精密加工与特种加工重要知识点整理
第一部分
1、立方氮化硼砂轮磨削时可采用油性液。
2、最适合超声加工的材料是金刚石。
3、金刚石晶体的各向异性表现为金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不同，同一个晶面上不同方向上的
耐磨性不一样。
4、属于超硬磨料的是立方氮化硼。
5、具有整形和修锐两个功能的修整方法是电火花修整法。
6、超精密加工机床中采用的T型总体布局为：主轴做Z向运动，进给系统做X向运动，因而其主轴
的驱动方式是电动机通过柔性连轴节驱动主轴、采用内装式电动机驱动。
7、可选作测量平台的制作材料的是铸铁。
8、多齿分度盘的齿数为1440，则其分度增量是1/4度。
9、直线度误差测量方法中，既可用于在线测量，又可用于实时控制的是导轨直线度的2点测量法。
10、具有误差均化效果的机构是多齿分度盘。
11、铜、光学玻璃不适用于电火花加工。
12、选取制造空气主轴和轴承的材料时，不能采用45号碳钢。
13、高功率密度的电子束加工是针对工件打孔。
14、离子束加工所具有的特点加工中无机械应力和损伤。
15、在电火花加工中，存在吸附效应，它主要是影响工具电极的损耗。
16、电火花线切割加工中，其工作液一般是采用水基形成工作液
17、电火花加工中的等脉冲电源，控制每个脉冲周期内用于加工的脉冲能量值相同。
18、圆度误差评定方法有四种，适合计算机实时测量处理的是最小二乘法。
19、超精密加工机床中用的主轴部件常采用的是静压空气轴承结构。
20、受温升影响主轴精度最大的轴承是液体静压轴承。
21、决定金刚石晶体各向异性的因素是金刚石晶体的各个晶面的面网间距离不同，各面网上原子排列
形式不同，原子密度不同。
22、金刚石晶体面网间距分布不均匀的是 111 晶面。
23、金刚石晶体的111晶面的硬度和耐磨性均为最高。
24、金刚石刀具前、后面的晶面选择时，不宜选取111晶面。
25、在刚玉类磨料中，以单晶刚玉最好。
26、电火花加工用脉冲电源中，RLC线路脉冲电源稳定性最差。MOS管式等脉冲电源、晶闸管式脉冲
电源、电子管式脉冲电源稳定性最好。
27、闸流管式脉冲电源主要用于冲模类穿孔加工等精加工场合的电火花加工电源。
28、电火花加工中，为制造异形小孔电极，常采用冷拔整体电极法，这种方法适合于较大批量生产。
29、对材料为磁钢、硬质合金、耐热合金的工件的深孔加工最有效的加工工艺是电火花磨削和镗削加
工。
30、高速走丝线切割机床的控制系统普遍采用逐点比较法。
31、衡量电解液加工精度高低的指标是杂散腐蚀。
32、在电解批量加工时，电解液中的金属氢氧化物的含量应控制在4%以内。
33、在进行电解加工时，工件的重复精度受工具电极进给速度的影响，一般机床的进给速度变化率应
小于5%。
34、激光打孔可不在真空中进行。
35、在石材加工领域，超高压水射流切割方法具有其他工艺方法无法比拟的优势。
36、超高压水射流切割属于绿色加工范畴。
37、电火花加工中的等脉冲电源，它具有控制每个脉冲周期内用于加工的脉冲能量值相同。
38、下列超精密机床主轴部件中，受温升影响主轴精度最大的轴承是液体静压轴承。
39、在电火花成形机床中，主轴头是最关键的部件，对加工工艺指标的影响极大。
40、电解加工细长孔、窄缝以及对锗、钼、铌等金属的加工时，可采用HCL、HNO3、H2SO4电解液。
41、电解加工时，一般不直接用做金属加工，而只用于加工铜、钼和钨时作为添加剂使用的电解液是
KOH、NaOH。
42、电解加工时，采用NaCl、NaNO3、NaCLO3电解液时需加过滤净化措施。
43、加工中无机械应力和损伤是离子束加工所具有的特点。
44、在加工硬质金属材料时超声波加工效率较低。
第二部分
1、精密和超精密加工目前包含超精密切削、超精密磨削和精密特种加工三个领域。
2、超精密机床导轨部件要求有极高的直线运动精度、不能有爬行、导轨耦合面不能有磨损，故此要
求导轨有很高的制造精度。还要求导轨的材料具有很高的稳定性和耐磨性。
3、振动加工中，超声波在振动系统中是以纵波方式传播的。
4、电解加工精度主要包括复制精度和重复精度。
5、化学加工有化学铣加工等，它与电化学加工的最大区别是不需要外部电源作为加工条件。
6、评定电火花加工表面完整性的主要参数是：表面粗糙度、表面变质层和表面力学性能。
7、在超精密切削中，衡量金刚石刀具质量的标准，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。
8、金刚石刀具在超精密切削时所产生的积屑瘤，将影响加工零件表面质量/尺寸精度。
9、电火花加工中的工作液作用是冷却和冲掉加工产物。
10、电解加工的表面质量包含两个方面的含义：一是表面粗糙度；二是表面层的物理化学性能。
11、光电成形的工艺过程由掩膜制备和电镀两部分组成。
12、金刚石砂轮磨削时常用以轻质矿物油为主体的油性液和水溶性液为磨削液。
13、砂轮磨具的强度是指磨具在高速旋转时抵抗离心力的作用而破碎的能力。
14、超精密机床的主轴系统驱动模式有通过内装式同轴电动机驱动、其优点是体积小。
15、电致伸缩微进给机构的工作机理是利用压电材料的逆压电效应和电致伸缩效应工作的。
16、电火花穿孔成形加工是利用火花放电腐蚀金属原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。
18、在精密磨削中，如工件材料为硬质合金，则在选择砂轮时，需选用超硬磨料砂轮。
19、精密和超精密加工对静电环境的要求非常严格，这是因为所产生和集聚的大量静电，有可能导致
一些事故，如静电放电、控制电路器件损坏、人受到电击而误操作。
20、型腔模电火花加工主要有单电极平动法、多电极更换法、分解电极加工法和指状电极的扫描加工
四种方法。
21、混气电解加工的特点是与一般电解加工相比，加工精度和稳定性得以提高。
22、等离子体具有极高的能量密度，原因由三个方面：机械压缩效应、热收缩效应和磁收缩效应。
23、在超精密机床中，应用激光干涉仪测量位移时，需加空气参数补偿，这是因为空气中的温度、气
压等参数变化会引起空气折射率变化，引起测量误差。
24、STM扫描隧道显微镜的工作原理是基于量子力学的隧道效应。
25、化学加工有化学铣加工等，它与电化学加工的最大区别是不需要外部电源作为加工条件。
26、影响砂轮性能的因素主要是砂轮的磨料、砂轮的粒度和砂轮的黏合剂。
27、砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次数和光修次数。
第三部分
1、在线检测：工件在加工过程中实时进行检测，这种检测方法能实时反映加工过程的状态。
2、光电成形：是利用照相和光致抗蚀作用，首先在金属基板上按图形形成电气绝缘膜，然后在基板
的暴露部分镀上图形，再剥离金属基板而制成精细成品。
3、固定磨料加工：是电解研磨的一种，是将磨料粘在无纺布上之后，再将无纺布包在工具阴极上，
无纺布的厚度即为加工间隙。
4、超声波加工：是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。
5、金刚石晶体的面网密度：面网的单位面积上的原子数。
6、电子束焊接：是利用电子束作为热源的一种焊接工艺。
7、电解研磨：是在机械研磨的基础上附加电解作用而形成的一种复合加工方法。
8、磨料喷射加工：是利用磨料与压缩气体混合后经过喷嘴形成的高速束流，通过对工件的高速冲击
和抛磨作用来去除工件上多余的材料，达到加工的目的。
9、电解珩磨：就是把电解加工引入到常规的珩磨加工中去，既利用了电解加工的高效率，也保持了
珩磨的精度。
10、离子束刻蚀：是通过能量为0.5～5keV的离子轰击工件，将工件材料原子从工件表面去除的工艺
过程，是一个撞击溅射过程。
第四部分
1、丝杠螺母直线运动机构在换向运动时，运动精度受到回程间隙的影响，精密滚珠丝杠机构采用了
何种方法解决此问题？
答：滚珠丝杠副要求正转和反转没有回程间隙，否则精密数控系统控制将得不到要求的运动精度，这要求与滚珠丝杠和配合的螺母有一定的预载过盈。
由于丝杠的螺距会有一定的制造误差，故螺母载丝杠不同位置处的过盈量将有变化，预载力太小则有可能载丝杠的某一位置出现间隙；如预载力太大，则丝杠的某个位置可能转动不了；所以，为了方便滚珠丝杠的调整预载量，精密级和高精密级丝杠的螺母常做成两段组合，改变中间垫片厚度值可以方便地调整它地预载力。
2、采用电火花加工型腔模具时，在电极设计中，需考虑设计排气孔和冲油孔，为什么？
答：这是因为型腔模具加工属盲孔加工，电蚀产物排除比较困难，电火花加工时产生的大量气体要排出，故需设置气孔，同时设置冲油孔可采用工作液强迫循环方法来改善盲孔加工条件。
3、简述电铸加工的工艺过程？
答：原模表面处理—>电铸至规定厚度—>衬背处理—>脱模—>清洗干燥—>成品。
4、简述涂镀加工的工艺过程？
答：表面预加工—>除油、除锈—>电净处理—>活化处理—>镀底层—>镀尺寸镀层和夹心镀层—>镀工作层—>镀后清洗。
5、喷气发动机套上的冷却孔，飞机机翼的吸附屏的孔，孔数达数百万个，直径Φ0.2~0.003mm,一般
常采用什么方法进行高速打孔？
答：电子束高速打孔。
6、喷气发动机、汽轮机中整体叶轮的叶片，一般采用什么方法加工？
答：电解加工。
7、在测量精密轴系地回转误差时，需采用误差分离技术，为什么？
答：这是因为在测量精密轴系时，测量信号中含有标准钢球地制造误差和安装误差成分，该成分值已和精密轴系的回转误差为同一数量级，因而需采用误差分离技术将其分离，才能保证数据的正确性。
8、混气电解加工时，气体混入电解液的作用是什么？
答：（1）改变了电解液的电阻特性，增加了电解液的电阻率，减少了杂散腐蚀，提高了电解液的非线性质量，因而提高了加工精度。
（2）改变了电解液的流动特性，降低了电解液的密度和粘度，使流速增大，流场趋于均匀。
9、为了消除振动干扰的影响，保证精密和超精密加工对振动环境的要求，我们可采取哪些具体的技
术方法（写出两个技术方法）？
答：对内部的振源采取相应的消振技术措施，如运动件的动平衡调整、设备的位置布局调整等。对外部的振源采取相应的隔振技术措施，在设备与安装地面间设置空气弹簧隔振、橡胶隔振器等。10、影响电解抛光质量的因素有哪些？
答：（1）电解液的成分、浓度对抛光质量有决定性的影响；（2）阳极电位和阳极电流密度；（3）电解液温度和搅拌；（4）金属的原始条件。
除此之外，电解抛光的持续时间、阴极材料、阴极形状、极间间距等因素都对抛光质量有一定的影响。
11、试述离子束加工的原理和特点。
答：原理：是利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法。在真空条件下，将由离子源产生的离子经过电场加速，获得具有一定速度的离子投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应。
特点：1）加工精度高，易精确控制；2）污染少；3）加工应力、变形极小。
12、超声加工系统中变幅杆的作用是什么？
答：变幅杆的作用是能扩大振幅，因而还称为振幅扩大棒。
13、喷气发动机套上的冷却孔，飞机机翼的吸附屏的孔，孔数达数百万个，直径Φ0.2~0.003mm,一般
常采用什么方法进行高速打孔？
答：电子束高速打孔。
14、典型的超精密机床有哪些？
答：（1）美国的大型光学金刚石车床—LODTM；（2）德国的FG-001超精密机床；（3）英国的OAGM2500大型超精密机床；（4）日本的AHNIO型高效专用车削、磨削超精密机床。
15、简述电化学机械复合加工的特点。
答：作为复合加工方式，电化学机械加工兼具备了电化学加工和机械加工的某些特点：（1）加工范围广，生产效率高；（2）加工精度和表面质量优良；（3）机械磨具磨损小；（4）控制条件好；
（5）成本低。
16、什么频率范围内的波称为超声波？超声加工系统中，超声振动系统主要有哪几部分组成？超声频电振荡是如何转换为机械振动的？
答：频率超过16000Hz的声波称为超声波。
超声振动系统主要包括超声换能器、变幅杆及工具三部分。
超声波发生器产生1.6万Hz以上的高频交流电源，输送给超声换能器，产生超声波振动，并借助变幅杆将振幅放大到0.05～0.1mm左右，使变幅杆下端的工具产生强烈的振动。
17、冲模是生产上应用较多的一种模具，形状复杂，尺寸精度要求高，常采用什么方法加工？
答：先经过电火花、电解及激光加工（粗加工）后，再用超声波研磨抛光，以减小表面粗糙度值，提高表面质量。
18、简述精密磨削机理。
答：（1）微刃的微切削作用；（2）微刃的等高切削作用；（3）微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。
19、影响电解研磨加工速度及表面质量的因素有哪些？
答：（1）电解液；（2）加工电压和电流密度的影响；（3）无纺布厚度、粘结的磨粒尺寸及含磨粒量；（4）工具阳极的转速及工作液送进速度；（5）工具阴极与工件之间的压力。
20、喷油嘴、微型轴承、仪表齿轮、手表整体机芯、印刷电路板、集成电路微电子器件等的清洗，常
采用什么方法可获得好的效果？
答：超声波清洗（在清洗溶液中引入超声波可使精微零件中的细小孔、窄缝、夹缝中的脏物加速溶解、扩散，清洗干净）
21、电解加工是利用什么原理使工件加工成形的？电铸加工是基于什么原理？
答：电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理实现金属零件的成形加工。
电铸加工原理为：用可导电的原模做阴极，电铸材料作阳极，电铸材料的金属盐溶液作电铸液，在直流电源的作用下，溶液中金属离子在阴极上获得电子成为金属原子而沉积镀覆在阴极原模表面，阳极上的金属原子交出电子成为正金属离子进入镀液，对金属离子进行补充，以保持其浓度基本不变。阳极原模上电铸层逐渐加厚，当达到预定厚度时即可取出，设法与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。
22、纳米级加工的物理实质是什么？纳米级加工精度包括哪三方面？
答：就是要切断原子间的结合，实现原子或分子的去除。
纳米级加工精度包括：纳米级尺寸精度；纳米级几何形状精度；纳米级表面质量。
23、电火花加工中的极性效应是什么？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？线切割加工一般采用什么极性加工？为什么？
答：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀，这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
从提高加工生产率和减小工具电极损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，为了充分地利用极性效应，最大限度地降低工具电极的损耗，，应合理选用工具电极的材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确地选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。
线切割加工总是采用正极性加工方式。
为获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度值，应控制单个脉冲能量，尽量减小脉冲宽度，一般在
0.5~64us，所以，线切割加工总是采用正极性加工方式。
24、请就下述的3个问题论述纳米技术的一些基本概念和知识？
1）纳米级表面物理力学性能检测的内容是什么？
2）简述MEMS系统的特点？
3）简述纳米加工技术与传统技术的差别（可就某一个方面进行论述，如纳米级加工、材料、器件等）。
答：1）纳米级测量技术包括：纳米级精度的尺寸和位移的测量，纳米级表面形貌的测量。
2）MEMS系统指的是微型机电系统，它是将微型机械，信息输入的微型传感器，电源、驱动器、
控制器、模拟或数字信号处理器、输出信号接口等都微型化并集成在一起成为一个微型机电系
统，它有较强的独立运行能力，并有能完成规定工作的功能。
3）答题要点：例纳米加工：重点论述纳米级加工技术是在分子、原子水平上的加工，而不是简
单的加工尺寸的缩小等。
25、简述电火花加工的基本原理？电火花蚀除的主要原因是什么？火花放电过程大致可分为哪四个连
续的阶段？
答：电火花加工是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种利用电、热能量进行加工的方法。
及时排除电极间的电蚀产物，以确保电极间介电性能的稳定。否则，电蚀产物将充塞在电极间形成短路，无法正常加工。
火花放电过程大致可分为：极间介质的击穿形成放电通道；介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀蚀除产物的抛出；间隙介质消电离。
26、请就下列问题回答超精密加工技术和设备的一些基本概念？
1）超精密机床的进给系统由哪几个功能单元组成？
2）超精密切削和普通切削的区别？
答：1）驱动电机、柔性连轴节、滚珠丝杠螺母机构、滚动导轨，刀架。
2）超精密切削属于微切削加工，在微切削时，切削往往是在晶粒内进行，因此，切削力一定要超过晶体内部的分子、原子结合力。其单位面积的切削阻力将急剧增大，这样就要求采用耐热性高、高温硬度高、耐磨性强、高温强度好的刀具材料，即超高硬度材料，最常用的有金刚石刀具。
27、简述激光束加工和电子束加工方法的主要特点。
答：电子束加工机理是将电能转化成电子的动能，通过高速电子对工件表面的轰击是电子动能转化成金属表面的热能将材料瞬时溶融，气化、以达到去除材料的目的。加工条件是真空、工件材料为导电金属体，与加工有关的材料性能是材料的热学常数。
激光束加工机理是将电能转化成光能，再将激光束射向工件表面由金属吸收转化成金属表面的热能将材料瞬时溶融、气化、达到去除材料的目的。加工条件是：工件材料为金属、非金属都可以，与加工有关的材料性能是材料的热学常数及材料表面对激光的吸收率。
精密和超精密加工的应用和发展趋势 [摘要]本文以精密和超精密加工为研究对象，对世界上精密和超精密加工的应用和发展趋，势进行了分析和阐释，结合我国目前发展状况，提出今后努力方向和发展目标。 【关键词】精密和超精密加工；精度；发展趋势 精密和超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一，各技术先进国家在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。 美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在20世纪50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μm），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室和Y－12工厂在美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件￠2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。 在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0.1μm，表面粗糙度Ra<10nm。 日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。 我国的精密、超精密加工技术在20世纪70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超
《精密与特种加工技术》课后答案 第一章 1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何 答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。 2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革 答：⑴提高了材料的可加工性。 ⑵改变了零件的典型工艺路线。 ⑶大大缩短新产品试制周期。 ⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。 ⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。 3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改如何正确处理特种加工与常规加工之 间的关系 答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响举例说明. 答：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好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但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以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。 第二章 1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件 答：超微量去除技术是实现超精密加工的关键，其难度比常规的大尺寸去除加工技术大的多，因为：工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。精度难以控制，工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就
精密和超精密加工技术复习思考题答案 第一章 1.试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。 答：超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要的地位。国防方面，例如：对于导弹来说，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。制造惯性仪表，需要有超精密加工技术和相应的设备。 尖端技术方面，大规模集成电路的发展，促进了微细工程的发展，并且密切依赖于微细工程的发展。因为集成电路的发展要求电路中各种元件微型化，使有限的微小面积上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂和完备的电路。因此，提高超精密加工水平以减小电路微细图案的最小线条宽度就成了提高集成电路集成度的技术关键。 2.从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工。 答：通常将加工精度在0.1-lμm，加工表面粗糙度在Ra 0.02-0.1μm之间的加工方法称为精密加工。而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于Ra 0.01μm的加工方法称为超精密加工。 3.精密和超精密加工现在包括哪些领域。 答：精密和超精密加工目前包含三个领域： 1)超精密切削，如超精密金刚石刀具切削，可加工各种镜面。它成功地解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工。 2)精密和超精密磨削研磨。例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工。 3)精密特种加工。如电子束，离子束加工。使美国超大规模集成电路线宽达到0.1μm。 4.试展望精密和超精密加工技术的发展。 答：精密和超精密加工的发展分为两大方面：一是高密度高能量的粒子束加工的研究和开发；另一方面是以三维曲面加工为主的高性能的超精密机械加工技术以及作为配套的三维超精密检测技术和加工环境的控制技术。 5.我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何。 答：我国当前某些精密产品尚靠进口，有些精密产品靠老工人于艺，因而废品率极高，例如现在生产的某种高精度惯性仪表，从十几台甚至几十台中才能挑选出一台合格品。磁盘生产质量尚未完全过关，激光打印机的多面棱镜尚不能生产。1996年我国进口精密机床价值达32亿多美元(主要是精密机床和数控机床)。相当于同年我国机床的总产值，某些大型精密机械和仪器国外还对我们禁运。这些都说明我国必须大力发展精密和高精密加工技术。 6.我目要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容。
概论 1.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。 2.特种加工特点：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除材料2.工具的硬度可 以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，如激光加工，电子束加工等，根本不需要任何工具3.在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的切削力作用，工件不承受切削力，特别适合加工低刚度零件。 第二章金刚石刀具精密切削加工 1.超精密加工难度：1.工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制 2.工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响 3.去除层越薄，被加工表面受到的切削力越大，材料就越不易去除。 2.超精密加工按加工方式分为（切削加工，磨料加工，特种加工，复合加工）；加工方法的 机理（去除加工，结合加工，变形加工） 3.超精密加工实现条件：1.超精密加工的机理与工艺方法2.工艺装备3.工具 4.工件材料 5. 精密测量及误差补偿技术6.工作环境条件等 4.超精密加工对机床要求：1.高精度2.高刚度3.高稳定性4.高自动化 5.主轴：液体静压轴承，空气静压轴承 6.主轴驱动方式：柔性联轴器驱动，内装式同轴电动机驱动 7.导轨结构形式：燕尾型，平面行，V-平面型，双V型。 8.微量进给装置：压电和电致伸缩式进给装置，摩擦驱动装置 9.金刚石具有各向异性和解离现象。解离现象：指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行与某个平面平整的劈开的现象。 10、金刚石在小刀头上的固定方法：①机械固定。②用粉末冶金固定。③使用粘结或钎焊固 定。 三 1、精密与超精密磨料加工：固结磨料加工、游离磨料加工 固结磨料加工：固结磨具、涂覆磨具 游离磨料加工：精密研磨、精密抛光 2、精密磨削主要是依靠砂轮具有微刃性和等高性的磨料实现的。 3、精密磨削机理①微刃的微切削作用 ②微刃的等高切削作用 ③微刃的滑挤、摩擦、抛光 第四章、 1、电火花加工机理：基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工。 2、正极性接法是将工件接阳极，工具接阳极负极性接法是将工件接阴极，工具接阳极： 3、电火花加工特点：1试用的材料范围广 2适于加工特殊及复杂的零件，3脉冲参数的可以在较大的范围内调节，可以在同一台的机床上连续进行粗、半精及精加工4直接利用电能进行加工，便于实现自动化。 4、极性效应：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极都会受到不同程度的电蚀，单纯 由于正负极不同而彼此电蚀量不一样的现象 5、影响加工精度的主要因素：放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性和 “二次放电”
精密与超精密加工 1 什么是精密与超精密加工？ 目前在工业发达国家中， 一般工厂能稳定掌握的加工精度是 1 微米。 与此相应， 通常将加工 精度 在 0.1~1微米、加工表面粗糙度 Ra 在 0.02~0.1 微米之间的加工方法称为精密加工；而 将加工精度 高于 0.1微米、加工表面粗糙度 Ra 小于 0.01 微米的加工方法称为超精密加工。 2 积屑瘤对切削力的影响规律；能够画出积屑瘤的模型；会解释积屑瘤产生规律的原因 规律： 积屑 瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小，和普通切削钢时的规律正好相反。普 通切削切钢时， 积 屑瘤可增加刀具的前角， 故积屑瘤增大可使切削力下降， 但是超精密切削 时积屑瘤增大反而使切削 力增大； 模型如图； 产生原因： 1）积屑瘤前端 R 大约 2～3μm ，实际切削力由积屑瘤刃口半径 R 起作用，切削 力明 显增加 。 2）积屑瘤与切削层和已加工表面间的摩擦力增大，切削力增大。 3）实际 切削厚度超过名义值，切削厚度增加 ，切削力增加。 3 会画金刚石晶体三个面的原子分布图、面网距、面网密度的计算。 4 理解掌握我国采用哪个晶面作为前后刀面；为什么？ 应考虑因素：刀具耐磨性好；刀刃微观强度 高，不易产生微观崩刃；刀具和被加工材料间摩 擦系数低，使切削变形小，加工表面质量高；制造研 磨容易。 110 晶面 面积= D 2 面积= 2D 2 原子数 4x1/4+1=2 原子数 4x1/4+2x1/2+2=4 原子数 3x1/6+3x1/2=2 面网密度 2/D 2 面网密度 4/ 2D 2 面网密度 2/( 3D 2 /2) 4/ 3D 2
精密和超精密加工论文 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，
1.领会：记忆规定的有关知识点的主要内容，并能够领会和理解规定的有关知识点的内涵和外 延，熟悉其内容要点和它们之间的区别和联系，作出正确的解释、说明和阐述。20% 2.掌握：掌握有关的知识点，正确理解和记忆相关内容的原理、方法和步骤。40% 3.熟练掌握：必须掌握的核心内容和重要知识点。40% 第九章电子束和离子束加工 一、领会 1.电子束的基本原理 电子束的加工是在真空调件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度（速 度可达1.6*105km/s）冲击到工件表面极小的面积上，在极短的时间内，其能量的大部分 转化为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料局部熔化和气化，而实现加工的目的，称为电子束热加工； 另一种利用电子束的非热效应，功率密度较小的电子束流和电子胶相互作用，电能转换为化学能，产生辐射化学或物理效应，使电子胶的分子链被切断或重新组合形成分子量的变化以实现电子束曝光，可实现表面微槽或其他几何形状的刻蚀加工。 2.工艺特点 1）由于电子束能够极其微细地聚焦，甚至能聚焦到0.1卩m,所以加工面积很小，是一种精密微细的加工方法 2）电子束能量密度高，在极微小束斑上能达到106~109W/cm2，使照射部分的温度超过材料的熔化和气化温度,去除材料主要靠瞬时蒸发,是一种非接触式加工。工件不受机械力作用,不产生宏观应力和变形,可加工脆性、韧性、导体、半导体、非导体材料 3）由于电子束的能量密度高,且能量利用率达90%以上,因而加工生产率很高 4）可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进行直接控制,所以整个加工过程便于实现自动化。 5）由于电子束加工在真空中进行,因而污染少,加工表面不氧化,特别适用于加工易氧化的金属及合金材料,及纯度要求极高的半导体材料 6）价格昂贵,生产应用有一定局限性 3.电子束的加工设备组成：电子枪（获得电子束）、真空系统（避免与气体分子之间的碰撞）、控 制系统、电源（稳定性要求高） 4.电子束加工可用于：打孔、切割、蚀刻、焊接（利用电子束作为热源的焊接工艺）、热 处理、曝光等 5.离子束加工的基本原理和特点 1）基本原理利用离子束对材料进行成形和表面改性的加工方法。在真空条件下, 将离子源产生的离子经过电场加速,获得具有一定速度的离子投射到材料表面,产生溅射效应和注入效 应。离子带正电荷,其质量比电子大数千、数万倍,所以离子束比电子束具有更大的撞击动 能，它是靠微观的机械撞击能量来加工的。 2）撞击和溅射效应具有一定动能的离子斜射到工件材料表面时，可将表面的原子撞击出来，如果工件直接作为离子轰击靶材，工件表面就会受到离子刻蚀 3）注入效应离子能量足够大并且垂直工件表面撞击时，离子就会钻进工件表面
精密与特种加工技术复习资料 第一章 1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。 2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革 答：⑴提高了材料的可加工性。 ⑵改变了零件的典型工艺路线。 ⑶大大缩短新产品试制周期。 ⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。 ⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。 3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改如何正
确处理特种加工与常规加工之间的关系 答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响举例说明. 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好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但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以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。 第二章
一、单项选择题 1、超精密加工的精度是指加工精度达到（D） A、1μm B、0.1μm C、0.01μm D、0.001μm 2、下列天然金刚石最贵重的种类是（A） A、透明金刚石 B、半透明金刚石 C、不透明金刚石 D、褐色金刚石 3、精密和超精密加工的精度是依靠（C）来保证的。 A、高精度机床 B、先进加工方法 C、检测精度 D、高硬度刀具 4、具有良好的冷却作用和清洗作用的磨削液是（B） A、离子型磨削液 B、水溶性磨削液 C、磨削油 D、挤压乳化液 5、电解加工是利用金属在电解液中产生（B）的原理去除材料的制造技术。 A、阳极氧化 B、阳极溶解 C、阴极还原 D、阴极溶解 6、在电解加工过程中，直接影响加工精度稳定性的因素是（B）。 A、电解机床精度 B、电解液浓度和温度变化 C、电解液溶解度 D、电流稳定性 7、离子束加工技术利用注入效应加工的是（D）。 A、离子束刻蚀 B、溅射镀膜 C、离子镀 D、离子注入 8、电子束加工的另一种是利用电子束流的（C）。 A、腐蚀效应 B、热效应 C、非热效应 D、气化效应 9、以下利用力效应的激光表面处理技术是（A）。 A、激光冲击 B、激光淬火 C、激光非晶化 D、激光快速刻花 10、广泛应用与非金属硬脆陶瓷材料加工的方法是（C）。 A、金属切割 B、电火花加工 C、超声加工 D、激光加工 二、填空题 1、精密加工是指加工精度和表面质量达到极高极高精度的加工工艺，通常包括精密切削加工和精密磨削加工。 2、金属切削过程，就本质而言，是材料在刀具的作用下，产生断裂、摩擦挤压和 滑动变形的过程 3、金刚石的刀具磨损有裂纹、碎裂、解理三种原因。 4、磨粒的四种切削形态是摩擦、塑性变形、飞边和切削。 5、磨屑形成的三个过程是滑擦阶段；刻滑（耕犁）阶段；切削阶段。 6、电火花加工工作液净化过滤方法有自然沉淀法、介质过滤法、高压静电 过滤法、离心过滤法四种方法。 7、在离子束加工中，离子束投射到材料表面产生的两种效应是溅射效应 和注入效应。 8、激光加工的四大特性是高亮度、高方向性、高单色性 和高相于性。 9、在磁化加工过程中按磁化时的电源可分为直流磁化、交流磁化、 脉冲磁化三种情况。 三、简答题 1、简述现代机械工业致力于提高零件加工精度的主要原因。 答：1）提高零件的加工精度，可提高产品的性能和质量，提高产品的稳定性和可靠性； 2）提高零件的加工精度可促进产品的小型化； 3）提高零件的加工精度可增强零件的互换性，提高装配生产率，促进自动化装配应用，
单选（10分）判断（10分）填空（25分） 概念（15分5个）分析解答（24分4个）线切割（16分） 1 精密加工机床目前的研究方向？ 答提高机床主轴的回转精度，工作台的直线运动精度以及刀具的微量进给精度。 2 精密加工机床工作台的直线运动精度由（导轨）决定的。 3 精密加工机床（必须使用微量进给装置）提高刀具的进给精度。 4 在超精密切屑中，金刚石刀具哪些比较重要的问题需要解决？ 答：一是金刚石晶体的晶面选择，这对刀具的使用性能有重要的影响；二是金刚石刀具刃口的锋利性，即刀具刃口的圆弧半径。 5 扫描隧道显微镜的分辨率为（0.01nm），它的功用如何？ 在扫描隧道显微镜下可移动原子，实现精密工程的最终目标—原子级精密加工6 金刚石刀具和立方氮化硼刀具的用途如何？ 答：应用天然金刚石车刀对铝、铜和其他软金属以及合金进行切削加工，立方氮化硼等新型超硬刀具材料，他们主要用于黑色金属的精密加工。 7 超精切削加工时，积屑瘤高度对切削力的影响如何？ 答积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小，这和普通切削黑丝规律相反。 8 金刚石晶体的理解概念？ 答：解理。当垂直于金刚石（111）晶体面的拉力超过某特定值时，两相邻的（111）面分离，产生解理劈开。 9 金刚石晶体的那个晶面适合作刀具的前后刀面？ 答：为了增加切削刃的微观强度，减小破碎概率，应选用强度最高的（100）晶面作为金刚石刀具的前后刀面。 10 天然单晶金刚石刀具用于精密切削，其破损和磨损不能继续使用的标志是？答：加工表面粗糙度超过规定值。 11 超精密加工机床的主轴部件通常采用哪些类型的轴承？这些轴承各有哪些特点？答：液体静压轴承主轴和空气静压轴承主轴 液体静压轴承主轴优点：回转精度可达0.1um，且转动平稳，无振动，因此某些超精密机床主轴使用这种轴承。缺点：液体静压轴承的油温升高，在不同转速时温度升高值不相同，因此要控制恒温较难，温升造成的热变形会影响主轴回
精密与超精密加工 1什么是精密与超精密加工？ 目前在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握的加工精度是1微米。与此相应，通常将加工精度在0.1~1微米、加工表面粗糙度Ra 在0.02~0.1微米之间的加工方法称为精密加工；而将加工精度高于0.1微米、加工表面粗糙度Ra 小于0.01微米的加工方法称为超精密加工。 2积屑瘤对切削力的影响规律；能够画出积屑瘤的模型；会解释积屑瘤产生规律的原因 规律：积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小，和普通切削钢时的规律正好相反。普通切削切钢时，积屑瘤可增加刀具的前角，故积屑瘤增大可使切削力下降，但是超精密切削时积屑瘤增大反而使切削力增大； 模型如图； 产生原因：1）积屑瘤前端R 大约2～3μm ，实际切削力由积屑瘤刃口半径R 起作用，切削力明显增加 。 2）积屑瘤与切削层和已加工表面间的摩擦力增大，切削力增大。3）实际切削厚度超过名义值，切削厚度增加 ，切削力增加。 3会画金刚石晶体三个面的原子分布图、面网距、面网密度的计算。 100晶面 110晶面 111晶面 面积= 面积= 面积= 原子数4x1/4+1=2 原子数 4x1/4+2x1/2+2=4 原子数3x1/6+3x1/2=2 面网密度 面网密度 面网密度 面网距 面网距 面网距 22D 2D 2 /32D 2/2D 22/4D 2 23/4)2/3/(2D D
4理解掌握我国采用哪个晶面作为前后刀面；为什么？ 应考虑因素：刀具耐磨性好；刀刃微观强度高，不易产生微观崩刃；刀具和被加工材料间摩擦系数低，使切削变形小，加工表面质量高；制造研磨容易。 选用（100）晶面的原因： （111）不适合作前后面。推荐采用（100）晶面作金刚石刀具的前后面，理由如下： 1)（100）晶面的耐磨性高于（110）晶面； 2 )（100）晶面的微观破损强度高于（110）晶面，（100）晶面受载荷时的破损机率比（110）晶面低很多； 3 ) （100）晶面和有色金属之间的摩擦系数要低于（110）晶面的摩擦系数。 5理解晶体的解理现象；金刚石哪个晶面容易产生解理现象，为什么？ 解理现象：是某些晶体特有的现象，晶体受到定向的机械力作用时，沿平行于某个平面平整的劈开的现象； 原因：（111）面的宽的面间距（0.154nm）是金刚石晶体中所有晶面间距中的最大的一个，并且其中的连接共价键数最少，只需击破一个价键就可使其劈开，故劈开比较容易。金刚石内部的解理劈开，在绝大多数情况下是与（111）面网平行，在两个相邻的加强（111）面网之间。在解理劈开时，可以得到很平的劈开平面。 6精密磨削加工机理；精密磨削砂轮如何选择？ 精密磨削主要是靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后被加工表面留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨削阶段的作用，获得高精度和小表面粗糙度表面，因此精密磨削机理可以归纳为以下几点：a微刃的微切削作用；b微刃的等高切削作用；c微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。 精密磨削使所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及其等高性为原则。包括砂轮的粒度选择，砂轮结合剂的选择。 7超精密磨削加工机理（会画图解释单颗粒的磨削过程） (1)超微量切除精密和超精密磨削是一种极薄切削，切屑厚度极小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的切应力就急速地增加并变得非常大，可能接近被磨削材料的剪切强度的极限。同时，磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。对于普通磨，在这种高温、高压和高剪切力的作用下，磨粒将会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形成新切削刃，虽然使连续磨损成为可能，但得不到高精度、低表面粗糙度值的磨削质量。因此，在超精密磨削时般多采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。 (2)单颗粒磨削加工过程砂轮中的磨粒分布是随机的，磨削时磨粒与工件的接触也是无规律的，为研究方便起见，对单颗粒的磨削加工过程进行分析。 1）磨粒是一颗具有弹性支承（结合剂）的和大负前角切削刃的弹性体。 2）磨粒切削刃的切入深度是从零开始逐渐增加，到达最大值再逐渐减少，最后到零。 3）磨粒磨削时在工件中，开始是弹性区，继而塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区。4）超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。 磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。
精密和超精密加工现状与发展趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μ;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μ;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μ;m，最好可到Ra0.025μ;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μ;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μ;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μ;m，表面粗糙度Ra0.1μ;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μ;m。电化学抛光可提高到Ra0.1~0.08μm。 超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。 超精密加工包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术；超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对
《精密加工与特种加工》（2213）自学考试大纲 Ⅰ课程性质与设置目的 一、课程性质和任务 《精密加工与特种加工》是全国高等教育自学考试机械制造与自动化专业的一门专业课。它的实践性很强，既要掌握数控技术概念，又要掌握数控机床的结构，还要动手编程。为了使从事机械行业的人士通过该课程的学习和考试，掌握数控加工的基础知识，具备数控编程的能力。本考试课程所用教材是《数控机床与编程》，刘书华主编，机械工业出版社。本课程的先行课是《数控技术及应用》， 二、教学目的 本课程的目的在于，使参试者了解数控技术基本概念，初步掌握数控机床的组成和机械结构的组成及其各部分的特点，初步掌握编程基本指令，能对较复杂的零件进行编程，同时也为后继课程的学习打下坚实的基础。 三、课程要求 《精密加工与特种加工》是一门应用性很强的课程，它所涉及的内容也十分广泛。本课程的具体要求是，使参试者比较全面系统地初步掌握数控技术的基本概念、数控机床的组成、机械结构的组成及其各部分的特点，初步掌握编程基本指令。所选取的内容包括以下几个方面：数控机床概述，数控系统及其应用，数控机床的机械结构，数控加工系统的工艺装备，数控加工工艺基础，数控编程。 参试者在学习本课程中应把重点放在三方面：一是掌握数控机床的机械结构各方面的知识，二是掌握数控加工系统的工艺装备和数控加工工艺基础，三是掌握数控编程中所用的各项指令。 Ⅱ考试内容与考核目标 第一章数控机床概述 一、学习目的和要求 1、了解数控机床的产生和发展过程 2、了解数控机床的特点及应用 3、理解数控系统的组成和工作原理的基本知识 4、了解数控机床的分类的方法 二、课程内容 （一）数控机床的产生和发展 1、数控机床的产生 2、计算机数控 3、数控机床和数控系统的发展 4、机械制造系统的发展 （二）数控机床的特点及应用 1、数控机床的优点 2、数控机床应用范围
精密和超精密加工现状与发展趋势 核心提示：当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度 Ra≤0.025μm加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μm，表面粗糙度Ra0.1μm。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μm。电化学抛光可提高到Ra0.1~0. 08μm。
一、名词解释： 1．极性效应 在电火花加工中，把由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应。 2．线性电解液 如NaCl电解液，其电流效率为接近100%的常数，加工速度v L和与电流密度i的曲线为通过原点的直线（v L=ηωi），生产率高，但存在杂散腐蚀，加工精度差。 3．平衡间隙（电解加工中） 当电解加工一定时间后，工件的溶解速度vL和阴极的进给速度v相等，加工过程达到动态平衡，此时的加工间隙为平衡间隙Δb 。 4．快速成形技术 是一种基于离散堆积成形原理的新型成形技术，材料在计算机控制下逐渐累加成形，零件是逐渐生长出来的，属于“增材法”。 5．激光束模式 激光束经聚焦后光斑内光强的分布形式。 二、判断题： 01．实验研究发现，金刚石刀具的磨损和破损主要是 由于111晶面的微观解理所造成的。（√） 02．电解加工时由于电流的通过，电极的平衡状态被 打破，使得阳极电位向正方向增大（代数值增 大）。（√） 03．电解磨削时主要靠砂轮的磨削作用来去除金属， 电化学作用是为了加速磨削过程。（×） 04．与电火花加工、电解加工相比，超声波加工的 加工精度高，加工表面质量好，但加工金属材 料时效率低。（√） 05．从提高生产率和减小工具损耗角度来看，极性 效应越显著越好，所以，电火花加工一般都采 用单向脉冲电源。（√） 06．电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲 电源或交流电源。（×） 07．阳极钝化现象的存在，会使电解加工中阳极溶 解速度下降甚至停顿，所以它是有害的现象， 在生产中应尽量避免它。（×） 08．电子束加工是利用电能使电子加速转换成动能 撞击工件，又转换成热能来蚀除金属的。（√） 09．电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲 电源或交流电源。（×） 10．电火花加工是非接触性加工（工具和工件不接 触），所以加工后的工件表面无残余应力。（×） 11．电化学反应时，金属的电极电位越负，越易失去 电子变成正离子溶解到溶液中去。（√） 12．电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去 除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆 加工的。（×） 13．氯化钠电解液在使用中，氯化钠成分不会损耗， 不必经常添加补充。（√） 14．由于离子的质量远大于电子，故离子束加工的 生产率比电子束高，但表面粗糙度稍差。（×） 15．阶梯形变幅杆振幅放大倍数最高，但受负载阻 力时振幅衰减严重，且容易产生应力集中。（√） 16．在超精密磨削时，如工件材料为硬质合金，则 需选用超硬磨料砂轮。（√） 17．法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析 出物质的量与通过的电量成正比，它也适用于 电镀。（√） 18．电致伸缩微量进给装置的三大关键技术是电致伸 缩传感器、微量进给装置的机械结构及其驱动 电源。（√） 19．电解加工时，串连在回路中的降压限流电阻使电 能变成热能而降低电解加工的电流效率。（×） 20．等脉冲电源是指每个脉冲在介质击穿后所释放的 单个脉冲能量相等。对于矩形波等脉冲电源，每个脉冲 放电持续时间相同。（√） 21．电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去 除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆 加工的。（×） 三、填空题 01．超精密机床导轨部件要求有极高的直线运动精 度，不能有爬行。除要求导轨有很高的制造精度外，还 要求导轨的材料具有（很高的稳定性）、（耐磨性）和（抗 振性）。 02．精密和超精密加工机床主轴轴承的常用形式有 （液体静压轴承）和（空气静压轴承）。 03．金刚石晶体的激光定向原理是利用金刚石在不 同结晶方向上（因晶体结构不同而对激光反射形成不同 的衍射图像）进行的。 04．电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分 为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、气 化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。 05．目前金刚石刀具主要用于（铝、铜及其合金等 软金属）材料的精密与超精密车削加工，而对于（黑色 金属、硬脆）材料的精密与超精密加工，则主要应用精 密和超精密磨料加工。 06.超声波加工主要是利用（磨料在超声振动作用 下的机械撞击和抛磨）作用来去除材料的，同时产生的 液压冲击和空化现象也加速了蚀除效果，故适于加工 （硬脆）材料。 07．实现超精密加工的关键是（超微量去除技术）， 对刀具性能的要求是：（极高的硬度和耐磨性）、（刃口 极其锋利）、刀刃无缺陷、与工件材料的抗粘接性好， 摩擦系数低。 08．电火花加工型腔工具电极常用的材料有：（纯 铜）、（石墨）、（铜钨合金）等。 09．影响电火花加工精度的主要因素有：（放电间隙 的大小）及其一致性、（工具电极的损耗）及其稳定 性和（二次放电现象）。 10．电火花加工按工件和工具电极相对运动的关系 可分为：电火花（穿孔成形加工）、电火花（线切割加 工）、电火花（磨削加工）、电火花（展成加工）、电火 花表面强化和刻字等类型。 11．电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极平动 法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数 控创成法等。 12．实现超精密加工的技术支撑条件主要包括：（超 精密加工机理与工艺方法）、（超精密加工机床设备）、
《精密超精密加工技术》期末试题 1～6题为必答题（每题10分）。 1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领 域？ 答：精密加工的精度范围为1μm~0.1μm、表面粗糙度为0.1μm~0.025μm；超精密加工的精度范围为高于0.1μm、表面粗糙度小于0.025μm。 超精密加工领域包括： （1）超精密切削加工。如采用金刚石刀具进行超精密切削，可进行各种镜面、反射镜、透镜等大型器件的精密加工。它成功地解决了激光核聚变系统和天体望远镜中地大型抛物面加工。 （2）超精密磨削和研磨抛光加工。如高密度硬磁盘地涂覆表面加工和大规模集成电路基片的加工，以及高等级的量块加工等。 （3）精密特种加工。如在大规模集成电路芯片上，采用电子束、离子束的刻蚀方法制造图形，目前可以实现0.1μm线宽。 2.超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人 造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？ 答：超精密切削对刀具性能的要求：1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，以保证刀具有很长的寿命和尺寸耐用度。2）切削刃钝圆半径要极小，这样才能实现超薄切削厚度。3）切削刃无缺陷，因为切削时刃形将复印在加工表面上，切削刃无缺陷能得到超光滑的镜面。4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性。 天然单晶金刚石有着一系列优异的特性，如硬度强度耐磨性极高导热性好，与有色金属摩擦因数低，刀具钝圆半径极小等。虽然价格昂贵，仍被公认为理想不能替代的超精密切削刀具材料。 人造单晶金刚石现在已能工业生产，并已开始用于超精密切削，但它的价格仍很昂贵。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃，钝圆半径很难小于1微米，因此它只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。
单选15分，填空10分，判断改错20分，简答35分（7题，每题5分，编程20分）《精密加工与特种加工》02213自考试题 20181230 一、单项选择题 1.计算机数控简称为【A 】 https://www.doczj.com/doc/f118981610.html,C B.CPU C.RAM D.NC 2.柔性制造系统简称【 B 】 A.FMC B.FMS C.CAD D.CAM 3.P74数控机床的机械结构部件包括：主传动系统、基础支承件、辅助装置和【 A 】 A.进给机构 B.液压系统 C.冷却系统 D.夹具系统 4.P74数控机床机械结构中，支撑机床的各主要部件，并保持各主要部件位置相对正确的部分为【 C 】 A.主传动系统 B.进给传动系统 C.基础支承件 D.辅助装置 5.P74数控机床机械结构中，将驱动装置的运动及动力传给执行件，以实现主切削运动的部分，称为【 A 】 A.主传动系统 B.进给传动系统 C.基础支承件 D.辅助装置 6.P176使用数控机床加工零件的一种工艺方法，称作【 B 】 A.车削加工工艺 B.数控加工工艺 C.焊接加工工艺 D.铸造加工工艺 7.P37步进电动机的角位移与脉冲关系成【 B 】 A.反比 B.正比 C.指数 D.等比 8.P37步进电动机的转数与脉冲频率关系成【B】 A.反比 B.正比 C.指数 D.等比 9.P38步进电动机的步距角的大小与电动机通电方式的系数关系成【 A 】 A.反比 B.正比 C.指数 D.等比 10.数控系统和机床的配合主要表现在【 B 】 A.2方面 B.3方面 C.4方面 D.5方面 11.P40步进电动机驱动电源的种类有【 D 】 A.2种 B.3种 C.4种 D.5种 12.P36数控机床按执行机构的伺服系统类型分为【 B 】 A.2类 B.3类（步进、直流、交流） C.4类 D.5类