Износ деталей и его контроль

Срок службы станков в основном определяется износом наиболее ответственных деталей (направляющих, станин, стоек, салазок, ходовых винтов и т.д.), при этом происходит утрата механизмом первоначальных эксплуатационных качеств.

Изнашивание – это необратимый процесс изменения размеров деталей во время эксплуатации. При этом, как правило, изменяется форма, размеры и состояние рабочих поверхностей деталей. В зависимости от условий работы одни детали изнашиваются быстрее, другие медленнее. Различают следующие виды износа: механический, молекулярно-механический и коррозионно-механический.

Механический износ является результатом действия сил трения при скольжении одной детали по другой. Происходит истирание (срезание) поверхностного слоя металла у совместно работающих деталей. Механический износ часто усугубляется наличием абразивной пыли, твердых частиц стружки, продуктов износа. При этом трущиеся поверхности дополнительно разрушаются за счет резания и царапин. Величина и характер износа деталей зависит от физико-механических свойств верхних слоев металла, условий работы, давления, относительной скорости перемещения, условий смазывания, степени шероховатости и др.

Молекулярно-механический износ происходит из-за схватывания одной поверхности с другой. Происходит это при недостаточном смазывании и значительном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы. Схватывание происходит также при высоких скоростях скольжения и высоком давление, когда температура трущихся поверхностей высоко.

Коррозия проявляется обычно у деталей станков, испытывающих непосредственное действие воды, воздуха, химических веществ, температуры. Непостоянство температуры воздуха в производственном помещении приводит к тому, что каждый раз при ее повышении содержащиеся в воздухе водяные пары, соприкасаясь с более холодными металлическими деталями, осаждаются на них в виде конденсата. Это вызывает коррозию металла, т.е. соединение металла с кислородом воздуха.

Об износе деталей станка можно судить по характеру их работы. Повышенный шум в зубчатых передачах – признак износа профиля зубьев. Износ шлицевых и шпоночных соединений проявляется в виде глухих и резких толчков каждый раз, когда изменяется направление вращения или прямолинейного движения. По шуму можно определить и состояние узлов с подшипниками качения.

Для оценки износа поверхностей трения базовых деталей станков рекомендуется метод «искусственных баз». Этот метод заключается в том, что на изнашиваемые поверхности заранее наносят лунки определенной формы. На изменение режима трения они практически никакого влияния не оказывают в связи их малыми размерами: глубина 50….75 мкм, длина 1,7….2 мм, расстояние между лунками 100…200 мм. Лунки на поверхности трения делают вдавливанием силой F алмазной пирамиды (способ отпечатков), либо вращающимся твердосплавным роликом (способ «вытирания»). Второй из этих способов лучше, так как по сторонам лунки не происходит вспучивания металла, и это позволяет проводить измерения более точно. По изменению размера лунки, т.е. по уменьшению ее глубины по сравнению с исходной за время работы станка между измерениями, судят о величине износа.

В автоматических линиях наряду с методом «искусственных баз» из-за большого количества контролируемого оборудования и ограниченного доступа к трущимся поверхностям для оценки износа применяют метод поверхностной активации. Рабочие участки направляющих станков, шпиндельных узлов, зубчатых, червячных и винтовых передач подвергают поверхностной активации в циклотронах пучком ускоренных заряженных частиц (протонов, дейтронов, альфа-частиц). Глубина активированного слоя должна соответствовать предполагаемой величине линейного износа детали.

Одна из основных мер борьбы с износом деталей станков – это эффективное смазывание трущихся поверхностей. При этом поверхности во время работы разделяются слоем смазочного материала и мельчайшие неровности (шероховатости), которые имеются на этих поверхностях, не соприкасаются между собой.