[实用新型]一种凹凸间隔分布微织构复合导轨

说明书

本实用新型公开了一种凹凸间隔分布微织构复合导轨，涉及机床导轨表面处理技术领域。本实用新型包括导轨基体、微凹坑织构阵列和微凸起织构阵，所述微凹坑织构阵列与微凸起织构阵相邻间隔排列设于实施导轨基体的导轨表面上，在微凹坑形貌阵列加工有沿导轨长度方向的连接单个微凹坑形貌的微沟槽。本实用新型进一步提升导轨工作表面润滑性能，通过降低临界爬行速度提高机床的运行稳定性，减少磨损，抑制机床/导轨爬行现象。

技术领域

本实用新型涉及一种机床导轨表面处理技术，经激光微加工工艺，在机床导轨表面形成微凹坑织构与微凸起织构阵列间隔分布，且沿机床运动方向分布有连通微凹坑的微沟槽形貌，导轨表面全程分布有呈三角函数形状的宏观布油槽，具体涉及一种表面微织构导轨技术在机床产业中的应用。

技术背景

随着科技的进步，复杂精密零件需求量显著增加，精密机床在机械制造业中的地位举足轻重。机床导轨是整机关键组成部分，其性能直接影响到加工精度和机床寿命。机床导轨常见缺陷包括导轨接触面积大，油膜分布不均，粘着磨损增加导轨面处于边界润滑状态，磨损加剧动压或静压导轨表面，油膜又过厚，导轨浮起过高，被加工表面粗糙度增加，精度降低润滑油中混入灰尘或切屑，造成导轨面的擦伤和磨损由于润滑油分布不均匀，摩擦力发生突变发生爬行现象。导轨表面粗糙度异常、存在的磨损颗粒、发生粘着、导轨瞬间启动等都会导致爬行，但归根结底，摩擦力的突然变化是爬行现象的主要因素。

中国专利CN104551701A公开了一种复合微织构导轨，在导轨工作表面加工有序分布的微凹坑与微凸肩构成的复合形貌。虽然微凸肩的存在降低了静摩擦系数和动、静摩擦系数差，一定程度上抑制了爬行现象，但微凸肩使得机床与导轨间存在空隙导致微凹腔内的储油难以被带出形成完整的润滑膜，不具备实际解决技术问题的意义，反而使工作表面易磨损。此外在实际加工过程中既带有凹陷又带有凸起形貌的单一织构的成品率低，加工难度大，成本高。

为解决单一织构复合形貌加工困难，微凹坑储油、供油功能难以发挥，以及润滑油流动困难的问题，本实用新型采用激光在静导轨工作表面加工出微凹腔与微凸起织构单一形貌间隔分布的表面形貌，并在沿机床运动方向加工有连通微凹坑织构的微沟槽形貌，促进润滑油流动更为均匀的分布在整个导轨工作表面，有效发挥微凹坑的储油、供油功能，从而改善润滑性能，抑制爬行现象。

发明内容

本实用新型主要针对导轨工作表面易磨损和产生爬行现象，而具有复合形貌的单一织构难加工，且部分形貌织构功能受到限制，润滑油难以流动到贫油区域的问题，提出了一种凹凸间隔分布微织构复合导轨。

本实用新型采用的技术方案是在导轨承载及相对运动表面加工分布规则的凹凸间隔分布微织构复合，所述凹凸间隔分布微织构复合为微凹坑阵列和微凸起阵列等间距彼此相间隔排列，并在微凹坑形貌阵列加工有沿导轨长度方向的连接单个微凹坑形貌的微沟槽。同时在导轨表面沿导轨长度方向全程分布有宏观布油槽，所述布油槽的形状为三角函数曲线。

上述方案中，所述微凹坑形貌的几何参数为：凹坑直径d=20-500um，凹坑深度h=1-50um，形貌间距k1=100-2000um，形貌面积占有率为S1=1%-40%，面积占有率为微凹坑的面积之和与微凹坑织构阵列的所占面积之比。所述微凸起织构形貌的几何参数为：微凸起直径D=20-500um，微凸起高度H=1-10um，形貌间距k2=100-2000um，形貌面积占有率为S2=8%-50%，面积占有率为微凸起的面积之与微凸起织构阵列的所占面积之比。所述微沟槽为直线型槽或弧线型槽，微沟槽形貌的几何参数为：沟槽宽度b=20-300um，沟槽深度h2<凹坑深度h。所述微凹坑阵列和微凸起阵列等间距彼此相间隔排列是指两种形貌形成的织构阵列之间距离相等，且相邻同种形貌织构阵列长度L始终小于机床动导轨的总长。所述布油槽宽度为t=1-2mm，深度为q=1mm-3mm。

实现本实用新型具体包括以下几个步骤：

步骤1，设计导轨表面凹凸间隔分布微织构复合，微凹坑和微凸起织构形貌间隔分布存在导轨全部行程工作表面。