滑动导轨是机床运动支撑的关键部件,其易磨损和在低速下的爬行现象,一直是困扰行业的痛点难题。为改善滑动导轨的润滑和防爬性能,本文提出利用激光表面微织构技术,在滑动导轨表面加工各种微织构形貌,以提高滑动导轨表面的润滑减摩性能,同时显著改善滑动导轨在低速重载工况下的防爬行性能,为低速重载滑动导轨改善爬行、延长寿命提供了理论基础和设计方法。本文主要研究内容及创新成果如下。（1）滑动导轨的爬行机理相关理论研究。通过机床动态系统物理模型,结合导轨上下结合面微观摩擦状态和Stribeck摩擦效应,对滑动导轨产生爬行现象进行了理论分析。发现摩擦力的变化导致的爬行现象,分为两种状态:“动-停-动”运动和“慢-快-慢”运动。“动-停-动”的运动现象,主要是由摩擦力的突变造成的。在启动阶段,滑动件克服黏着状态的静摩擦力后,产生的动静摩擦差造成了爬行。“动-停-动”的运动现象产生的另一个原因是固体接触阻力,上下表面粗糙峰接触产生的固体接触阻力使导轨的运动速度变慢直至停止,随后又在系统储存的弹性势能作用下运动;“慢-快-慢”的运动现象,也是由固体接触阻力的增加造成的,上下表面粗糙峰接触产生的固体接触阻力使滑块的运动速度变慢,之后在系统储存的弹性势能作用下加速。因此,滑动导轨从静止开始启动到进入平稳运动状态可分为5个阶段:阶段Ⅰ-动静摩擦差造成的“动-停-动”爬行运动、阶段Ⅱ-固体接触阻力造成的“动-停-动”爬行运动、阶段Ⅲ-固体接触阻力造成的“慢-快-慢”爬行运动、阶段Ⅳ-爬行临界点与动压润滑临界点之间的混合润滑平稳运动、阶段Ⅴ-动压润滑平稳运动。扩展阶段Ⅳ和阶段Ⅴ的工况范围可以有效的抑制爬行现象的发生。（2）不同微织构形貌表面的爬行与摩擦学性能试验研究。在Rtec多功能摩擦磨损试验机,巧妙地加装姿态角度传感器,模拟机床低速重载工况下启动过程,对不同织构形貌的试样开展爬行性能试验。试验结果表明,凹坑试样发生爬行现象几率最小,从实际测得的运动速度变化看,不同表面形貌发生爬行现象的剧烈程度依次为:未织构试样>网纹沟槽试样>毛化试样>凹坑试样;在磨损试验中,未织构试样的磨损最为严重,出现明显的剥落,三组织构试样出现了不同程度的擦伤,擦伤区域面积由大到小为:毛化试样>网纹沟槽试样>凹坑试样。通过不同表面织构进入流体润滑阶段的时间分析,微凹坑形貌织构较其他试样能够更早地进入流体润滑阶段,这表明微凹坑形貌试样更容易产生动压润滑从而抑制爬行现象。因此,综合考虑,导轨表面优选微凹坑形貌。（3）微凹坑织构滑动导轨表面的润滑性能数值模拟。建立考虑粗糙度的织构化导轨表面润滑理论模型,研究滑块在运行过程中润滑阶段的特性。通过模拟仿真,探究微凹坑织构对润滑特性和状态临界点的影响。通过对低速全油膜状态下微凹坑织构化导轨动压润滑模型的数值计算,分析微凹坑织构对动压润滑阶段临界点和平均膜厚的影响。结果表明,动压临界速度比无织构导轨降低了36.8%,织构化试样的动压区域工况范围明显增大,滑块在导轨上发生爬行的概率明显降低。（4）微凹坑织构滑动导轨抑制爬行试验研究。根据数值计算相关参数,进行了摩擦学试验和磨损试验,验证了数值计算的结果、微凹坑对爬行的抑制作用。分析发现微凹坑织构使Stribeck曲线上的动压临界点发生了明显的左移,拓展了试样动压润滑区的工况范围,滑块可以以较低的速度、较长的时间在流体动力润滑下工作,微凹坑织构改善了低速区域的润滑状态。同时,凹坑织构试样的摩擦力波动幅度比无织构试样的波动幅度低,织构试样的摩擦力最大波动差值比未织构降低了75%。凹坑织构试样波动周期的时间比无织构试样明显减小,爬行时间减少了66.6%,持续振动时间减少了60%,提高了COF的稳定性。磨损试验发现微凹坑织构试样磨痕宽度大于无织构试样磨痕宽度,无织构试样沟痕深度要明显大于微凹坑织构沟痕深度。在相同的工况条件下,微凹坑织构能明显提高表面的抗磨性能。（5）滑动导轨表面微凹坑织构润滑性能研究。利用织构化动压导轨油膜润滑模型进行数值模拟,分析了微凹坑织构参数对滑动导轨动压特性的影响,并制备了不同微凹坑参数的下试样,开展摩擦学特性试验研究验证数值模拟结果,将油膜承载力和油膜刚度作为性能参数,分析微凹坑深度、面积率,以及表面粗糙度参数对其影响规律。研究发现,油膜承载力和油膜刚度均随着织构深度增加而先增加后减小,最佳织构深度近似等于初始膜厚;微凹坑面积率对动压润滑效果影响力与油膜厚度密切相关,微凹坑的最佳面积率选取范围应在10%～15%;油膜承载力在动压润滑初期随着表面粗糙度参数Ra增加而减小,纵向纹理有利于油膜承载力的形成和油膜刚度的保持。（6）微凹坑织构导轨工程应用试验研究。为了验证滑动导轨微凹坑表面的减摩防爬性能,研制了滑动导轨的性能试验台,并利用该试验台,对未织构导轨和织构导轨分别在6mm/s、8mm/s、10mm/s和12mm/s速度下,进行对比试验。试验发现,在低速重载的工况下微凹坑织构导轨仍保持较为均匀的油膜;在相同的速度下未织构导轨的平均摩擦系数均大于织构导轨,在三种试验速度下,织构导轨均为未出现明显的爬行现象,未织构导轨均发生了爬行;织构导轨的平均摩擦系数随着速度的增加逐渐减低。综上所述,本文通过理论分析、数值模拟与试验研究相结合的方法,较为系统地研究了微凹坑织构滑动导轨表面的抑制爬行与摩擦学性能,为新型低速重载滑动导轨的研制,提供了理论支撑。