减少机床导轨淬火变形的措施

赵慧丽 来彦玲 朱彦军

（1.安阳工学院机械工程学院，河南 安阳 455000；2.安阳鑫盛机床有限公司制造部，河南 安阳 455000）

减少机床导轨淬火变形的措施

赵慧丽1来彦玲1朱彦军2

（1.安阳工学院机械工程学院，河南 安阳 455000；2.安阳鑫盛机床有限公司制造部，河南 安阳 455000）

现场跟踪检测了导轨淬火前后的导轨变形情况，较全面地分析了影响机床导轨淬火变形的因素，指出材质不均匀、加工工艺不合理、淬火方法不当为影响导轨淬火变形的主要因素；制定了加强毛坯检查、加高刨削时的垫片厚度、使用正反双向淬火方法的对策来减少淬火变形。通过跟踪检测对策实施后的淬火变形情况，证明这些对策对减少淬火变形有效。

机床导轨；淬火；变形

机床导轨是机床得以运动自如的重要组成部分，机床的不断运动决定了机床导轨要有足够的硬度才不会轻易损坏，机床导轨淬火，可以提高导轨的硬度，大大提高了机床导轨的使用寿命，也在一定程度上提高了机床的生产效率。但在对导轨淬火时，由于热应力和组织应力的综合影响，导轨面不可避免的产生一定的卷曲变形量，这种变形量直接影响了下道工序—磨序的加工。导轨淬火的质量直接影响了床身的质量，制约了生产，机床导轨淬火已经成为不少机床企业床身加工中的瓶颈问题。

1 分析问题

要想解决导轨变形的问题，必须找出导致变形的原因才能加以解决。为了找到导轨淬火变形的原因，从人员、设备、材料、方法四个方面展开了讨论和分析，并找到了7条末端因素，如图1所示。根据引起导轨变形的因素，进行排查。

图 1 影响淬火变形的因素图

根据多年的淬火经验得知，刨床的加工质量直接影响了床身的淬火变形，因此查看了龙门刨床和淬火机的设备日常保养记录、设备的一级保养计划和床身的精度检查记录。经检查刨床精度符合设备技术要求、设备保养好，不会影响床身的加工。查看了床身的加工方法及淬火加工方法，发现床身加工有完整的加工指导文件；淬火加工有详细的操作规程。调查了刨床操作工和淬火机操作工的培训情况，发现操作人员都进行过机加工技术培训，培训内容广泛，理论考试合格率为100%并且都接受过岗位培训。因此，设备无定期保养、无操作的规定细则、未进行岗位培训判定为非主要因素。

材质不均匀就容易形成床身组织的疏松和有硬点的出现。如果床身材质疏松，说明床身的硬度低，淬火时，需要的加热电流就大，而加热电流大，淬火温度就要求高，这样引起的淬火变行就大[2]。如果床身出现硬点，淬火时，容易把淬火面淬裂，引起床身废品。现场测定床身硬度，发现导轨面上有的地方硬度低，说明有组织疏松现象。因此，材质不均匀判定为主要影响导轨淬火变形的主要因素。

按加工工艺要求，半精刨床身时，床身中间应该鼓0.6-0.8 mm以上，而实际测量的数据平均值仅为0.5mm左右（图1）。现场检查床身的加工情况，操作工按工艺要求在床身两端各垫厚1.5mm垫片，按1.5mm垫片加工床身，床身中间的变形量不能达到工艺要求，床身淬火时会产生大的变形量。因此，加工工艺不合理判定为主要因素。

现场查看床身的装夹情况时，发现床身两端都垫垫片，操作工在床身中间悬空点用大压板压紧工件。加工结束后，松开大压板，床身导轨面能出现鼓的趋势，符合工艺文件要求。因此，工件压紧位置不对不是主要因素。

导轨淬火采用中频感应淬火，淬火时感应器不动，工件随床身工作台移动。根据淬火经验得知：在床身尾部由于温度的瞬间升高，尾部向上发生卷曲变形，随着加热和冷却的进行，床身内部组织发生了变化，同时产生的内应力和热应力的综合作用，直接造成床身导轨面的变形。到床身头部由于温度的聚集，也同样造成头部的卷曲变形。跟踪检测了10台淬火床身，平均变形量在3mm左右，比淬火前增加了3.5mm，这种单方向不间断淬火，能引起较大的淬火变形量因此，淬火加工方法为主要因素。

经过对7条末端因素的分析讨论，最终确定了三条影响淬火变形的主要原因，即：床身材质不均匀，加工工艺不合理，及淬火方法不当。

2 制定对策

2.1 加强毛坯检查，提高铸件质量。加强床身（毛坯）的入厂检验，发现床身铸件问题要做好记录，及时通知铸造厂家，让铸造厂家及时了解问题和解决问题并及时整改。

2.2 制定合理的加工工艺，提高床身的加工质量。刨床加工极为重要，因为淬火变形1/3的因素是有刨削加工引起的，在刨削加工中，尽可能让床身导轨面中间出现鼓的趋势大点，这样就可以抵消部分淬火变形量。具体措施是：改进加工工艺，在床身的首尾两端，由原来垫1.5mm垫片改成垫3mm的垫片，床身中间再用压板将工件压紧在工作台上，当床身加工完成后，松开压板，由于作用力和反作用力的关系，床身中间会形成反弹，形成床身中间向上鼓的趋势。

图 2 导轨的大山与小山

2.3 改变淬火方法，减少淬火变形量。制作正反双向感应器，床身淬火时从床身中间向两端分别淬火，这样就可以抵消一部分淬火变形量。先淬大山（如图2所示）和大山平面，再淬小山（如图2所示）和小山平面，加热在前，冷却在后，冷却水直接由感应器喷射。

3 实施效果

经过半年多的对策实施，对入厂的整体六五长床身的铸件质量跟踪检测，共跟踪检测了25台长床身，材质疏松的为一台，硬度不合格的没有，铸件质量有了明显的改善。

采用新的加工工艺，床身形状明显地发生了改变，床身导轨中间由原来+0.5mm增加到了+0.99mm。

检测了多台床身的淬火变形情况，并和使用对策前进行了对比，淬火变形量平均减少了2.0mm，该措施对减小淬火变形有效。

[1]庄爱华，吴镜.浅析床身导轨加工工艺的改进[J].机电工程技术，2011（6）：132-133.

[2]朱裕华.细长钢导轨的淬硬变形控制[J]，制造技术与机床，1998（9）：37-38.

TG156.33

A

1671-0037（2014）04-61-1.5

赵慧丽（1979-），女，硕士研究生，讲师，研究方向：机械制造工艺、材料的制备及性能检测。