精密与~特种加工技术复习题集.doc

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1、精密与特种加工复习题集第一章 概论1精密与特种加工的特点精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术。精密加工的范畴包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密切。特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法，它们与传统切削加工的不同特点主要有：主要不是依靠机械能，而是主要用其他的能量(如电能、热能、光能、声能以及化学能等)去除工件材料；刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，例如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具；在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密

2、加工低刚度零件。练习：2特种加工对材料的可加工性及产品的结构工艺性有何影响，试举例说明（1） 提高了材料的可加工性例子 1：现在已经广泛采用的金刚石、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼等难加工材料制造的刀具、工具、拉丝模等，可以采用电火花、电解、激光等多种方法加工。工件材料的可加工性不再与其硬度、强度、韧性、脆性等有直接的关系。对于电火花、线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。（2） 对传统的结构工艺性衡量标准产生重要影响例子 1：以往普遍认为方孔、小孔、弯孔、窄缝等是工艺性差的典型。对于电火花穿孔加工、电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。喷油嘴小孔、喷丝头小异性孔

3、、涡轮叶片上大量的小冷却深孔、窄缝、静压轴承和静压导轨的内油囊型腔等，采用电火花加工技术以后都变难为易了。补充材料3微细加工与一般加工在精度表示方法、加工机理特点的有哪些不同（微细加工技术及特点）微细加工技术是指能够制造微小尺寸零件的加工技术的总称。在微机械研究领域中，它是微米级、亚微米级乃至纳米级微细加工的通称。微细加工与常规尺寸加工的机理特点区别主要体现在：1 )加工精度的表示方法不同。一般尺度加工精度常用相对精度表示，微细加工精度用尺寸的绝对值来表示，并引入了加工单位的概念。2 )加工机理存在很大的差异。由于在微细加工中加工单位的极小化而产生了微动力学，微流体力学，微热力学等方面的微观机

4、理，常规的加工方法及理论已不适用。3 )加工特征明显不同。一般常规加工都是以尺寸、形状、位置精度为特征，而微细加工多以分离或结合原子、分子为特征。本章其他知识点1）精密与特种加工的方法及分类从加工成形的原理和特点分：去除加工、结合加工、变形加工从加工方法的机理分：1 传统加工（1 切削加工与 2 磨料加工） 、2 非传统加工（3 特种加工） 、3 复合加工（4 复合加工） 。 （括号外的为三个空的填空、括号里的为四个空的填空）2）复合加工：举例电解电火花加工、电解电火花磨削3）特种加工能解决的主要加工问题：难加工材料的加工问题、复杂零件的加工问题、低刚度零件的加工问题第二章 金刚石刀具精密切削

5、加工1.比较液体静压轴承、空气静压轴承的特点液体静压轴承具有回转精度高、刚度较高、转动平稳、无振动的特点，被广泛应于超精密机床。但其油温随转速升高而升高，造成热变形，影响主轴精度，此外在静压油回油时，将空气带入油源，形成微小气泡悬浮在油中，不易排出，因而降低了液体静压轴承的刚度和动特性。空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升甚小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小。但与液体静压轴承相比，空气轴承刚度低，承受载荷小。超精密机床多采用空气静压轴承。2.什么是金刚石解理现象指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象。补充(填空题)：在绝大多数情况下，得到的是

6、与（111）网面平行的很平的劈开面。3.为什么单晶金刚石是理想的、不能代替的超精密切削的刀具材料（金刚石晶体的性能）金刚石具有很高的硬度、较高的导热系数、与有色金属间的摩擦因数低、开始氧化的温度较高等特性，这些都有利于超精密加工的进行。而且单晶金刚石可以研磨达到极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到这么锋锐并且能长期切削而磨损很小。因此金刚石是理想的、不能代替的超精密切削的刀具材料。补充（填空）：金刚石是已知材料中硬度最高的。4.精密加工微量进给装置的性能在精密加工中，微位移机构可以实现精确、稳定、可靠和快速微位移，具有以下设计要求：1）精微进给和粗进给分开，提高了微位移的精度、分辨力和稳定性。2

7、）运动部分具有低摩擦和高稳定度，可实现很高的重复精度。3）末级传动元件具有很高的刚度，即夹持金刚石刀具处是高刚度的。4）内部连接采用整体结构或刚性连接，连接可靠。5）工艺性好，容易制造6）具有好的动特性，即具有高的频响。7）能实现微进给的自动控制。5.微进给装置的类型常见的微进给装置有压电和电致伸缩进给装置、摩擦驱动装置、机械结构弹性变形微量进给装置。6.什么是金刚石的面网密度晶体内部分布有原子的面叫做晶面，也称面网，面网的单位面积上的原子数称为面网密度。金刚石的面网密度决定了其硬度和耐磨性。7.什么是金刚石晶体定向，定向方法有哪几种金刚石晶体的定向就是确定（100） 、 （110）和（111

8、）晶面的位置。金刚石晶体定向方法有：人工目测定向；X 射线晶体定向；激光晶体定向。补充（选择）：激光定向法定向精度较高，且对人体无害。8.如何评价金刚石刀具的质量一是能否加工出高质量的超光滑表面（Ra0.0050.02m）,二是能否有较长的切削时间保持刀刃锋锐。9.【110】晶面作为金刚石刀具前刀面的原理前面和后面选择是金刚石刀具设计的一个重要问题。目前国内制造金刚石刀具，一般前面和后面都采用（110）晶面或者和（110）晶面相近的面。这主要是从金刚石的这两个晶面易于研磨加工角度考虑的，而未考虑对金刚石刀具的使用性能和刀具耐用度的影响。选用（111）晶面作为前面或后面者极少，其主要原因在于（1

9、11）晶面硬度太高，而微观破损强度并不高，研磨加工困难，很难研磨加工出精密金刚石刀具所要求的锋锐的刃口。10.超精密切削时积屑瘤对切削力、表面粗糙度的影响1）积屑瘤对切削力的影响超精密切削时切削力的变化规律和普通切削是有区别的，积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小，和普通切削的规律正好相反。2）积屑瘤对加工表面粗糙度的影响积屑瘤和已加工表面剧烈摩擦，使表面粗糙度加大。积屑瘤高度大，表面粗糙度大；积屑瘤小时加工表面粗糙度亦小。填空：11.精密丝杠（滚珠丝杠副）怎么解决回程间隙的问题精密滚珠丝杠副是精密与超精密机床常用作进给系统的驱动元件。滚珠在丝杠和螺母的螺纹槽内滚动，因此摩擦力很小。通过对

10、滚珠丝杠副进行适当的预紧，可消除正传和反转的回程间隙，提高其精度。12.什么是误差补偿误差补偿是提高加工精度的一个很重要的技术措施，在机械加工中，采用修正、抵消和均化等措施减小和消除误差，都是某一种形式的误差补偿。13.什么是在线检测在工件的加工过程中进行实时检测，当工件加工到预定的加工质量要求时，即可自动停止加工，是一种自动检测方法。14.车削主端面，外圆与中心处表面粗糙度不同，为什么？车削端面，其表面粗糙度较低， 越靠近端面中心，表面粗糙度就越低，特别车削大型端面更为突出。原因是由于工件转速n不变，切削速度V从端面外缘到轴心越来越低，在切削塑性金属时，切削速度V由高到低的过程中，很容易出现

11、中速状态下产生积屑瘤和中速下产生的鳞刺，从而使表面粗糙度的质量下降。15.金刚石刀具刀刃锋锐程度对切削变形的影响用金刚石刀具进行超精密切削，刀刃锋锐度对切削变形有着很大影响，特别是在背吃刀量和进给量较小的时候，刃口半径 不同将明显影响切削变形。 值增大将使切削变形明显加大，其微小变化将使切削变形产生很大的变化。补充：1）超精密切削的切削速度影响加工表面粗糙度例题：2）.金刚石材料与钢铁材料的亲和性很强，因而应用范围受到限制。主要应用于铜、铝及其合金等软金属的切削，黑色金属，硬脆材料的磨削。金刚石刀具磨损由于 111 平面的微观解理造成。例题：3）机床主轴的三种驱动方式，四个加工环境条件（恒温、

12、恒湿、防震、超静） ，总体布局，其中 T 形布局的驱动方式，技术支撑条件。例题：4）金刚石的各向异性：各晶面的耐磨及刃磨方向例题：5）主轴轴承主要形式：液体静压轴承、空气静压轴承例题：6）金刚石晶体的激光定向机理：不同结晶方向对激光反射形成不同的衍射图像7）超精密加工的实现条件第三章 精密与超精密磨料加工1.举例说明什么是固结磨料与游离磨料加工精密和超精密磨料加工可分为固结磨料和游离磨料两大类，固结磨料是将磨料或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。游离磨料在加工时，磨粒或微粉不固结在一起，而是成游离状态，其传统加工

13、方法是研磨和抛光。填空：精密和超精密磨料加工可分为固结磨料和游离磨料两大类。21.砂轮修整方法及其原理金刚石修整方法：砂轮修整有单粒金刚石修整、金刚石粉末结型修整器修整和金刚石超声波修整等。原理：金刚石修整时砂轮与修整器的相对位置，与砂轮磨削时的工件位置相对应，修整器安装在低于砂轮中心 0.5-1.5mm 处，并向右上倾斜 1015，以减小受力。金刚石超声波修整时，在超声波的作用下，金刚石的微小平面与磨粒接触，因接触应力小，磨粒不易产生裂纹，从而形成等高性很好的微刃。3.超精密磨削怎么达到（较高的加工精度）超精密磨削是一种亚微米级的加工方法，是指加工精度达到或高于 0.1m、表面粗糙度低于Ra

14、0.025m 的砂轮磨削方法。超精密磨削是一个系统工程，其加工精度受到多因素的影响，如超精密磨削机理、被加工材料、砂轮及其修整、超精密磨床、工件的定位夹紧、检测及误差补偿、工作环境、操作水平等。各因素之间又相互关联。超精密磨削需要一个高稳定性的工艺系统，对力、热、振动、材料组织、工作环境的温度和净化都有稳定性的要求，并有较强的抗击来自系统内外的各种干扰能力。4 什么是镜面磨削镜面磨削是属于精密磨削和超精密磨削范畴的加工，是指加工表面粗糙度达到Ra0.020.01m、表面光泽如镜的磨削方法，其加工精度的含义并不明确，更强调表面粗糙度的要求。5.超精密磨削的机理超精密磨削机理可以用一个以切速 v、

15、切入角 切入平面状工件的单颗粒的磨削加工过程说明，其磨削轨迹是从接触始点开始至接触终点结束。该模型说明：1）该磨粒可以看做一具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体，弹性支承为结合剂。2）磨粒切削刃的切入深度由零开始逐渐增加，到达最大值后又逐渐减小，直至为零。3）整个磨粒与工件的接触过程依次为弹性区、塑性区、切削区、塑性区、最后为弹性区，与切削形状的形成一致。4）在超精密磨削中，微切削作用、塑性流动、弹性破坏作用和滑擦作用依切削条件的变化而顺序出现。当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切入工件，则产生塑性流动、弹性破坏和滑擦。6.超硬磨料

16、的特点，为什么金刚石，立方氮化硼砂轮得到广泛应用超硬磨料，主要是金刚石和立方氮化硼的砂轮，其特点为：1）磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。2）磨削力小，磨削温度低，加工表面质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。金刚石砂轮磨削硬质合金时，其磨削力只有绿色碳化砂轮的 1/41/5.3）磨削效率高。4）加工成本低。金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮虽比较昂贵，但由于其寿命长，加工效率高，所以综合成本低。7.什么是精密研磨精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具上注入磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。8.什么是浮动抛光浮动抛光是一种平面度极高的非接触超精密抛光方法。其装置为高回转精度的抛光机，并采用高平面度平面并带有同心圆或螺旋沟槽的锡抛光盘，抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在二者之间的抛光液呈动压流体状态，并形成一层液膜，从而使工