隨著石材行業(yè)產(chǎn)品深加工的需要，加工精度在不斷提高，形成對石材機械性能的要求也在不斷提高。為滿足市場的需要，加強開發(fā)適應(yīng)市場的新產(chǎn)品以滿足需求。石材機械中具有代表性的產(chǎn)品橋式切石機以其加工精度高，故障率低，操作方便，適應(yīng)范圍廣而深受廣大用戶的青睞。筆者就橋式切石機中影響加工石材精度關(guān)鍵機械部件橫梁導(dǎo)軌的設(shè)計原則與加工工藝，提出一些個人看法，供同行參加。

　　石材機械橫梁導(dǎo)軌常見的設(shè)計有兩種組合：第一是雙三解形導(dǎo)軌組合。這兩種組合都是開式導(dǎo)軌組合，三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性能隨頂解α的大小而不同，α解越小導(dǎo)向性越好，但是當α角減小時導(dǎo)軌面的當量摩擦系數(shù)越大，通常限三角形導(dǎo)軌的頂角α為90°，對于重型、大型石材機械，由于載荷較大，可取α＝110°～120°。當三角形導(dǎo)軌面有了磨損時，工作臺自動下沉，補償磨損量，矩形導(dǎo)軌具有鋼度高，加工、檢驗和維修都比較方便的特點，但導(dǎo)向性差。雙三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性和精度保持性都高，但是由于超定位，加工、檢驗和維修都比較困難。石材機械工作環(huán)境惡劣，石粉塵、水霧、金剛石顆粒在切削過程中容易飛濺在導(dǎo)軌表面上，由于鋸切屬于重載切削，使得導(dǎo)軌面磨損加劇。目前石材機械仍有部分橫梁采用雙三角導(dǎo)軌設(shè)計，目的是補償導(dǎo)軌磨損，在設(shè)計加工導(dǎo)軌時應(yīng)滿足以下的要求。

       
 

   1、導(dǎo)向精度
　　導(dǎo)軌在空載運動和切削條件下運動時，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度，保證導(dǎo)軌運動的準確度，這是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提。影響導(dǎo)向精度的主要因素有：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度，導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的熱變形等。
　　（1）幾何精度
　　直線運動導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡稱A項精度），導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線精度（簡稱B項精度），兩導(dǎo)軌面間平行度也叫扭曲（簡稱C項精度），在A、B兩項精度中都規(guī)定了導(dǎo)軌在每米長度上的直線度和導(dǎo)軌全長的直線度，在C項精度中，規(guī)定了導(dǎo)軌在每米長度上和導(dǎo)軌全長上，兩導(dǎo)軌面間在橫向每米長度上的扭曲值。上述A、B、C三項精度的公差，可參考有關(guān)機床精度檢驗標準。
　　（2）接觸精度
　　精刨、磨削和刮研的導(dǎo)軌表面，接觸精度按JB2278-78的規(guī)定，采用著色法進行檢查，用接觸面所占百分比或25×25（mm）面積內(nèi)的接觸點數(shù)來衡量。

　　   2、精度保持性
　　精度保持性主要是由導(dǎo)軌的耐磨性決定的，它與導(dǎo)軌的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌和材料、工藝方法以及受力情況等有關(guān)。另外，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的殘余應(yīng)力也會使導(dǎo)軌發(fā)生蠕變而影響導(dǎo)軌的精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨損，提高耐磨性以保持精度是提高機床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一，也是科學(xué)研究的一大課題。提高耐磨性的因素有很多，提高耐磨性應(yīng)從設(shè)計、工藝、材料、熱處理、使用等各方面綜合考慮。這里主要從設(shè)計角度來進行分析。從設(shè)計的角度提高耐磨性的基本思路是：盡量爭取無磨損；在無法避免的磨損時盡量爭取少磨損、均勻磨損、以及磨損后能夠補償，以便提高使用期限。

    3、先談?wù)劆幦∩倌p
　　（1）降低壓強
　　降低壓強可減少單位面積上承受的摩擦力，可采用加大接觸面和減輕負荷來降低壓強。例如：提高導(dǎo)軌面的直線度和細化表面粗糙度，可增強實際接觸的面積，適當加寬導(dǎo)軌面和加長動導(dǎo)軌的長度，也可加大接觸面，但必須與動導(dǎo)軌所在的支撐件的剛度相適應(yīng)。否則受載后變形大，接觸不均，增大局部壓強，導(dǎo)軌雖寬雖長也不起作用。此外，導(dǎo)軌加長加寬也會增加工藝上的困難，減輕導(dǎo)軌的負荷還可采用卸荷的辦法。
　?。?）降低摩擦系數(shù)
　　用滾動摩擦副代替滑動摩擦副，則摩擦系數(shù)大大降低，磨損可大為減少，但目前在石材機械中使用較少。在滑動副中，正確選擇潤滑油，使摩擦性質(zhì)成為混合系數(shù)，也可減低摩擦系數(shù)。此外還要注意保持潤滑油的清潔，不清潔的潤滑油會導(dǎo)致過大的磨料磨損，循環(huán)潤滑不僅能保證足夠的潤滑油而且還能起能冷卻和沖洗作用。為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌面上均勻分布，保證充分的潤滑效果，必須在導(dǎo)軌面上開出油溝。正確選擇潤滑油的黏度可有效地降低摩擦系數(shù)。導(dǎo)軌潤滑油的黏度可根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤滑方式選擇，例如：低載花（壓強〈0.1MPa）高，中速的中、小型石材機械進給導(dǎo)軌，可采用20＃機械油；中等載荷（壓強〉0.2MPa）的中、低速機械導(dǎo)軌（大多數(shù)機械的進給導(dǎo)軌屬此條件）可采用30＃機械油或40＃機械油；重型機械（壓強〉0.4MPa）的低速導(dǎo)軌，可用40＃、50?；?0＃機械油；易被臟物污染的導(dǎo)軌，應(yīng)采用黏度較低的潤滑油，以免臟物聚集而損壞導(dǎo)軌。
　?。?）正確選擇摩擦副的材料和熱處理
　　適當選擇摩擦副的材料可降低摩擦系數(shù)，熱處理可提高抗磨損能力。
　?。?）加強防護
　　加強防護是提高摩擦副耐磨性的有效措施，可避免灰塵、磨料屑、水霧等進入摩擦副，防止或減少導(dǎo)軌副磨損的重要方法之一，就是對導(dǎo)軌進行防護。據(jù)統(tǒng)計，有可靠防護裝置的導(dǎo)軌，比外露導(dǎo)軌的磨損量可減少60％左右。在設(shè)計和選定導(dǎo)軌的防護裝置時，應(yīng)考慮下列要求：最好能使導(dǎo)軌面封閉起來，與各種磨料隔絕；如果不能封閉，防護裝置應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹底地排除，以防進入摩擦副；裝置應(yīng)有防冷卻液浸蝕的能力；在結(jié)構(gòu)上應(yīng)便于裝卸以保證清洗導(dǎo)軌方便，還應(yīng)具有一定的強度和剛度，尤其是重型機械的導(dǎo)軌防護裝置更應(yīng)注意。此外，還要考慮制造容易，成本低，壽命長外形美觀等因素，現(xiàn)介紹幾種常用的防護方法。
　　刮板式
　　這種方法能刮除落在導(dǎo)軌上面上的塵屑，屬于間接的防護裝置。
　　蓋板式
　　蓋板式防護裝置多數(shù)是將蓋板固定在動導(dǎo)軌的兩端，當工作臺移動時，蓋板把將要外露的導(dǎo)軌面蓋住，以防止切屑掉在導(dǎo)軌面上，這種裝置通常與刮板式防護裝置同時采用。

伸縮式
　　當動導(dǎo)軌移到極限位置時，一側(cè)的防護板全部拉開，另一側(cè)全部迭起。這種裝置可以把導(dǎo)軌面全部封閉，在兩層蓋板之間還有橡膠或塑料墊，因而防護可靠。還有一種手風(fēng)琴式伸縮防護裝置，一般用皮革，帆布或塑料（人造革）制成，結(jié)構(gòu)較簡單，防護效果好，但容易損壞壽命短，成本也較高。
　?。?）其次是爭取均勻磨損
　　磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞艽?，例如橫梁導(dǎo)軌，如果磨損是均勻的，則對加工精度一般影響不大，而且可以補償。磨損不均勻的原因主要有兩個：在摩擦面上壓強分布不均，各個部分的使用機會不同。爭取均勻磨損有如下措施：力求使摩擦面上的壓強均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能對集中載荷對稱，盡量減少扭矩和顛覆力矩；保證支撐件有足夠的剛度；回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌不宜太寬，以免線速度相差太大；摩擦副中全長上使用機會不均的那一件硬度應(yīng)高一些。
　?。?）還有一點是磨損后應(yīng)能補償磨損量
　　磨損后間隙變大了，設(shè)計時應(yīng)考慮在構(gòu)造上能補償這個間隙，補償方法可以是自動的連續(xù)補償，也可以是定期的人工補償。自動連續(xù)補償可以靠自重，例如三角形和V形導(dǎo)軌，定期的人工補償可用粘貼聚四氟乙烯塑料，閉式導(dǎo)軌靠調(diào)整壓板等。
　　常見的磨損形式有以下幾種：
　?。?）磨料或硬粒的磨損
　　這種磨損經(jīng)常發(fā)生在邊界摩擦和混合摩擦狀態(tài)。相對滑動的摩擦副之間的磨料（或硬粒）主要來源于：微觀狀態(tài)下不平的摩擦表面高點，在相對運動中被剪切下來而留在摩擦面之間，隨著潤滑油的進入導(dǎo)軌面間的硬顆粒；由于防護不好使落在導(dǎo)軌面上的切屑微粒進入摩擦副之間，在摩擦副之間微粒的受力可分解為垂直于摩擦面和沿摩擦面運動方向的兩個分力，垂直分力將磨料壓向金屬表面，力越大和磨粒越硬時，被壓入得越深；沿摩擦面的分力，將使磨粒與金屬表面產(chǎn)生相對滑動，“切削”導(dǎo)軌面，使摩擦面產(chǎn)生“劃傷”或出現(xiàn)“溝痕”。磨料的硬度越高，相對滑動速度越大，壓強越大，對摩擦副的危害也越大。磨料磨損是難以避免的，只能盡量減少。因此，設(shè)計時應(yīng)盡量提高支撐導(dǎo)軌的硬度，并限制P*V（壓強與速度的乘積）值不超過材料的許用值。
　?。?）粘著磨損或咬焊
　　粘著磨損也稱為分子——機械磨損，當兩個摩擦表面相互接觸時，在高壓強下材料產(chǎn)生塑性變形，相對運動時的摩擦，又使表面層的氧化膜破壞，在新暴露出來的金屬表面之間就會產(chǎn)生分子之間的相互吸引與滲透，使接觸點粘結(jié)而發(fā)生咬焊。接觸面的相對運動又要將咬焊點拉開，就造成撕裂性破壞。咬焊是不允許發(fā)生的，為避免這種情況，設(shè)計時除應(yīng)正確選擇材料、硬度和控制最大壓強外，還必須正確規(guī)定滑動面的平面誤差、表面粗糙度或接觸點的數(shù)量。
　　   4、低速運動平衡性
　　當動導(dǎo)軌作低速運動或微量位移時，應(yīng)保證導(dǎo)軌運動的平衡性，即不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。低速運動平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及傳動導(dǎo)軌運動的傳動系統(tǒng)的剛度等有關(guān)。石材機械在使用過程中常會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，看待會破壞運動的均勻性，影響機械的加工精度、定位精度和增大表面粗糙度，甚至?xí)a(chǎn)生廢品或使機械不能正常工作，在石材機械中常常會遇到這種情況。

　對于爬行運動現(xiàn)象機理的認識到目前為止尚未完全一致。這里只介紹一種較為普遍的看法，認為爬行運動是一種很復(fù)雜的摩擦自激振動現(xiàn)象，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因在于摩擦面上摩擦系數(shù)的變化和傳動機構(gòu)的剛度不足。爬行包括時慢時快及時走時停現(xiàn)象。
　　產(chǎn)生爬行的原因可歸納為以下幾點：
　　（1）當摩擦副處于邊界摩擦?xí)r，存在靜動摩擦系數(shù)之差，而且動摩擦系數(shù)又隨滑動速度的增加而降低，這就可能使系統(tǒng)具有負阻尼或零阻尼；
　?。?）運動件的質(zhì)量越大，因而具有較大的慣性；
　?。?）當移動件的質(zhì)量，摩擦副摩擦面間的摩擦性質(zhì)和傳動機構(gòu)的剛度一定時，在移動速度降低到一定值后，就會產(chǎn)生看待，這個值就稱為爬行的臨界速度；
　?。?）傳動件的剛度不足。
　　   消除看待的措施有以下幾點：
　　   在設(shè)計低速運動機構(gòu)時，首先應(yīng)估計其臨界速度，如果所設(shè)計的機構(gòu)的最低速度低于臨界速度，就應(yīng)采取措施降低其臨界速度，其措施有：減少靜、動摩擦系數(shù)之差和改變動摩擦系數(shù)隨速度變化的特性，提高傳動機構(gòu)的剛度；提高阻尼比以及降低移動件的質(zhì)量。
　　   采用卸荷導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。采用卸荷導(dǎo)軌后，移動件的一部分重量由卸荷裝置承擔(dān)。如果采用靜壓導(dǎo)軌，則導(dǎo)軌面被油層完全隔開，摩擦力就是油層間的剪切力，摩擦系數(shù)很小，而且靜、動摩擦系數(shù)實際上沒有什么差別。
　　   采用減摩材料為了防止爬行，可在導(dǎo)軌表面鑲裝酮片、塑料板或其它減摩材料制成的導(dǎo)軌板，塑料也可噴涂或涂布。
　　   采用導(dǎo)軌油以上各種方法雖然都能消除看待，但構(gòu)造都比較復(fù)雜，采用導(dǎo)軌油有可能在完全不改動原有滑動導(dǎo)軌構(gòu)造的條件下消除爬行現(xiàn)象，靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)以及低速時摩擦系數(shù)隨速度的增加而降低的原因之一，是在邊界摩擦狀態(tài)下，運動件停止或低速運動時，油膜被擠破，發(fā)生金屬的直接接觸。導(dǎo)軌油內(nèi)加入極性劑，增加了油性，使油分子緊緊吸附在導(dǎo)軌面上，運動件停止后油膜也不會擠破，采用較高標號的導(dǎo)軌油還由于油的黏度較大，黏性阻尼也較大，因而有利于縮短過渡過程。

   提高傳動機構(gòu)的剛度（縮短傳動鏈和采用大降速比的傳動件也利于提高傳動機構(gòu)的剛度）。
　　驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計位置盡可能保證兩導(dǎo)軌摩擦力矩基本一致，保證受力平衡性。
　　動導(dǎo)軌與靜導(dǎo)軌接觸面積通過刮研達到設(shè)計要求。
　　如果以上幾種防止爬行的辦法中，單獨采用一種難以奏效，也可以幾種方法聯(lián)合使用。例如：適當提高傳動件的剛度，導(dǎo)軌鑲裝減磨材料，使用導(dǎo)軌油并適當提高供油壓強，使導(dǎo)軌部分卸荷。
　　 5、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好
　　設(shè)計時要注意使導(dǎo)軌的制造和維護方便，刮研量少，如果是鑲裝導(dǎo)軌，則應(yīng)盡量作到更換容易。導(dǎo)軌精加工的方法有精刨（或精銑）、磨削和刮研等幾種。精刨可以滿足不淬火的普通精度的機械精度導(dǎo)軌和幾何精度要求，并能達到較小的表面粗糙度而且成本低，生產(chǎn)率高。用磨削的辦法精加工導(dǎo)軌面能夠達到較高的精度和較小的表面粗糙度，生產(chǎn)率高，而且是加工淬硬導(dǎo)軌的惟一辦法，磨削最初只用于精加工支撐導(dǎo)軌，與其配合的動導(dǎo)軌則采用配刮，近來動導(dǎo)軌也可以配磨，甚至已試驗在互換。導(dǎo)軌的磨削方式有周邊磨削和端面磨削兩種。周邊磨削與端面磨削相比，質(zhì)量好、生產(chǎn)率高、表面紋理美觀因此正逐漸取代端磨。刮研可以達到最高精度，同時還具有變形小、接觸性好表面可以存有油的優(yōu)點，它的缺點是勞動強度大、生產(chǎn)率低、而且不能加工淬硬性導(dǎo)軌。