立方氮化硼及导轨.doc

1立方氮化硼立方氮化硼立方氮化硼 cubic boron nitride 立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技 术产品它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的 硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性立方氮化硼磨具的磨削 性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量立方氮化硼的使 用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃 立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为 3000～8000 兆帕、温度为 800～1900℃范围内制得典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物立方氮化硼的 晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺 寸通常在 1 毫米以下它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既 硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。

用立方氮化硼磨具磨削钢 材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量 立方氮化硼多晶烧结体的主要制法有：①用立方氮化硼微粉和少量结合剂(如钴、铝、钛和氮化钛等)，在 压力 4000～8000 兆帕、温度为 1300～1900℃下烧结而成；②以立方氮化硼微粉和结合剂为一层，以硬质合金 （片或粉）为一层，在上述压力、温度下把两者烧结在一起，制得带硬质合金衬底的多晶烧结体，这种烧结体 具有高的强度，同时保持立方氮化硼的原有理化性能，可制成直径达 16 毫米的圆片，切割加工成适当形状后， 作为车刀和镗刀的刀头，适于切削淬火钢、铸铁和镍基合金等静压轴承静压轴承静压轴承，滑动轴承的一种，是利用压力泵将压力润滑剂强行泵入轴承和轴之间的微小间隙的滑动轴承 属于按润滑性质分非完全流体润滑滑动轴承、完全流体润滑滑动轴承、无润滑滑动轴承中的完全流体润滑轴承 的一种，另一种完全流体润滑轴承为动压轴承，特点是在任何轴的转速下具有极高的旋转精度和高的承载能力， 但和动压轴承相比缺点是需要一套完善的外部油泵系统按润滑剂的种类可以分为两类，一类的液体静压轴承， 主要是使用油为润滑剂，另一类是气体静压轴承，使用的是气体作润滑剂，主要是使用空气作为润滑剂，使用 多的为液体静压轴承，空气静压轴承使用范围教小。

主要使用在极高转速的机构上，如陀螺仪 结构上的润滑系统由油箱，润滑泵，过滤器，溢流阀，安全阀，蓄能器，节流器，油腔，封油面等 使用范围为经常需要在低速运行而又要求承载能力高，旋转要求精度高，高转速的领域如各种重型机床， 以及高精度的机床 静压导轨 静压导轨工作原理 工作原理与静压轴承相同将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔，即可形成承载油 膜，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态 优点：导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小；载荷的变化对油膜厚度的影响很小；液体摩檫，摩檫 系数仅为 0.005 左右，油膜抗振性好 缺点：导轨自身结构比较复杂；需要增加一套供油系统；对润滑油的清洁程度要求很高 主要应用：精密机床的进给运动和低速运动导轨 静压导轨分类2按结构形式分：开式、闭式 开式静压导轨：压力油经节流器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油 不断地通过封油边而流回油箱当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻 力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷 闭式导轨：在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳 按供油情况可分为定量式静压导轨和定压式静压导轨。

定压式静压导轨： 是指节流器进口处的油压压强 ps 是一定的，这是目前应用较多的静压导轨 定量式静压导轨 指流经油腔的润滑油流量是一个定值，这种静压导轨不用节流器，而是对每个油腔均有一个定量油泵供油 由于流量不变，当导轨间隙随外载荷的增大而变小时，则油压上升，载荷得到平衡载荷的变化，只会引起很 小的导轨间隙变化，因而油膜刚度较高，但这种静压导轨结构复杂 各类机床导轨的比较及功能分析 设计者在设计机床时，导轨的设计形式是多种多样的人们不禁要问，哪一种导轨是最佳的本文阐述的 是各种导轨的比较和分析其不同的原因 机床控制元件的运动实现了机床的精密加工，这是手动工具和机床的主要区别，下面讨论的是机床的控制 元件之——导轨系统 机床制造者最关心的莫过于机床的精度，刚性和使用寿命对导轨系统的研究途径是很不够的，至少在机 床制造技术方面没有把它放在重要的位置上，在机床样本，宣传广告上，最具有吸引力的技术参数是：主轴转 速、进给速度、换刀时间和快速进给速度当然，这些参数对机床的性能是很重要的但导轨为机床功能的实 现奠定了可靠的基础 各种类型的机床工作部件，都是利用控制轴在指定的导轨上运动，机床设计者根据机床的类型和用途选用 各种不同形式的导轨系统，用得较为广泛的有下列三种；即平面导轨、直线滚动导轨和循环滚柱与平面导轨的 组合所构成的滚动体导轨。

当然系统远不止上述三种形式，还有其它形式的导轨 导轨的功能 尽管导轨系统的形式是多种多样的，但工作性质都是相同的，机床工作部件在指定导轨系统上移动，尤如 火车沿着铁轨在指定的方向上行驶无论是机床导轨还是铁路上的铁轨，都是体现如下三种基本功能：（1）为承载体的运动导向（2）为承载体提供光滑的运动表面（3）把火车的运动或机床的切削所产生的力传到地基或床身上，减少由此产生的冲击对乘客和被动加工 零件的影响 沿导轨系统的运动，大多数为直线运动，也有少数为弧线运动本文讨论的重点是直线导轨系统当然， 直线导轨的很多技术可以直接应用弧形导轨 导轨为什么被称为“系统”呢？这是因为导轨系统的工作包含着若干元件的同时工作，最基本的元件为一 个运动元件和一个固定元件运动元件的形式有多种多样，以后将予以详细介绍，固定元件一般为道轨式，它 是导轨精度的保证，如果导轨弯曲变形，运动元件或滑动元件便失去精确的导向 机床制造厂都在尽最大的努力，确保导轨安装的精确性导轨被加工前导轨和工作部件都已经过时效处 理以消除内应力为了保证导轨的精度和延长使用寿命，刮研是一种常用的工艺方法 镶钢导轨 机床上最常用的导轨形式是镶钢导轨，它的使用已有很长的历史。

镶钢导轨是导轨系统的固定元件，其截 面为矩形它可水平装在机床的床身上，也可以与床身铸成一体，分别被称为镶钢式或整体式镶钢式导轨是 由钢制成的，经淬硬和磨削硬度在洛氏硬度 60 度以上、把镶钢导轨用螺钉或粘结剂（环氧树脂）贴在机床床 身或经刮研的立柱配合表面上，确保导轨获得最佳的平面度这种形式，维修更换方便、简单，很受维修工人 的欢迎 整体导轨或铸造导轨，即钢导轨与底座铸成一体，加工后再经精磨到要求的尺寸和光洁度导轨必须经过 火焰淬火提高表面硬度，以提高导轨的耐磨性床身一般为球墨铸铁，当然球墨铸铁的硬度比不上钢，整体导 轨可以重新修理和淬硬，但更换它几乎是不可能的3为了实现上述的目的，机床制造者过去的通常做法是：钢导轨的边缘设计有钩形的“耳朵”，在浇铸底座 前，把钢导轨置于底座的铸模内，再把铁水浇入铸模内，这样便把钢导轨与底座铸成一体 滑动导轨 传统导轨的发展，首先表现在滑动元件和导轨形式上，滑动导轨的特点是导轨和滑动件之间使用了介质， 形式的不同在于选择不同的介质 液压被广泛用于许多导轨系统静压导轨是其中的一种，液压油在压力作用下，进入滑动元件的沟槽，在 导轨和滑动元件之间形成油膜，把导轨和移动元件隔开，这样大大减少移动元件的摩擦力。

静压导轨对大负荷 是极其有效的，对偏心负荷有补偿作用例如：一个大型的砂型箱在加工时，正好走到机床行程的末端，负载 导轨能够增大油压，使导轨准确地保持着水平负载的状态有的卧式镗铣床使用这种技术补偿深孔加工时主轴 转速的下降 用油作为介质的另一种导轨形式是动压导轨，动压导轨与静压导轨的不同点是：油不是在压力下起作用的， 它利用油的粘度来避免移动元件和导轨之间的直接接触，优点是节省液压油泵 1各类机床导轨的比较及其分析 滑动导轨 传统导轨的发展，首先表现在滑动元件和导轨形式上，滑动导轨的特点是导轨和滑动件之间使用了介质， 形式的不同在于选择不同的介质 液压被广泛用于许多导轨系统静压导轨是其中的一种，液压油在压力作用下，进入滑动元件的沟槽，在 导轨和滑动元件之间形成油膜，把导轨和移动元件隔开，这样大大减少移动元件的摩擦力静压导轨对大负荷 是极其有效的，对偏心负荷有补偿作用例如：一个大型的砂型箱在加工时，正好走到机床行程的末端，负载 导轨能够增大油压，使导轨准确地保持着水平负载的状态有的卧式镗铣床使用这种技术补偿深孔加工时主轴 转速的下降 利用油作为介质的另一种导轨形式是动压导轨，动压导轨与静压导轨的不同点是：油不是在压力下起作用 的，它利用油的粘度来避免移动元件和导轨之间的直接接触，优点是节省液压油泵。

空气也可以用于移动元件和导轨之间的介质，它也有两种形式，气动静压导轨和气动动压导轨，工作原理 与液压导轨相同 使用比较普通的抗摩擦导轨，它是在移动元件上安装一种抗摩擦材料(如聚氯乙烯或青铜混合材料等)，以 替代液体介质，如油或空气其作用与液体介质相似，安装在移动元件上的抗摩擦材料应设计有油槽，满足移 动元件和导轨表面之间油润滑或其它形式润滑的需要 众所周知，平面导轨和移动元件之间的接触面积比较大，移动元件要作快速微量进给．需要克服移动元件 的惯量，因此将会产生爬行现象当滚珠丝杠或其它驱动力推动移动元件移动时，产生一个轻微粘附阻力，移 动元件开始运动时，由于移动元件处于被抓住的状态，出现了轻微的跳动，导致产生爬行，这种现象对于大的 移动影响不大，而对于微量移动，就成为一个问题 可调性是平面导轨特有的优点，根据导轨的使用情况，平面导轨系统至少有一个或一个以上的可调边由 于移动元件沿着直线导轨的侧边移动，保证移动元件与导轨侧面紧密接触是极为重要的普遍使用调整的方法 是斜铁，斜铁位于移动元件和导轨接触面相对的侧面之间形状为锥形条块角铁，可以精确地调整，以消除移 动部件和导轨之间的间隙如果滑动部件或导轨磨损，接触表面之间的间隙加大，可调整斜铁进行补偿。

机床制造厂已发明了斜铁自动调整的专利技术，它的基本原理是使斜铁保持固定的弹簧压力，一旦导轨系 统被磨损，斜铁能自动地消除移动部件与导轨之间的间隙 直线导轨 新的导轨系统使机床可获得快速进给速度，在主轴转速相同的情况下，快速进给是直线导轨的特点直线 导轨与平面导轨一样，有两个基本元件；一个作为导向的为固定元件，另一个是移动元件由于直线导轨是标 准部件，对机床制造厂来说．唯一要做的只是加工一个安装导轨的平面和校调导轨的平行度当然，为了保证 机床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，在多数情况下，安装是比较简单的 作为导向的导轨为淬硬钢，经精磨后置于安装平面上与平面导轨比较，直线导轨横截面的几何形状，比 平面导轨复杂，复杂的原因是因为导轨上需要加工出沟槽，以利于滑动元件的移动，沟槽的形状和数量，取决4于机床要完成的功能例如：一个既承受直线作用力，又承受颠覆力矩的导轨系统，与仅承受直线作用力的导 轨相比．设计上有很大的不同 直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦 系数小、灵敏度高，满足运动部件的工作要求，如机床的刀架，拖板等直线导轨系统的固定元件(导轨)的基 本功能如同轴承环，安装钢球的支架，形状为“v”字形。

支架包裹着导轨的顶部和两侧面为了支撑机床的工 作部件，一套直线导轨。