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精密与特种加工复****题集
第一章概论
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:
①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;
②***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;
③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,特别适合于精密加工低刚度零件。
练****br/>,试举例说明
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***、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。
对传统的结构工艺性衡量标准产生重要影响
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***精密切削加工
、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。
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,得到的是与(111)网面平行的很平的劈开面。
、不能代替的超精密切削的***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***材料。
补充(填空):金刚石是已知材料中硬度最高的。
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:
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。
运动部分具有低摩擦和高稳定度,可实现很高的重复精度。
末级传动元件具有很高的刚度,即夹持金刚石***处是高刚度的。
内部连接采用整体结构或刚性连接,连接可靠。
工艺性好,容易制造
具有好的动特性,即具有高的频响。
能实现微进给的自动控制。
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。
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。
,定向方法有哪几种
金刚石晶体的定向就是确定(100)、(110)和(111)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。
***的质量
一是能否加工出高质量的超光滑表面(~),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***前刀面的原理
前面和后面选择是金刚石***设计的一个重要问题。目前国内制造金刚石***,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***的使用性能和***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(111)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***所要求的锋锐的刃口。
、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:
(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。
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。
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。
,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。
***刀刃锋锐程度对切削变形的影响
用金刚石***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ρ不同将明显影响切削变形。ρ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:
超精密切削的切削速度影响加工表面粗糙度
例题:
.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***磨损由于111平面的微观解理造成。
例题:
机床主轴的三种驱动方式,四个加工环境条件(恒温、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:
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
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。
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,-,并向右上倾斜10°—15°,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。
(较高的加工精度)
超精密磨削是一种亚微米级的加工方法,、。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,~、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。
超精密磨削机理可以用一个以切速v、切入角α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。