CN109187328A - 一种导轨电化学腐蚀磨损的试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导轨电化学腐蚀磨损的试验方法，获取至少三套相同配置的导轨测试试验台，包括台架，安装在台架上的导轨和丝杠螺母机构，安装在导轨上的托板，用于驱动的动力系统，用于检测导轨运动件位置的直线光栅传感器，以及用于给托板进行加载的加载装置；试验前，分别检测并记录各导轨直线度；试验时，采用不同浓度的盐水对导轨进行间歇式喷雾，并通过动力系统驱动所述托板运动，直到达到设定试验时间，分别检测各导轨直线度，并与记录的导轨直线度进行比较，检测不同浓度的盐水对导轨直线度的影响。本发明具有能够对导轨的电化学腐蚀磨损进行模拟，分析不同浓度的盐水对导轨电化学腐蚀磨损的影响程度，便于制定针对性的防护措施等优点。

Description

一种导轨电化学腐蚀磨损的试验方法
技术领域
本发明涉及试验技术领域，特别的涉及一种导轨电化学腐蚀磨损的试验方法。
背景技术
导轨广泛应用于生活和工业领域，特别是在数控机床中得到重要的应用，为数控机床零部件提供支承和导向的作用，是保障数控机床有效运行的关键零部件。导轨质量特性的好坏直接影响数控机床的运行性能，研究导轨的质量特性是确保数控机床性能的关键。导轨在数控机床中主要提供进给运动，使得运动件按导轨给定方向做往复运动，结合数控机床的其他运动实现规定的功能。导轨在数控机床中的应用主要有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨，其中滚动导轨得到越来越广泛的应用。导轨主要由导向支承件和运动件组成，导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动，运动件的作用是作为运动部件运动或者与运动部件固联并与运动部件一起运动，是实现导轨运动的载体。
对数控机床导轨的故障分析表明，磨损后的导轨对导轨的精度、精度保持性、平稳性和抗震性等有较大影响，严重降低了导轨的运行性能，特别是在潮湿的空气环境下会加速导轨的磨损。潮湿的空气使得导轨面和润滑剂含有一定的水分，钢铁材料制成的导轨在潮湿的环境下会发生电化学反应，使得导轨面发生电化学腐蚀，进而导致导轨面金属材料的损失，在力和运动的作用下不仅增大了通过润滑剂的电流使得电化学反应加速，而且挤压、撕拉导轨接触面使得导轨磨损加剧，从而形成导轨电化学腐蚀磨损。
钢铁材料在潮湿、含盐分环境下(中性溶液环境下)的电化学腐蚀原理如下：铁元素失去电子变为二价铁离子，在溶液中结合氢氧根离子生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在含氧环境中被迅速氧化为氢氧化铁，氢氧化铁失水形成红棕色的氧化铁粉末，而溶液中含盐(含氯化钠)增加了溶液的电导率，使得通过溶液的电流增大，提高了电化学反应的速度，增加了钢铁材料的电化学腐蚀速度。溶液的温度、浓度、PH值、含氧量以及流速等都会影响钢铁材料的电化学腐蚀速度。
在沿海地区，海风将潮湿、含盐分的空气带向陆地，使得沿海地区企业中的数控机床导轨的导轨面、润滑剂含有一定的盐水，含盐水的导轨面和润滑剂加速钢铁材料导轨的电化学腐蚀，使得铁元素失去电子变成二价铁离子进入含盐水的导轨面和润滑剂中，在空气中被进一步氧化、失水最终生成红棕色氧化铁粉末。在力和相对运动的作用下使得导轨面电化学腐蚀加剧，进而加速导轨面的磨损，只有在了解不同盐水浓度对导轨电化学腐蚀磨损所产生的影响的前提下，才能够针对性地制定出防护措施。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够对导轨的电化学腐蚀磨损进行模拟，分析不同浓度的盐水对导轨电化学腐蚀磨损的影响程度，便于制定针对性的防护措施的导轨电化学腐蚀磨损的试验方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种导轨电化学腐蚀磨损的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：A、获取至少三套相同配置的导轨测试试验台，包括台架，安装在台架上的导轨和丝杠螺母机构，安装在导轨上的托板，所述托板与所述丝杠螺母机构的螺母连接；还包括用于驱动所述丝杠螺母机构的动力系统，用于检测导轨运动件位置的直线光栅传感器，以及用于给托板进行加载的加载装置；B、试验前，分别检测并记录各所述导轨测试试验台的导轨直线度；C、试验时，采用不同浓度的盐水对各所述导轨测试试验台的导轨进行间歇式喷雾，并通过动力系统驱动所述丝杠螺母机构带动所述托板运动，直到达到设定试验时间，分别检测各所述导轨测试试验台的导轨直线度，并与各自在步骤B中记录的导轨直线度进行比较，检测不同浓度的盐水对导轨直线度的影响。
进一步的，所述步骤A中，所述导轨测试试验台还包括直流电源系统，所述直流电源系统的正极和负极分别连接在导轨的支承件和运动件上；所述步骤C中，试验时，采用直流电源系统对导轨进行通电。
进一步的，所述步骤A中，所述导轨测试试验台还包括用于对导轨进行加热的加热系统；所述步骤C中，试验时，采用加热系统对导轨进行加热，使导轨均匀受热。
进一步的，所述步骤C中，先进行快速进给模拟测试，再进行切削进给模拟测试；快速进给模拟测试时，所述加载装置对托板的加载力为0N，所述动力系统驱动所述丝杠螺母机构带动所述托板以速度V1在导轨上以最大工作行程L往复运动，持续运行时间为t1；切削进给模拟测试时，所述加载装置对托板施加所述导轨在机床上运行时的最大负载F，所述动力系统驱动所述丝杠螺母机构带动所述托板以速度V2在导轨上以最大工作行程L往复运动，持续运行时间为t2。
综上所述，本发明具有能够对导轨的电化学腐蚀磨损进行模拟，分析不同浓度的盐水对导轨电化学腐蚀磨损的影响程度，便于制定针对性的防护措施等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：对型号为YKS7225磨齿机Z轴MV导轨电化学腐蚀磨损试验方法，包括三套以下试验设备，分别标记为设备一、设备二和设备三，每套试验设备包括：一台试验台体，用于安装各零部件和各系统装置；一副(两条)MV导轨(滚针导轨)，包括导向支承件和运动件；一套丝杆螺母装置，用于将转动转化为移动；一套托板装置，用于与导轨运动件连接、与丝杆螺母装置的螺母连接和作为接受加载力的载体；一副直线光栅传感器，用于检测导轨运动件的位置；一套动力和控制系统，用于给导轨运行提供动力和控制；一套加热系统，用于给导轨加热；一套直流电源系统，用于给导轨外加直流电加速电化学腐蚀；一套盐水喷雾系统，用于给导轨提供含盐水的运行环境；一套施力装置，用于给导轨加载；一套电气系统，用于给直线光栅传感器、动力和控制系统、加热系统、盐水喷雾系统和施力装置提供电源。设备一、设备二和设备三共用一台水平仪，用于测量导轨面的直线度。
试验时，先进行快速进给模拟测试，再进行切削进给模拟测试：
(1)快速进给运动实施步骤：在设备一、设备二和设备三中，分别将检验合格的一副MV导轨(滚针导轨)、动力和控制系统、加热系统、直流电源系统、喷雾系统、施力装置和供电系统安装于试验台体上，在安装过程中应保证试验台的稳定性和通风性，并保证清洁安装，导轨安装应保证添加了润滑剂，加热系统的安装应保证两导轨受热均匀，直流电源系统的安装应保证导轨的支承件接电源正极和运动件接电源负极，盐水喷雾系统的安装应保证盐水均匀喷雾导轨，施力装置的安装应保证加载的力均匀施加于导轨，试验台各零部件和系统装置的安装应保证在导轨运行过程中不会发生干涉，并给导轨添加润滑剂。安装、检查无误后，调试好设备一、设备二和设备三试验台各系统装置保障试验台能实现给定的功能，使得设备一、设备二和设备三试验台各系统装置按照给定的指示工作，在快速进给运动过程中设备一、设备二和设备三运行条件如下：环境条件：环境温度为10～40℃，湿度为35％～70％RH，通风性良好；应力条件：导轨平稳运行的速度为V1，导轨负载为0N，导轨运行行程(最大工作行程)为L，加热系统的电热板温度为T，直流电源电压为U，设备一喷雾系统喷雾盐水浓度为0，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率为N，设备二喷雾系统喷雾盐水浓度为C1，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率为N，设备三喷雾系统喷雾盐水浓度为C2，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率为N；然后按照快速进给运行条件启动设备一、设备二和设备三所需的系统装置，并保证设备一、设备二和设备三的运行时间为t1；
更具体地说，上述步骤(1)中应力条件：润滑剂采用重载润滑脂；导轨平稳运行的速度V1为80mm/s；导轨运行行程(最大工作行程)L为240mm；加热系统的电热板温度T为100℃，直流电源电压U为24V，设备一喷雾系统喷雾盐水浓度为0，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率N为5min/h(即每小时喷雾5分钟)，设备二喷雾系统喷雾盐水浓度C1为3.5％，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率N为5min/h(即每小时喷雾5分钟)，设备三喷雾系统喷雾盐水浓度C2为5％，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率N为5min/h(即每小时喷雾5分钟)；设备一、设备二和设备三的运行时间t1为8h；
当试验台运行时间达到t1，则停机，进行下述步骤(2)：
(2)切削进给运动实施步骤：调试好设备一、设备二和设备三试验台各系统装置保障试验台能实现给定的功能，使得设备一、设备二和设备三试验台各系统装置按照给定的指示工作，在切削进给运动过程中设备一、设备二和设备三运行条件如下：环境条件：环境温度为10～40℃，湿度为35％～70％RH，通风性良好；应力条件：导轨平稳运行的速度为V2，导轨运行的负载(最大负载)为F，导轨运行行程(最大工作行程)为L，加热系统的电热板温度为T，直流电源电压为U，设备一喷雾系统喷雾盐水浓度为0，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率为N，设备二喷雾系统喷雾盐水浓度为C1，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率为N，设备三喷雾系统喷雾盐水浓度为C2，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率为N；然后按照切削进给运行条件启动设备一、设备二和设备三所需的系统装置，并保证设备一、设备二和设备三的运行时间(更换润滑剂的时间)为t2；
更具体地说，上述步骤(2)中各应力条件：导轨平稳运行的速度V2为0.2mm/s，导轨运行的负载(最大负载)F为1200N,导轨运行行程(最大工作行程)L为240mm，加热系统的电热板温度T为100℃，直流电源电压U为24V，设备一喷雾系统喷雾盐水浓度为0，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率N为5min/h(即每小时喷雾5分钟)，设备二喷雾系统喷雾盐水浓度C1为3.5％，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率N为5min/h(即每小时喷雾5分钟)，设备三喷雾系统喷雾盐水浓度C2为5％，喷雾系统采用间歇式喷雾，其频率N为5min/h(即每小时喷雾5分钟)；设备一、设备二和设备三的运行时间t2为400h；
当试验台运行时间达到t2，则停机，分别检测设备一、设备二和设备三导轨的导轨面直线度，并分别与各导轨面的起始直线度进行对照，检验在不同的盐水浓度下导轨面直线度的衰退状况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种导轨电化学腐蚀磨损的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、获取至少三套相同配置的导轨测试试验台，包括台架，安装在台架上的导轨和丝杠螺母机构，安装在导轨上的托板，所述托板与所述丝杠螺母机构的螺母连接；还包括用于驱动所述丝杠螺母机构的动力系统，用于检测导轨运动件位置的直线光栅传感器，以及用于给托板进行加载的加载装置；
B、试验前，分别检测并记录各所述导轨测试试验台的导轨直线度；
C、试验时，采用不同浓度的盐水对各所述导轨测试试验台的导轨进行间歇式喷雾，并通过动力系统驱动所述丝杠螺母机构带动所述托板运动，直到达到设定试验时间，分别检测各所述导轨测试试验台的导轨直线度，并与各自在步骤B中记录的导轨直线度进行比较，检测不同浓度的盐水对导轨直线度的影响。
2.如权利要求1所述的导轨电化学腐蚀磨损的试验方法，其特征在于，所述步骤A中，所述导轨测试试验台还包括直流电源系统，所述直流电源系统的正极和负极分别连接在导轨的支承件和运动件上；所述步骤C中，试验时，采用直流电源系统对导轨进行通电。
3.如权利要求1所述的导轨电化学腐蚀磨损的试验方法，其特征在于，所述步骤A中，所述导轨测试试验台还包括用于对导轨进行加热的加热系统；所述步骤C中，试验时，采用加热系统对导轨进行加热，使导轨均匀受热。
4.如权利要求1所述的导轨电化学腐蚀磨损的试验方法，其特征在于，所述步骤C中，先进行快速进给模拟测试，再进行切削进给模拟测试；快速进给模拟测试时，所述加载装置对托板的加载力为0N，所述动力系统驱动所述丝杠螺母机构带动所述托板以速度V1在导轨上以最大工作行程L往复运动，持续运行时间为t1；切削进给模拟测试时，所述加载装置对托板施加所述导轨在机床上运行时的最大负载F，所述动力系统驱动所述丝杠螺母机构带动所述托板以速度V2在导轨上以最大工作行程L往复运动，持续运行时间为t2。
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