双柱立式车床横梁导轨的粘接修复技术

0 前言

横梁导轨是立式车床的重要部件，它的精度直接影响机床的加工精度。立式车床使用及维护保养不当会造成横梁导轨表面损伤，从而造成机床精度降低甚至无法使用。由于横梁导轨的精度要求高，因此一般修复难度大，时间长。如何在保证机床精度的情况下高效快速的完成修复，恢复机床的使用性能是需要在实践中摸索总结的。本文以C525双柱立式车床横梁导轨为例介绍粘接修复的工艺技术。

1 C525双柱立式车床导轨表面损伤情况

C525双柱立式车床导轨表面拉伤，经过测量，拉伤面积约为 1500mm×50mm,拉伤深度约为 0.5～1mm，沟槽宽度及长度分布不均，严重损坏无法继续使用。

2 C525双柱立式车床横梁导轨修复方案

2.1 修复方案的选择

横梁导轨的修复有以下几个方案：

（1）修磨导轨，去除拉伤部位。

这种方法的优点是处理彻底，修复后能满足较大范围的加工。缺点是修磨后横梁上左、右刀架与卡盘的垂直度必须通过重复配刮来实现，其它相关的滑动表面也必须通过配刮才能实现机械运动的综合精度，因此修复的技术难度大、周期长、费用高，处理不当将造成机床无法继续使用。

（2）焊接修补

焊接修补的优点是相比于修磨导轨周期短，操作相对容易。缺点是焊接时产生的高温会使导轨在补焊过程产生变形，焊接应力不易消除。产生焊接变形后会严重影响导轨的精度，消除焊接变形的难度大，周期长。

（3）刮研拉伤表面

刮研拉伤表面方法的优点是费用低，处理简单。但是刮研只适用于小面积、浅度的拉伤，只能适当减少拉伤的程度，并不能解决导轨大面积拉伤的实质问题，而且在后期的使用过程中拉伤程度会愈发严重。

（4）粘接修复

粘接修复的优点是修理周期短，费用低，能够反复进行粘接，不影响导轨原有精度，不会加剧导轨现有的损伤程度。粘接修复的缺点是使用机床时易碰伤粘接部位，修复部位有一定的寿命，到一定的使用周期后，需重新进行粘接修复。

2.2 修复方案的确定

综合考虑各种修复方案的优缺点，结合本单位的生产实际情况及导轨的损伤情况，决定采用粘接的方法对横梁导轨进行修复。

3 粘接工艺试验

为了确保横梁导轨修复成功进行了模拟粘接对比试验。

3.1 粘接剂的选择

经调研及对各种粘接剂性能对比，选择申新工业WDⅢ铁质修补剂。这种修补剂具有以下特性：

（1）耐磨损，耐腐蚀，修补后颜色可保持与被修补基件一致；

（2）与金属结合强度高，抗压强度 80～120MPa；

（3）固化后可进行车、铣、钻、磨等各类机械加工。

3.2 模拟粘接试块的制备

刨床刨制 800mm×100mm×30mm铸铁块 1件，并按导轨精度要求磨出800mm×100mm的一个平面。在此平面上用刨床模拟拉出与待修导轨相拟的拉伤面，将试样浸入20#机油中48小时取出，此举的目的是模拟导轨面常年表面浸机油的状态。

3.3 首次粘接试验

3.3.1 试验工艺

首次导轨粘接试验按以下工艺进行：

（1）用白布擦洗试块拉伤表面，在拉伤槽内用φ1.5钻头钻小斜孔，间距 10～15mm，深度 1～2mm；

（2）用刷子、白布蘸丙酮反复清洗试块拉伤面，直至沟槽呈银灰色，用丙酮冲洗并刷尽残液；

（3）配制修补剂，A剂和 B剂体积比 3.5：1，充分混合均匀；

（4）用刮板将调匀的修补剂在试样拉伤面先涂少量，用刮板反复按压，充分压入拉伤槽内及工艺斜孔内，刮平表面并留出0.5mm左右加工余量；

（5）用玻璃板覆盖并用重物压制固化48小时（环境温度 19℃）；

（6）除去玻璃进行表面刮研，直至达到导轨刮研精度要求：6～8个点/25mm×25mm。

3.3.2 试验结果：刮至导轨刮研精度要求时沟槽表面粘接料剩余不足25%，第一次粘接试验失败。

3.3.3 失败原因分析

根据试验过程及结果分析出首次试验失败的原因主要有以下几个方面：

（1）固化剂（B剂）偏少。固化剂可缩短固化周期，还能降低固化温度，使固化温度与环境温度更接近；

（2）拉伤面与粘接剂的接触面太少，试块槽面与粘结剂的结合力不足；

（3）粘接表面沟槽处粗糙度不够，造成粘接剂附着力差。

综合以上原因决定进行第二次粘接试验。调整试验工艺：增加固化剂的配比、增大接触面积、增大表面粗糙度，通过这些措施提高粘接剂与导轨的粘接质量。

3.4 第二次粘接试验

3.4.1 试验区域的划分

为了制定出更好的粘接工艺，第二次粘接试验将试块的拉伤面分成四个区域，如图1所示，对这四个区域分别采用不同的处理方法以便对试验结果进行对比：

（1）区域Ⅰ内在沟槽底部每间隔 10mm打1个φ1.5斜孔，深度1mm左右；

（2）区域Ⅱ内用角向磨光机磨出菱形网格，网格间距 10mm，深 1～2mm；

（3）区域Ⅲ内用刮刀在沟槽表面刮出毛刺；

（4）区域Ⅳ内在沟槽表面用样冲冲了密点。

以上四种沟槽表面处理方式都是为了增大粘接剂与模拟试块拉伤表面的结合强度，寻找出最适合的表面处理方法。

图1 粘接试验区域分布图

3.4.2 粘接试验工艺的调整

将粘接剂配比A剂和B剂体积比3.5：1调整为3.5：1.5，将固化时间延长至 60小时，其它试验工艺及步骤同首次粘接试验。

3.4.3 试验结果如表1所示，从表1中可以看出刮至导轨刮研精度要求时区域Ⅲ沟槽表面粘接料保存率达98%～99%，明显高于其它处理表面，可以达到横梁导轨的修复要求。按此制定的工艺可以进行C525立式车床横梁导轨拉伤表面的实际粘接修复工作。

表1 粘接对比试验结果表

4 C525立式车床横梁导轨的修复

C525立式车床横梁导轨粘接修复，刮研至研点6～8个/25mm×25mm时，测量导轨的直线度为0.01/1000mm，从而达到了横梁导轨的精度要求。

4.1 横梁导轨粘接修复后的组装调试

横梁导轨粘接修复后按以下步骤进行组装：

（1）将右刀架装配到横梁上，对镶条进行配刮使镶条滑动面研点达到 6个/25mm×25mm；

（2）对各部分组件进行调试，使其处于最佳运动位置；

（3）在润滑条件下进行左右刀架的自由滑动，观察横梁导轨粘接修复处有无损伤。

4.2 修复后的精度测试

横梁导轨粘接修复后C525双柱立式车床的精度为：

（1）上刀架沿横梁移动时相对于工作台面的平行度公差为0.01/1000mm；

（2）上刀架垂直移动时相对于工作台面的垂直度公差为0.01/300mm；

（3）侧刀架水平移动时相对于工作台面的平行度公差为0.015/500mm；

（4）侧刀架垂直移动时相对于工作台面的垂直度公差为0.01/1000m。

精度检验结果均符合该机床精度标准。

5 结论

C525立式车床横梁导轨粘接修复后运行情况良好，未出现任何故障，能保证生产的正常进行。用粘接修复法可以缩短维修周期，降低维修成本，方法简单易行。通过这次粘接修复试验，说明机床导轨粘接修补是可行的，为机床导轨的粘接修复工作积累了经验，可以在机床维修工作中推广。