精密与特种加工技术 第1章

精密和超精密加工技术部分第一章精密和超精密加工技术及其发展展望（一）课程内容本章主要介绍了发展精密和超精密加工技术的重要性以及超精密加工的现状。

（二）考核知识点和考核要求1、识记：精密加工和超精密加工概念、领域，金刚石刀具两个重要问题，超精密加工中检测内容。

第二章超精密切削与金刚石刀具（一）课程内容本章主要介绍了超精密切削的切削速度选择；超精密切削时刀具的磨损和耐用度；超精密切削时积屑瘤的生成规律；切削参数变化对加工表面质量的影响；刀刃锋锐度对切削变形和表面质量的影响；超精密切削时最小切削厚度；金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工表面质量的影响；超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构；金刚石晶体各晶面的耐磨性和好磨难磨方向；单晶金刚石刀具的破损机理；金刚石晶体的定向；金刚石刀具的设计与制造。

（二）考核知识点和考核要求1、识记：超精密切削的切削速度选择，金刚石刀具破损或磨损的标志，积屑瘤的生成规律、影响因素及其对加工过程的影响。

刀刃锋锐度对切削过程的影响，金刚石各晶面的好磨难磨方向，金刚石晶体的定向。

2、领会：切削参数对加工表面质量的影响，金刚石的性能特点及晶体结构，单晶金刚石刀具的破损机理，金刚石刀具的设计。

第三章精密磨削和超精密磨削（一）课程内容本章主要介绍了精密和超精密磨削；精密磨削；超硬磨料砂轮磨削；超精密磨削；精密和超精密砂带磨削。

（二）考核知识点和考核要求1、识记：精密和超精密磨料加工方法分类，精密和超精密磨削的特点及其应用，精密和超精密磨削工艺，砂带磨削方式、特点、应用范围及其机理。

2、领会：精密磨削机理，精密磨削与超硬磨料砂轮的修整，超精密磨削机理及其特点。

第四章精密和超精密加工的机床设备（一）课程内容本章主要介绍了精密主轴部件；床身和精密导轨部件；进给驱动系统；微量进给装置；机床的稳定性和减振隔振；减少热变形和恒温控制。

（二）考核知识点和考核要求1、识记：超精密机床的总体布局，导轨的结构形式及其特点，微量进给装置的要求，减少机床热变形的措施。

1.1 精密与特种加工技术的工程背景制造技术是促进社会发展的潜动力，也是发展较早的科学技术，目前已有几千年的发展历史，经历了石器时代、铜器时代、铁器时代、现代的高分子塑料时代，从手工制造、机器制造发展到现代的智能控制自动化制造阶段，从一般精度加工、精密加工到现代的超精密加工及、纳米加工。

同时，随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及要求的加工精度越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制，使用传统的切削加工方法很难完成对高强度、高韧度、高脆性、耐高温和磁性等性能新材料，以及精密复杂、微细构件和难以处理的形状的加工。

为了解决这些制造业加工的难题、适应时代的发展需要，精密与特种加工技术应运而生。

此外，精密与特种加工技术是先进制造技术的重要组成部分。

随着精密与特种加工技术的发展，一方面，计算机技术、信息技术、自动化技术等在精密与特种加工中广泛应用，逐步实现了加工工艺及加工过程的系统集成，另一方面，精密与特种加工充分体现了学科的综合性和专业乏间的渗透、交叉、融合性。

目前，精密与特种加工技术已成为一个国家制造业水平的重的要标志，对机械工业、航天工业、化学工艺等，尤其是国防工业的技术提升起着至关重要的作用。

近年来，国家有关部门将精密与特种加工技术列为关键技术，并已制定发展规划准备付诸实施，精密与特种加工技术迎来了前所未有的飞速发展时机。

再者，精密与特种加工技术的产生也是为了解决以下一系列机械制造业所面临的瓶颈问题。

（1）各种难切削材料的加工问题。

如硬质合金、钛合金、耐热钢、淬火钢、不锈钢。

金刚石、石英、锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧度、脆性强的金属及非金属材料的加工。

（2）各种特殊复杂型面的加工问题。

如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成形表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，以及炮管内膛线、喷油嘴等的加工。

第一章概论第一节精密与特种加工的产生背景机械制造面临着一系列严峻的任务：⑴解决各种难切削材料的加工问题。

⑵解决各种特殊复杂型面的加工问题。

⑶解决各种超精密、光整零件的加工问题。

⑷特殊零件的加工问题。

第二节精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术；精密加工包括微细加工、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（NTM，Non-Traditional Machining），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；②刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；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。

精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革：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。

第三节精密与特种加工的方法及分类1．加工成形的原理分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。

去除加工又称为分离加工，是从工件上去除多余的材料。

结合加工是利用理化方法将不同材料结合在一起。

又可分为附着、注入、连接三种。

变形加工又称为流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。

2．加工方法机理按机理精密与特种加工分为传统加工、非传统加工、复合加工。

第四节精密与特种加工技术的地位和作用先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一。

发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。

从先进制造技术的技术实质而论，主要有精密、超精密加工技术和制造自动化两大领域。

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。

《精密与特种加工技术》思考题答案及主要知识点FXK整理(2016-12)第一章概论思考题：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:常规加工中难加工的金刚石、硬质合金、淬火钢、陶瓷、玻璃等在特种加工不再是难题,对电火花和线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工；⑵ 改变了零件的典型工艺路线:线切割、电火花成型加工、电解加工等可在淬火处理后进行，避开了淬火热变形对精度的影响；⑶ 大大缩短新产品试制周期:采用精密与特种加工技术可直接加工出各种标准和非标准直齿轮，各种特殊复杂的二次曲面体零件；⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响:如喷气发动机涡轮也由于电解加工技术的出现可采用整体式结构；⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响:现在有时为了避免淬火处理产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔，开槽等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线更灵活。

3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该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。

2213 精密加工与特种加工第一章概论 P1领会: 精密与特种加工技术基本概念，对材料可加工性和结构工艺性等的影响1.精密与特种加工技术基本概念精密加工含：微细加工、光整加工、精整加工特种加工（NTM）：利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能的能源进行加工的非传统加工方法。

2.精密与特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响1）提高了材料的可加工性2）改变了零件的典型工艺路线3）大大缩短新产品试制周期4）对零件结构的设计产生很大的影响5）对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响掌握: 精密与特种加工技术分类、应用特点1.按加工成形原理特点分类：1）去除加工（从工件上去除多余材料），分散流；2）结合加工（利用理化方法将不同材料结合在一起，分为附着<电镀、气相沉积>、注入<表面渗碳、离子注入>、连接 <焊接、粘接>），汇合流；3）变形加工——流动加工（利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形改变其尺寸、形状、性能<锻造、锻造，液晶定向>），直通流。

2.按加工方法机理分类：传统加工（使用刀具进行切削加工）、非传统加工（利用机、电、声、热、化学、磁、原子能等能源进行加工）、复合加工（采用多种加工方法）3．技术特点：1）不主要依靠机械能，而主要依靠其他能量去除工件材料2）工具的硬度可低于被加工工件材料的硬度，有些不需要工具；3）加工过程中，工具与工件之间没有显著的机械切削力，适合精密加工低刚度零件；4.特种加工技术的应用：1）难切削材料的加工；2）特殊复杂型面的加工；3）各种超精密、光整零件的加工；4）特殊要求零件的加工。

可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属、复合材料，适合于加工复杂、微细表面、低刚度的零件，有些还进行超精密加工、镜面加工、光整加工及纳米级加工。

第二章金刚石刀具精密切削加工 P11领会：精密切削加工方法、种类及其实现条件，超精密机床组成及其关键部件1.超精密加工方法1）按加工方式分为：切削加工、磨料加工<固结磨料、游离磨料>、特种加工、复合加工；2）按机理分类：去除加工、结合加工、变形加工，还可分为传统加工（指利用刀具切削加工、固结磨料和游离磨料加工）、非传统加工（指利用电、磁、声、光、化学、核等能量对材料进行加工处理）、复合加工（多种加工方法结合），目前以切削、磨削、研磨的传统方法占主导。

精密与特种加工技术课程大纲
1.课程性质和任务
1. 1课程性质
本课程是培养数控机床加工（数控车工）专业预备技师的能力拓展课程。

1. 2课程任务
本课程提供了先进制造工艺技术领域的精密切削（磨削）加工、特种加工和复合加工的相关知识。

使学生从理论上对现代制造技术条件下的精密与特种加工和复合加工过程的一般现象和工艺特点有所认识，并把所学知识运用到实践中去，进而分析和解决生产中出现的有关问题。

2.课程内容及要求
2.1课程内容
2.1.1金刚石刀具精密切削加工
2.1.2精密与超精密磨料加工
2.1.3电化学加工
2.1.4激光加工
2.1.5超声加工
2.1.6电子束与离子束加工
2.2课程要求
通过本课程的学习，使学生对精密与特种加工的机理和应用有系统的认识，并能够按照零件的加工要求去选择具体的加工方法和合理的加工工艺参数，分析和解决生产中出现的有关问题，提高加工质量和生产效率。

3.课时分配表
课时分配表
4.教学建议
本课程建议以课堂讲授（或讲座）、参观、实践等多种方法组织教学。

《精密加工与特种加工》一、填空题（每空1分，共10分）1、超精密加工对机床的基本要求是：、高刚度、、高自动化。

2、微量切削加工中，由于材料晶粒的机械性能不同产生的的影响，使得材料纯度越高加工质量越好。

3、精密切削时被挤压的材料在刀具移过之后，工件加工表面形成隆起，称之为。

4、精密加工对环境条件的要求主要有、、空气洁净。

5、超硬磨料砂轮的修整包括和两个过程。

6、金刚石晶体主要的晶面指数有（100）晶面、、。

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）1、金刚石刀具尖刃安装方便，磨损后需要立即重磨。

（）2、超硬磨料砂轮可以磨削陶瓷但不能磨削铁类黑色金属。

（）3、金刚石刀具常用来加工陶瓷、玻璃等硬脆材料。

（）4、金刚石刀具方向选择不当，在切削力作用下，刀具可能产生解理劈开。

（）5、金刚石刀具切削加工进给量对表面质量的影响很大程度上取决于刀具的几何形状。

（）6、一般常用金刚石刀具加工硬质合金、铸铁等材料。

（）7、金刚石刀具精密切削时，为获得高质量表面，一定要采用高的加工速度。

（）8、多面镜可以用金刚石刀具进行车削。

（）9、微量切削时，由于晶界段差的影响，晶粒越细工件表面质量越好。

（）10、切削深度的分辨率是指切削厚度的稳定性。

（）三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）1、下列哪种方法不是金刚石晶体的定向方法。

A、人工目测B、激光定向C、X射线定向D、离心法2、下列四个选项中，属于超硬磨料的是。

A、白刚玉B、棕刚玉C、立方氮化硼D、碳化硼3、下列哪个选项不是精密超精密机床上采用的导轨的结构形式。

A、空气静压导轨B、液体静压导轨C、气浮导轨D、滑动导轨4、下列精度不属于当前精密加工精度范围的是。

A、1-0.1umB、0.01mmC、Ra0.01umD、Rmax0.2um5、由于金刚石刀具材料很高，所以对机床动态精度及抗振性要求高。

A、硬度B、韧性C、脆性D、强度6、金刚石刀具切削时多采用冷却润滑液，下列哪项不是其主要作用。

精密与特种加工复习题集常州信息职业技术学院于云程第一章概论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：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；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。

练习：（1） 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（2）提高了材料的可加工性（3）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。

（4）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、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。

精密与特种加工实验指导书2006年7月刘伟香编第一章实验报告要求实验报告应包括以下内容实验一电火花成型加工一、实验目的二、实验原理三、实验设备、仪器、工具或材料四、实验步骤五、电火花成型加工中应注意的一些问题六、实验数据、现象记录七、电火花成型机床参数八、思考题或讨论题1、电火花成型机床主要由哪几部分组成？2、简述“电规准”的选择依据。

实验二电火花数控线切割一、实验目的二、实验原理三、实验设备、仪器、工具或材料四、实验步骤五、电火花线切割加工中应注意的一些问题六、实验数据、现象记录七、思考题或讨论题1、电火花线切割机床主要由哪几部分组成？2、简述线切割机床上工件装夹方法。

3、简述快走丝线切割与慢走丝线切割的区别。

第二章实验指导书《精密与特种加工》是一门专业选修课。

其主要任务是使学生了解与初步掌握各种精密与特种加工方法的基本原理、基本规律、主要特点和应用，为应用精密与特种加工方法打下初步的基础。

本课程的实践性很强，因此实验课是完成本课程教学的重要环节。

目的是使学生初步掌握实验室现有精密与特种加工设备的结构，工作原理及不同工艺参数对加工精度的影响。

预备知识一、本课程实验教学应达到的实验能力标准1、掌握电火花加工机床的基本组成和结构特点。

2、了解电火花加工原理及与机械加工的区别。

3、了解电火花加工的基本规律。

4、了解电火花加工方法的工艺特点和应用领域，掌握相关工艺参数的选择标准和选择方法。

5、在指导教师的指导下，能编制出简单的加工程序实验报告应包含指定加工零件的程序编制、加工条件选择、加工方法等内容。

二、电火花加工原理1、基本原理电火花加工（Electrical Discharge Machining简称EDM）是把工具电极与工件浸在电介质溶液(工作液)中，并在其间施加脉冲电压，当电极与工件的距离很近时，极间介质被击穿，产生火花放电，在电火花放电时，火花通道中瞬时将产生大量的热，足以使工件表面的金属局部熔化，甚至气化蒸发而被电蚀下来，这时工件的金属表面形成了微小的凹坑。

南通农业职业技术学院精密与特种加工课程标准课程编码课程类别专业拓展课授课单位机电工程系适用专业机械制造与自动化学分 2 学时48～52编写执笔人邹栋林审定负责人徐少华编写日期2012.2 审定日期1、课程概述1.1课程性质精密与特种加工课程提供了先进制造工艺技术领域精密切削(磨削)加工、特种加工和复合加工相关知识，使学生对现代机械制造技术条件下精细加工工艺有较为系统的了解，并能够运用学到的知识对各种加工机理进行分析，对其加工过程进行有效控制，以降低加工成本、提高加工质量和劳动生产率。

1.2课程基本理念精密与特种加工是在机械制造技术、数控编程与加工以及其他有关课程的基础上，学习的一门专业拓展科。

课程的培养目标是：通过对精密与特种加工课程的学习，使学生获得与机械、数控加工岗位相关的精密加工和特种加工的基本理论、基础知识，注重培养学生的基本技能，应用所学的知识分析和解决生产中的实际问题，为毕业后拓宽就业面打下坚实的基础。

1.3课程设计思路本门课程在设计过程中，根据机械制造与自动化、数控技术等专业的培养计划和人才培养规格，本着宽基础、多方向的就业思路，根据专业岗位群技能要求，从而确定教学内容、教学时数和教学方法。

本门课程设计有理论知识和现场教学等模块，对知识目标描述使用“了解、理解、掌握”等目标动词，对能力的描述使用了“掌握、会用、知道、完成”等目标动词。

标准中理论知识模块为重点论述部分，现场教学模块则更注重学生参与及实际效果。

2、课程目标2.1总体目标：通过本课程的学习，使学生从理论上认识精密、超精密切削(磨削)加工以及特种加工过程的一般现象和基本规律，能够按照零部件的加工要求去选择具体的加工方法，选择合理的加工工艺参数，并能运用所学的知识，分析和解决生产中出现的一些有关问题。

同时使学生对机械工程学科，特别是对目前先进制造工艺技术的发展趋势和成就有初步的了解。

2.2具体目标2.2.1 知识目标1. 获得精密和超精密加工技术的基本原理和技术，包括超精密切削和金刚石刀具、精密和超精密磨削、研磨与抛光、精密和超精密机床设备、精密加工中的测量技术，在线测量和误差补偿技术、微细加工技术、精密加工的支撑环境等。