害

在機床使用中若是由于潤滑油油箱儲油量不足或者潤滑油供油管路故障，導(dǎo)致機床有相對運動的機械零部件潤滑不足，對機床零部件產(chǎn)生損害。常見如機床導(dǎo)軌因潤滑故障產(chǎn)生干摩擦，拉毛導(dǎo)軌，最終致使機床導(dǎo)軌精度完全喪失，不能再保證加工出產(chǎn)品的精度。另外，齒輪副發(fā)生潤滑不足時，導(dǎo)致在齒輪副之間缺少一層油膜潤滑，無法通過油膜緩沖吸收振動，導(dǎo)致齒輪副直接發(fā)生撞擊，使齒輪的磨損加快，最終導(dǎo)致間隙過大而使齒輪報廢。這兩類危害不是一蹴而就形成，是一個循序漸進的過程，在這個過程中會導(dǎo)致許多產(chǎn)品超差報廢，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，不利于企業(yè)成本的控制。

常見機床部件的潤滑

任何機床在開始工作之前要進行預(yù)熱，同時要認真檢查機床潤滑系統(tǒng)工作情況，若是機床較長時間未開機工作，應(yīng)該先采用手動方式進行潤滑各機械部件。在機床中具有相對運動的常見部件有以下幾種：主軸軸承、變速箱齒輪、機床導(dǎo)軌和尾座頂尖。它們不僅在機床中具有典型性，在其它機械中也具有代表性。

主軸軸承的潤滑

主軸軸承是機床主軸重要零部件，在主軸傳遞動力過程中，可以對支撐機械體旋轉(zhuǎn)以及減小摩擦力起到不可替代的作用。根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)、軸承類型、軸承精度和軸承配置的不同，以及軸承在安裝過程中安裝精度好壞，調(diào)試過程中調(diào)整精度的好壞，將直接影響主軸部件的工作性能。以軸承功能和結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)進行分類，主軸軸承可分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。因此，軸承的潤滑也可以分為滑動軸承的潤滑和滾動軸承的潤滑。

不同軸承有不同的潤滑要求：第一，滑動軸承的潤滑。傳動部件中滑動軸承比較常見，正常工作時潤滑油不僅要對軸承做到潤滑還要進行冷卻降溫，因此滑動軸承需采用潤滑性能良好的低粘度的潤滑油，另外潤滑油還要具備以下特點：抗磨性、抗泡沫性、抗氧化性及防銹性。另外，精密磨床的磨石主軸由于采用比較精密的滑動軸承，其軸承間隙非常小，一般小于1微米，而且主軸轉(zhuǎn)速特別高，一般達到30000r/min以上。這就要求該型軸承應(yīng)該采用粘度很小，如：當(dāng)溫度40℃時粘度為2.0平方毫米，抗磨油性極好的的潤滑油。第二，滾動軸承的潤滑。滾動軸承在機床上使用量比較大，原因是其摩擦阻力小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)安靜等優(yōu)點。在機床上使用的滾動軸承中，在轉(zhuǎn)速30000r/min及內(nèi)徑25毫米以下，軸承采用內(nèi)封裝高速脂方式完成潤滑;若是轉(zhuǎn)速在30000r/min以上，軸承需采用強制潤滑或高壓噴霧潤滑方式完成潤滑。特別提醒：在特殊的大型或粗糙的滾動軸承以外，軸承在潤滑時一般不可采用含固體潤滑劑的脂類，以防止這類潤滑脂不起減輕摩擦作用反而增大了摩擦力，甚至產(chǎn)生磨粒磨損。

機床變速箱齒輪的潤滑

機床變速箱是用對機床主運動速度進行調(diào)控的變速機構(gòu)，如主軸轉(zhuǎn)速、工作臺往復(fù)運動速度等。機床變速箱齒輪工作過程中的沖擊和振動較小，承受載荷較小，因此機床變速箱通常不需要含有極壓添加劑的潤滑油。但是切剪機床或沖壓機床的齒輪承受較大沖擊負荷，由于齒輪在正常運轉(zhuǎn)時受到?jīng)_擊載荷做功會釋放大量的熱，因此需要特別注意防止主軸變速箱因發(fā)熱而產(chǎn)生熱變形，對于這類機床需要含有抗磨劑的齒輪油;機床變速箱采取油浴式潤滑或循環(huán)式潤滑所用的齒輪油，需要考慮其以下特性：抗氧化性、抗腐蝕性、抗磨性、防銹蝕性及抗泡性，以期達到較好的潤滑效果。最后，根據(jù)齒輪類型選擇合適粘度的齒輪油。

機床導(dǎo)軌的潤滑

導(dǎo)軌是在機床中起到支承和引導(dǎo)運動構(gòu)件沿著一定軌跡運動的零件，也常稱為導(dǎo)軌副。根據(jù)機床運動部件的運動軌跡可分為直線導(dǎo)軌以及圓或曲線導(dǎo)軌，滾動圓導(dǎo)軌一般納入滾動推力球軸承，而曲線導(dǎo)軌在機床設(shè)備中應(yīng)用極少。導(dǎo)軌在機床中是具有十分重要作用的部件，屬于基礎(chǔ)性機床零部件。機床導(dǎo)軌精度直接影響產(chǎn)品加工精度，在生產(chǎn)精密機床過程中，加工導(dǎo)軌占整個機床制造工作量的40%左右。因此，維修機床導(dǎo)軌非常困難而且工作量很大。

由于導(dǎo)軌在機床中起到支撐和引導(dǎo)作用，因此其速度及載荷都變化很大。導(dǎo)軌面常規(guī)載荷約為3–8N/cm2，但是機床導(dǎo)軌需要承載頻繁往復(fù)運動，因此很易發(fā)生邊界潤滑現(xiàn)象，甚至嚴重時發(fā)生半干潤滑并引發(fā)機床爬行現(xiàn)象。除了機床導(dǎo)軌設(shè)計生產(chǎn)中存在缺陷的原因，導(dǎo)軌潤滑不良是導(dǎo)致產(chǎn)生爬行的主要原因。為了盡量避免發(fā)生爬行，需采用氟系樹脂對導(dǎo)軌進行貼面;采用添加防爬劑的潤滑油來改善潤滑情況;在粘度方面一般選用32、68、100、150的導(dǎo)軌油進行導(dǎo)軌潤滑，如：符合ISO6743/4標(biāo)準(zhǔn)的西班牙老鷹導(dǎo)軌油BESLUXLUDER系列（32，46、68，100、150、220）及L-HG級別。

機床尾座頂尖的潤滑

頂尖是機械加工中使用的機械部件，具有工作部分外徑小，刀具干涉較少，適用于高轉(zhuǎn)速及中度切削化等特點。按照其運動形式可分為有固定頂尖和活動頂尖兩種，將頂尖插入機床尾座套筒錐孔內(nèi)即可使用。固定頂尖具有剮性好和定心準(zhǔn)確的優(yōu)點，但硬頂尖與中心孔接觸面之間屬于滑動摩擦，容易磨損頂尖，甚至因摩擦燒壞頂尖，因此固定頂尖只適合切削速度低且零件精度要求高的工件?；顒禹敿鈨?nèi)裝滾動軸承，與工件共同轉(zhuǎn)動，可以進行高轉(zhuǎn)速工作。機床頂尖是一種特殊的軸承。頂尖負荷不大，因此一般采用永久潤滑處理，即采用封入潤滑脂進行潤滑。

機床常見潤滑方式

機床潤滑方式的不同，給機械零件帶來的潤滑效果是不同的，應(yīng)根據(jù)不同機械零部的不同運動形式來選擇合適的潤滑方式。機床常見的潤滑方式有以下幾種：

第一，油浴潤滑方式。摩擦副接觸面的部分或全部浸潤在潤滑油中運轉(zhuǎn)，中低速摩擦副可采用此種方式。如線速度不大于12–14m/s的閉式齒輪;線速度不大于10m/s的鏈條、滾動軸承、蝸桿;線速度不大于12–14m/s的滑動軸承;線速度不大于2m/s的片式摩擦離合器等。第二，離心潤滑方式。充分利用機械零部件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用，使得潤滑油順著圓錐表面對潤滑點進行潤滑，適用于機床立軸上的滾動軸承。第三，油環(huán)潤滑方式。利用機械零部件在轉(zhuǎn)動時通過油池，將潤滑油帶至或飛濺至需要潤滑部位，該方式適用于轉(zhuǎn)速為100–2000r/min的載荷平穩(wěn)的滑動軸承。第四，飛濺潤滑方式。利用從油池中通過的轉(zhuǎn)動零件，將潤滑油帶至或激濺至潤滑部位，適用于閉式齒輪、滾子鏈、片式摩擦離合器等零部件。第五，刮板潤滑方式。利使轉(zhuǎn)動零件將油帶到或激濺到潤滑部位，適用于速度低于30r/min滑動軸承。第六，手工加油潤滑方式。工人將潤滑脂或潤滑油手動加注到摩擦部位，適用于低速輕載或間歇性工作的摩擦副。常見的如普通機床的導(dǎo)軌、掛輪及注油潤滑的滾子鏈，刷油潤滑的齒形鏈，直徑小于0.6*10**6的滾動軸承及涂脂潤滑的滾珠絲杠副等。第七，滴油潤滑方式。潤滑油通過利用針閥滴油杯利用重力滴入摩擦部位，適用于數(shù)量較少和易于接近的摩擦副。常見如需要定量供油的滾動軸承，不重要的輕載滑動軸承，滾珠絲杠副，線速度小于5m/s的片式摩擦離合器等。第八，油繩潤滑方式。浸潤于油中的油繩結(jié)合毛細管作用原理或機械回轉(zhuǎn)形成的負壓完成自吸潤滑，適用于中低速齒輪且需油量不大的滑動軸承，以及立軸上的中速輕載的滾動軸承等。第九，有墊潤滑方式。浸入油中的油墊結(jié)合毛細管作用或機械回轉(zhuǎn)形成的負壓完成自吸潤滑，適用于線速度低于4m/s的滑動軸承等。第十，壓力油循環(huán)潤滑方式。借助油泵泵出一定壓力的潤滑油通過潤滑管路送到各摩擦部位，經(jīng)過濾冷卻后再返回油箱供循環(huán)使用，適用于高速重載及精密摩擦副的潤滑，常見如滑動軸承、滾動軸承、齒形鏈和滾子鏈等。第十一，自動潤滑方式。借助定時器控制油泵按規(guī)定時間間隔將潤滑油泵出，并經(jīng)由定量閥按周期性地送入各潤滑部位，適用于自動化程度較高的數(shù)控機床等設(shè)備上的導(dǎo)軌等。第十二，油霧潤滑方式。利用干燥的壓縮空氣將潤滑油從噴嘴噴出，形成霧化后送入摩擦表面，并在飽和狀態(tài)下析出，使摩擦表面粘附上一層油膜，起潤滑冷卻作用，可摩擦副的溫度大幅度地降低。用于高速輕載的中小型滾動軸承、齒形鏈、閉式齒輪、高速回轉(zhuǎn)的滾珠絲杠、導(dǎo)軌等。這種方式一般適用于使油霧不易跑掉的密閉腔室。第十三，自吸潤滑方式。利用浸潤在潤滑油中的機械零部件回轉(zhuǎn)形成的負壓進行自吸潤滑，適用于線速度3m/s，軸承間歇不大于0.01mm的精密機床主軸的滑動軸承。第十四，滾輪潤滑方式。借助機械零件轉(zhuǎn)動過程中通過油池，將潤滑油帶到或激濺到需要潤滑的部位，適用于機床導(dǎo)軌。第十四，噴射潤滑方式。利用油泵將高壓潤滑油經(jīng)噴嘴注入潤滑部位，適用于轉(zhuǎn)速較高的滾動軸承。第十五，手動泵壓油潤滑方式。工人借助手動泵間歇地將潤滑油加注到摩擦表面，這種方式潤滑油一般不再循環(huán)使用，適用于需油量少及無需頻繁加油的導(dǎo)軌等。

總結(jié)

機床作為精密而復(fù)雜的機器設(shè)備，會安裝有各種類型的傳動裝置。根據(jù)機床設(shè)備的種類、工作環(huán)境及精密度要求，對潤滑油品的油性抗氧化性、粘度、抗極壓性能等相關(guān)性能都有不同的要求，按需進行選擇合適的潤滑油。機床潤滑方式是結(jié)合機床自動化程度、機床結(jié)構(gòu)、機床工況及精密度這幾方面的要求綜合判斷出結(jié)果，機床潤滑在減輕機械磨擦損耗的同時要起到散熱降溫和吸振減振的作用。因此，機床潤滑在機床使用中使非常重要，能夠保證延長機床精度壽命，進而提高機床整機的壽命。

參考文獻

王潤孝，秦現(xiàn)生.機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997.

章宏甲，黃誼.機床液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.

李佳.數(shù)控機床及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

王侃夫.機床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.