精密和超精密加工
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精密和超精密加工一、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,具体如下: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.精密研磨与抛光是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。
常用精密加工和超精密加工方法(1)钻削加工:是将工件上的金属材料在刀具作用下进行来回转动,把车削面旋转出来,是加工圆柱形、锥形、凹形孔和凹陷、螺纹等零部件表面等的单一机床加工方法。
(2)车削加工:是指加工零件时借助车刀切削,用于加工外螺纹、花键、形状方程式曲面及其他复杂曲面等外形精密零部件。
(3)铣削加工:是指利用滚筒式或刀片式的刀具的移动和旋转,把工件表面形成各种曲面的一种机床加工方法,主要用于加工工件体上的平面、槽、沟等工件表面。
(4)磨削加工:是指采用研磨轮加工工件表面,采用悬磨或抛光技术将其加工精度提高,使其表面光洁度、粗糙程度达到要求的一种机床加工方法。
(5)拉铆加工:是指拉铆头将两个工件紧固在一起,从而使两个工件处于相对固定的位置,而不受旋转影响的一种加工方法,是将机械元件拉铆加工的技术。
(1)水切削加工:是将工件表面由削刀削成薄片,然后由水冲刷把薄片去除,达到精密加工表面粗糙度和平整度要求的一种加工方法。
(2)气刀加工:是将刀具用空气喷射动力使得刀具旋转,切削工件的加工方法,可以实现高速、大功率的切削,适用于切削金属界面、铸件、钢材等表面加工。
(3)超声波加工:是指使用超声波让工件表面产生振动,来切削、拉分和焊接工件表面等加工方法,可以达到更高的精度和更小的表面粗糙度,并且可以实现连续加工。
(4)电火花加工:是一种快速高效的切削方法,主要是通过产生火花后,再通过冲击脉冲和热能来融化微小部份表面材料,从而实现准确切削的一种加工方法。
(5)激光加工:是通过产生强大的激光能,对工件表面进行破碎溶解而实现加工的一种加工方法,可以获得极高的切削精度、平整度和极好的加工质量,和小尺寸孔、槽加工。
1、通常将加工精度在0.1-1um、加工表面粗糙度R在0.02-0.1um之间的加工方法称为精密加工。
而将加工精度高于0.1um、加工表面粗糙度R小于0.01um的加工方法称为超精密加工。
2、提高加工精度的原因:提高制造精度后可提高产品的性能和质量,提高其稳定性和可靠性;促进产品的小型化;增强零件的互换性,提高装配生产率,并促进自动化装配。
3、精密和超精密加工目前包含三个领域:超精密切削;精密和超精密磨削研磨‘精密特种加工。
4、金刚石刀具的超精密切削加工技术,主要应用于两个方面:单件的大型超精密零件的切削加工和大量生产的中小型零件的超精密切削加工技术。
5、金刚石刀具有两个比较重要的问题:晶面的选择;切削刃钝圆半径。
6、超稳定环境条件主要是指恒温、防振、超净和恒湿五个方面的条件。
7、我国应开展超精密加工技术基础的研究,其主要内容包括以下四个方面:1)超精密切削、磨削的基本理论和工艺。
2)超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性。
3)超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿。
4)超精密加工的环境条件。
5)超精密加工的材料。
8、超精密切削实际选择的切削速度,经常是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取,即选择振动最小的转速。
9、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性能状态、切削时的环境等都直接有关。
10、为实现超精密切削,刀具应具有如下性能: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很高的尺寸耐用度。
2)切削刃钝圆能磨得极其锋锐,切削刃钝圆半径r值极小,能实现超薄切削厚度。
3)切削刃无缺陷,切削时刃形将复印在加工表面上,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、摩擦因素低,能得到极好的加工表面完整性。
11、SPDT——金刚石刀具切削和超精密切削。
12、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称为解理现象。
1、精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段,通常,按加工精度划分,可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段2、什么叫精密加工?加工精度在0.1~1µm,加工表面粗糙度在Ra0.02~0.1µm之间的加工方法称为精密加工。
3、什么叫超精密加工?加工精度高于0.1µm,加工表面粗糙度小于Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工。
4、以下哪些是精密和超精密加工的分类?A.去除加工B.结合加工;C.变形加工;D.切削加工;E.磨粒加工F.特种加工;G.复合加工;5、影响精密与超精密加工的因素有哪些?加工机理、被加工材料、加工设备及其基础元部件、加工工具、检测与误差补偿、工作环境等。
6、我国今后发展精密与超精密加工技术的重点研究内容包括什么?(1)超精密加工的加工机理;(2)超精密加工设备制造技术;(3)超精密加工刀具、磨具及刃磨技术;(4)精密测量技术及误差补偿技术;(5)超精密加工工作环境条件。
7、举例说明超精密切削的应用范围有哪些?陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等由有色金属和非金属材料制成的零件。
8、超精密切削速度是如何选择的?超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取,即选择振动最小的转速。
9、金刚石刀具的尺寸寿命甚高,高速切削时刀具磨损亦甚慢,因此刀具是否磨损以加工表面质量是否下降超差为依据,切削速度并不受刀具寿命的制约。
10、单晶金刚石刀具破损或磨损不能继续使用的标志是?加工表面粗糙度超过规定值。
11、简述超精密切削时切削参数对积屑瘤生成的影响?见书本P13-14。
12、简述超精密切削时积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响?见书本P14-15。
13、分别用1-2句话总结切削速度、进给量、修光刃、切削刃、背吃刀量变化对加工表面质量的影响?在常用超精密切削速度范围内,切削速度对加工表面粗糙度基本无影响;带有修光刃的刀具,当f<0.02mm/r时,进给量再减小对表面粗糙度影响不大;修光刃的长度过长,对加工表面粗糙度影响不大。
发展精密和超精密加工技术的重要性精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段,通常,按加工精度划分,可将机械加工分为一般加工,精密加工,超精密加工三个阶段精密加工;加工精度在0.1 -1um,讲表面粗糙度在Ra 0.02-0.1um之间的加工方法称为精密加工超精密加工;加工精度高于0.1um,加工表面粗糙度小于Ra 0.01um的加工方法称为超精密加工。
(微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等)二提高加工精度的原因提高制造精度后可提高产品的性能和质量,提高产品稳定性和可靠性;促进产品小型化;增强零件的互换性,提高装配生产率,并促进自动化装配。
三发展超精密加工的重要性1 超精密加工是国家制造工业水平的重要标志之一超精密加工所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平的重要标志之一。
金刚石刀具切削刃钝圆半径的大小是金刚石刀具超精密切削的一个关键技术参数,日本声称已达到2nm,而我国尚处于亚微米水平,相差一个数量级(国际上公认0.1nm~100nm为纳米尺度空间,100nm~1000nm为亚微米体系,小于1个纳米为原子团簇);金刚石微粉砂轮超精密磨削在日本已用于生产,使制造水平有了大幅度提高,突出地解决了超精密磨削磨料加工效率低的问题。
2 精密和超精密加工是先进制造技术的基础和关键计算机工业的发展不仅要在软件上,还要在硬件上,即在集成电路芯片上有很强的能力,我国集成电路的制造水平约束了计算机工业的发展。
美国制造工程研究者提出的汽车制造业的“两毫米工程”(车身尺寸变动量控制在2mm以内)使汽车质量赶上欧、日水平,其中的举措都是实实在在的制造技术。
3 国防工业上的需求陀螺仪的加工涉及多项超精密加工,导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率,1kg的陀螺转子,其质量中心偏离其对称轴0.0005μm,则会引起100m的射程误差和50m的轨道误差。
大型天体望远镜的透镜、直径达 2.4m,形状精度为0.01μm,如著名的哈勃太空望远镜,能观察140亿光年的天体(六轴CNC研磨抛光机)(图)。
对精密和超精密加工技术的认识一、引言精密加工技术是一种高精度、高效率的制造方法,广泛应用于电子、航空航天、医疗器械等领域。
而超精密加工技术则是在精密加工技术的基础上进一步提高了加工的精度和表面质量。
本文将对精密和超精密加工技术进行深入的探讨和分析。
二、精密加工技术的概念和应用精密加工技术是一种通过在加工过程中控制和调整各种工艺参数,使加工零件达到高精度要求的加工方法。
它主要包括数控加工、激光加工、电火花加工等多种技术手段。
精密加工技术在电子领域的应用尤为广泛,如半导体芯片加工、PCB板制造等。
三、精密加工技术的特点和优势1. 高精度:精密加工技术可以实现亚微米甚至纳米级别的加工精度,满足对零件精度要求极高的应用领域。
2. 高效率:精密加工技术采用自动化控制和高速切削等方法,加工效率高,能够大大提高生产效率和产品质量。
3. 灵活性:精密加工技术具有灵活性强的特点,可以根据不同产品的要求进行个性化加工,满足市场需求的多样化。
四、超精密加工技术的概念和原理超精密加工技术是在精密加工技术的基础上,通过进一步提高加工设备的精度和加工工艺的控制精度,实现更高精度加工的一种技术手段。
超精密加工技术主要包括超精密车削、超精密磨削、超精密拓扑等方法。
五、超精密加工技术的应用领域超精密加工技术在光学仪器、航空航天、精密仪器等领域具有广泛的应用。
例如,在光学仪器领域,超精密加工技术可以用于制造高精度的光学元件,提高光学系统的分辨率和成像质量。
六、精密和超精密加工技术的发展趋势随着科技的进步和工业制造的需求,精密和超精密加工技术也在不断发展和创新。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 加工精度的提高:随着需求的增加,对加工精度的要求也越来越高,未来的精密和超精密加工技术将进一步提高加工的精度和表面质量。
2. 加工效率的提高:随着自动化技术和智能化技术的发展,精密和超精密加工技术将更加高效,加工速度更快,生产效率更高。
就先进制造技术的技术实质性而论,主要有精密和超精密加工技术和制造自动化两大领域1。
前者包括了精密加工、超精密加工、微细加工,以及广为流传的纳米加工,它追求加工上的精度和表面质量的极限,可统称为精密工程;后者包括了设计、制造和管理的自动化,它不仅是快速响应市场需求、提高生产率、改善劳动条件的重要手段,而且是提高产品质量的有效方式。
两者有密切联系,许多精密和超精密加工要靠自动化技术才能达到预期目标,而不少制造自动化则有赖于精密加工才能达到设计要求。
精密工程和制造自动化具有全局性的、决策性的作用,是先进制造技术的支柱。
精密和超精密加工与国防工业有密切关系。
导弹是现代战争的重要武器,其命中精度由惯性仪表的精度所决定,因而需要高超的精密和超精密加工设备来制造这种仪表。
例如,美国“民兵”型洲际导弹系统的陀螺仪其漂移率为0.03~0.05°/h,加速度计敏感元件不允许有0.05μm的尘粒,它的命中精度的圆概率误差为500m;MX战略导弹(可装载10个核弹头),由于其制导系统陀螺仪精度比“民兵—Ⅲ”型导弹要高出一个数量级,因而其命中精度的圆概率误差仅为50~150m。
对射程4000km的潜射弹道导弹,当潜艇的位置误差对射程偏差的影响为400m、潜艇速度误差对射程偏差的影响为800m、惯性平台的垂直对准精度对射程偏差的影响为400m时,要求惯性导航的陀螺仪的漂移精度为0.001°/h、航向精度在1′以上、10小时运行的定位精度为0.4~0.7海里,因此,陀螺元件的加工精度必须达到亚微米级,表面粗糙度达到Ra0.012~0.008μm。
由此可知,惯性仪表的制造精度十分关键。
如1kg重的陀螺转子,其质量中心偏离其对称轴为0.5nm时,就会造成100m的射程误差和50m的轨道误差;激光陀螺的平面反射镜的平面度为0.03~0.06μm,表面粗糙度要求为Ra0.012μm以上;红外制导的导弹,其红外探测器中接受红外线的反射镜,其表面粗糙度要求达到Ra0.015~0.01μm[2]。
一、概念题1、什么是精密加工和超精密加工?答:目前,在发达国家中一般工厂能够稳定掌握的精度是1 μm,与此对应,通常将加工精度在0.1~1 μm,加工表面粗糙度在Ra=0.025~0.1μm之间的加工方法称为精密加工,而将加工精度高于0.1 μm,加工表面粗糙度小于0.025μm之间的加工方法称为超精密加工。
当代的精密加工主要指精密和超精密切削加工、精密和超精密研磨/抛光加工、精密特种加工。
2、什么是精密和超精密砂轮磨削?答:精密砂轮磨削是利用精细修整的粒度为60#~80#的砂轮进行磨削,其加工精度可达1μm,表面粗糙度可达Ra0.025 μm。
超精密砂轮磨削是利用经过仔细修整的粒度为W40~W5的砂轮进行磨削,其加工精度可达0.1μm,表面粗糙度可达Ra0.025~ Ra0.008μm。
3、什么是纳米技术?答:纳米技术指在0.1nm~100nm的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。
主要包括纳米级精度和表面形貌的测量;纳米级表层物理、化学、力学性能的检测;纳米精度的加工和纳米级表层的加工-原子和分子的去除、搬迁和重组;纳米材料;纳米级传感器和控制技术;纳米级微型和超微型机械;微型和超微型机电系统;纳米生物学等。
二、填空题1、精密和超精密机床的质量,取决于关键部件的质量。
各国都非常重视这个问题,关键部件和技术主要有:精密主轴部件、床身和精密导轨部件、进给驱动系统、微量进给系统、机床的稳定性和减振隔振、减少热变形和恒温控制等。
2、机床主轴的驱动方式主要有下面三种:电机通过带传动驱动;电机通过柔性联轴器驱动机床主轴;采用内装式同轴电动机驱动机床主轴。
3、目前超精密机床绝大多数用于加工反射镜等盘形零件,因此一般都没有后顶尖。
超精密机床的总体布局:主轴箱位置固定,刀架装在十字形滑板上;T形布局;R-θ布局;立式布局。
4、目前,超精密机床中使用滚珠丝杠副驱动时,都使用双频激光联测系统作为进给量的检测和反馈,故丝杠累积误差稍大,问题并不严重。
1.精密和超精密加工目前包含的三个领域:超精密切削、精密和超精密磨削研磨和精密特种加工2.超精密加工中超稳定的加工环境条件主要指(恒温)、(恒湿)、(防振)和(超净)四个方面的条件。
3.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。
4.超精密加工机床的总体布局形式主要有以下几种:(T形布局)、(十字形布局)、(R-θ布局)、(立式结构布局)等。
5.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)、(超精密加工工具)、(精密测量和误差补偿)、高质量的工件材料、超稳定的加工环境条件等。
6.激光加工设备主要包括电源、(激光器)、(光学系统)、(机械系统)、控制系统、冷却系统等部分。
7.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)。
8.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。
9.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。
10.超精密加工机床的关键部件主要有:(精密主轴部件)、(导轨部件)和(进给驱动系统)等。
11.三束加工是指电子束、离子束和激光束。
12.所谓空气洁净度是指空气中含尘埃量多少的程度。
13.工业生产中常见的噪声主要有空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声。
14.纳米级加工精度包含:纳米级尺寸精度、纳米级几何形状精度、纳米级表面质量。
15.超精密切削时积屑瘤的生成规律:1)在低速切削时,h0值比较稳定;在中速时值不稳定。
2)在进给量f很小时,h0较大3)在背吃刀量a p<25um时,h0变化不大;在a p>25um时,h0将随a p的值增大而增大。
16.超精密切削时积屑瘤对切削过程的影响:积屑瘤高时切削力大,积屑瘤小时切削力小。
1、精密和超精密加工的三大领域:超精密切削、精密和超精密磨削研磨、精密特种加工。
2、金刚石刀具进行超精密切削时,适合加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。
3、最硬的刀具是天然单晶金刚石刀具。
金刚石刀具的的寿命用切削路程的长度计算。
4、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性能状态、切削时的环境条件等直接相关。
5、影响超精密切削极限最小切削厚度最大的参数是切削刃钝圆半径r n。
6、金刚石晶体有3个主要晶面,即(100)、(110)、(111),(100)晶面的摩擦因数曲线有4个波峰和波谷,(110)晶面有2个波峰和波谷,(111)晶面有3个波峰和波谷。
以摩擦因数低的波谷比较,(100)晶面的摩擦因数最低,(111)晶面次之,(110)晶面最高。
比较同一晶面的摩擦因数值变化,(100)晶面的摩擦因数差别最大,(110)次之,(111)晶面最小。
7、实际金刚石晶体的(111)晶面的硬度和耐磨性最高。
推荐金刚石刀具的前面应选(100)晶面。
8、(110)晶面的磨削率最高,最容易磨;(100)晶面的磨削率次之,(111)晶面磨削率最低,最不容易磨。
9、金刚石的3个主要晶面磨削(研磨)方向不同时,磨削率相差很大。
现在习惯上把高磨削率方向称为“好磨方向”,把低磨削率方向称为“难磨方向”。
10、金刚石磨损本质是微观解离的积累;破损主要产生于(111)晶面的解离。
11、金刚石晶体定向方法:人工目测定向、X射线晶体定向、激光晶体定向。
其中激光晶体定向最常用。
12、金刚石的固定方法有:机械夹固、用粉末冶金法固定、使用粘结或钎焊固定。
13、精密磨削机理包括:微刃的微切削作用,微刃的等高切削作用,微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。
14、超硬磨料砂轮修整的方法有:车削法、磨削法、滚压挤轧法、喷射法、电加工法、超声波振动修整法。
电解在线修锐法(ELID—electrolytic in—process dressing),原理是利用电化学腐蚀作用蚀出金属结合剂。
.15、砂带磨削的方式包括闭式砂带磨削和开式砂带磨削,又称为“弹性”磨削、“冷态”磨削、“高效”磨削、“廉价”磨削、“万能”磨削。
16、超精密机床主轴的驱动方式主要有:电动机通过带传动驱动机床主轴、电动机通过柔性联轴器驱动机床主轴、采用内装式同轴电动机驱动机床主轴。
17、今年生产的中小超精密机床多采用T形机床总体布局。
18、保证零件加工精度的途径:○1靠所用的机床来保证,即机床的精度要高于工件所要求的精度,这是“蜕化”原则,也称之为“母性”原则。
○2在精度比工件要求较低的机床上,利用误差补偿技术,提高加工精度,使加工精度比机床原有精度高,这是“进化”原则,也称之为“创造性”原则。
19、提高现有设备加工精度的途径:误差的隔离和消除和误差的补偿。
20、加工精度的检测分为:离线检测、在位检测和在线检测。
21、误差补偿的形式或方法包括:误差的修正、校正、抵消、均匀化、钝化、分离等。
22、误差补偿系统的组成:误差信号的检测、误差信号的处理、误差信号的建模、补偿控制和补偿执行机构。
23、微位移技术的应用:微进给、误差补偿、精密调整、微吃刀。
24、精密研磨和抛光加工的主要工艺因素包括加工设备、研具、磨粒、加工液、工艺参数和加工环境等。
25、微细加工分为分离加工、结合加工和变形加工。
26、三束加工:电子束、粒子束、激光束。
电子束靠热效应,离子束靠力效应,激光束靠热效应。
27、精密和超精密加工的外部支撑环境有空气环境、热环境、振动环境、声环境、光环境和电场、电磁环境。
28、微量进给装置有6种类型:机械传动或液压传动式、弹性变形式、热变形式、流体膜变形式、磁致伸缩式、电致伸缩式。
名词解释1、解离现象:解离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,可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象,成为解离现象。
2、磨削率:磨削率是指单位载荷和单位线速度下的磨削体积(um3/(N.m.s-1)).3、固结磨料加工:将磨粒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。
4、游离磨料加工:在加工时,磨粒或微粉不是固结在一起,而是成游离状态,其传统加工方法是研磨和抛光。
5、浓度:超硬磨具中磨料的含量用浓度表示,它是指磨料层中每1cm3体积中所含的超硬磨料的重量,浓度越高,其含量越高。
6、超精密磨削:一般是指加工精度达到或高于0.1um,表面粗糙度小于Ra0.025um,是一种亚微米级的加工,并正向微米级发展。
7、镜面磨削:一般是指加工表面粗糙度达到Ra0.02—0.01um,表面光泽如镜的磨削方法,它比较强调表面粗糙度的要求,从精度和表面粗糙度相应和统一的观点来理解,应该认为镜面磨削是属于精密磨削和超精密磨削范畴。
8、离线检测:工件加工完毕后,从机床上取下,在机床旁或在检测室中进行检测。
9、在位检测:工件加工完毕后,在机床上不卸下工件的情况下进行检测。
10、在线监测:工件在加工过程中的同时进行检测。
11、误差补偿:在机械加工中出现的误差采用修正、校正、抵消、均化、钝化、分离等措施使误差减小或消除。
12、微细加工:微细加工技术是指制造微小尺寸(尺度)零件的生产加工技术。
13、好磨方向:高磨削率的方向;难磨方向,低磨削率的方向。
14、最小切削厚度:超精密切削实际达到的最小切削厚度。
15、空气净洁度:空气中含尘埃量的多少的程度。
16、修光刃:在精车刀中,刀尖与副切削刃之间的平直刀刃为修光刃。
解答题1、超精密切削时积屑瘤的生成规律和其对切削过程及加工表面粗糙度的影响。
答:○1当切削速度v较低时,积屑瘤高度最高,当切削速度>314m/min时,积屑瘤较小且趋于稳定。
(低速切削时,切削温度低,较适于积屑瘤生长,且在低速时积屑瘤高度值比较稳定。
在中速时高度值不稳定。
切黄铜和纯铜,积屑瘤不稳定且比较小)○2进给量f很小时,积屑瘤的高度h0较大,在f=5um/r时h0最小,f值再增大时,h0值稍有增加,这种变化大概是由切削温度变化引起的。
○3背吃刀量a p<25um时,积屑瘤的高度h0变化不大,但在a p大于25um后,积屑瘤高度h0将随a p值的增加而增加。
(大概是由切削温度变化和积屑瘤底部粘附面积的变化造成)○4积屑瘤越高,切削力越大。
(鼻形积屑瘤前段的圆弧半径R大约为2—3um,较原来金刚石车刀的切削刃钝圆半径r a=0.2—0.3um大得多。
由于超精密切削的切削层极薄,实际切削是由积屑瘤半径R起作用,这将导致切削力明显增加;积屑瘤存在时,它代替金刚石切削刃进行切削,积屑瘤和切屑间的摩擦及积屑瘤和已加工表面之间的摩擦都很严重,摩擦力很大,大大超过金刚石和这些材料之间的摩擦力,这导致切削力的增加;积屑瘤呈鼻形并自切削刃前伸出,这导致实际切削厚度超过名义值。
超精密切削的切削厚度原来就甚小,增加切削厚度将使切削力明显增加)○5积屑瘤越大,表面粗糙度越大。
(超精密切削的积屑瘤呈鼻形,代替切削刃进行切削,积屑瘤和已加工表面剧烈摩擦,使表面粗糙度加大)2、超精密切削对刀具的要求?为什么单晶金刚石是被公认为理想的、不能替代的超精密切削的刀具材料?○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很高的尺寸耐用度。
○2切削刃钝圆能磨得及其锋利,切削刃钝圆半径r a值极小,能实现超薄切削厚度。
○3切削刃无缺陷,切削时刃形将复印在加工表面上,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。
天然单晶金刚石具有一系列优异的特性,如硬度极高、耐磨性和强度高、导热性能好、和有色金属摩擦因数低、能磨出极锋利的切削刃等。
因此虽然价格昂贵,但是被公认为…………3、超硬磨料砂轮磨削特点?答: 1)可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料,如陶瓷、玻璃等。
2)磨削能力强,耐磨性好,寿命高,易于控制加工尺寸及实现加工自动化。
3)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。
4)磨削效率高5)加工成本低4、为什么超精密机床大部分都采用空气轴承,它有哪些优缺点?答:优点: 1)回转精度高、转速高,可达100,000r/min。
2)转动平稳、几乎没有振动,因为完全空气润滑。
3)不发热、即使在高速下,温升很小,变形小。
4)摩擦阻力小、寿命长,因为几乎没有摩擦。
5)因为不使用油,不存在密封和泄露问题。
6)可靠性高、维护保养方便。
缺点:刚度低,承载能力不如液体静压轴承高,主要用于中、小型超精密加工机床5、超精密加工机床床身和导轨材料及其优缺点?答:1)优质耐磨铸铁早期采用较多,工艺性好,可减振、热涨低2)花岗岩优点:尺寸稳定、热涨低、硬度高、可减振、不生锈缺点:公益性差、连接不便、吸潮3)人造花岗岩花岗岩碎粒用树脂粘结而成,可铸造成形、吸湿性低、减振性强。
6、超精密主轴有哪些驱动方式?各自的优缺点是什么?答:1)电动机通过带传动驱动主轴优点:实现无级调速,使主轴尽可能和振动隔离缺点:无法应用在采用T型总体布局的超精密机床上2)电动机通过柔性联轴器驱动主轴优点:方便实现无级调速,提高超精密机床主轴的回转精度缺点:主轴部件的轴向长度较大,使整个机床的尺寸加大3)内装式同轴电动机驱动主轴优点:提高主轴回转精度、主轴箱的轴向长度缩短、主轴箱成为独立机构、移动方便,具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等缺点:电机发热,容易使主轴产生热变形解决措施:电机定子应采取强制通气冷却或定子外壳做成夹层,通恒温油或水冷却。
7、微量进给装置应满足的要求:1)精微进给和粗进给应分开,以提高微位移的精度、分辨力和稳定性。
2)运动部分必须是低摩擦和高稳定度的,以便实现很高的重复精度。
3)末级传动原件必须有很高的刚度,即夹金刚石刀具处必须是高刚度的。
4)微量进给机构内部连接必须是可靠连接,尽量采用整体结构或刚性联接,否则这微量进给机构很难实现很高的重复精度。
5)工艺性好,容易制造。
6)微量进给机构应具有好的动特性,即有高的频响。
7)微量进给机构应能实现微进给的自动控制。
8、试述研磨加工的机理和特点答:在硬脆材料的研磨过程中,被加工材料的出去是依靠磨粒的滚轧作用和微切削作用,金属材料的研磨相当于普通切削和磨削的切削深度极小的状态。
特点:微量切削、按进化原理成形、多刃多向切削9、试述抛光加工的机理和特点答:抛光是以磨粒的微小塑性切削生成切屑为主体而进行的。
在材料的去除过程中会由于局部的高温、高压而使工件与磨粒、加工液及抛光盘之间存在直接的化学作用,并在工件的表面产生反应生成物,由于这些作用的重迭,以及抛光液、磨粒及抛光盘的力学作用,使工件表面的生成物不断被除去而使表面平滑化。