精密与特种加工
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精密与特种加工课程总结本学期我们学习了精密与特种加工, 刚拿到书时我就翻过一遍, 书中的有关计算方面的内容不多, 大致是理论方面。
一开始, 我没有把它看得很复杂, 我认为这不过是一门了解就行的课程。
然而认真预习知识以后, 许多专业名词我看得并不太懂, 才发现精密加工是一门很深奥的知识, 作为学机械专业的我们都需要认真地学习。
精密加工与特种加工技术是为了解决各种难加工材料。
特殊复杂型面.超精密.光整或需要特殊要求零件加工的加工问题, 是现代制造技术的前沿。
经过对精密加工与特种加工课程的学习, 我精密加工与特种加工的机械加工方面有了一定的认识, 特别是电火花加工方面有了较深刻的认识。
以下是我从这个课程及课程实习对精密加工与特种加工的认识。
精密切削磨削加工技术、电火花加工技术、电化学加工技术、电子束与离子束加工技术、几方面介绍了发展现状, 同时提出了相应领域的技术发展方向。
(一)激光加工是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。
由于激光发散角小和单色性好, 理论上可通过一系列装置把激光聚焦成直径与光的波长相近的极小光斑, 加上亮度高, 其焦点处的功率密度可达107~1011w/cm2, 温度高达万度左右, 在此高温下, 任何坚硬的或难加工的材料都将瞬时急剧熔化和气化, 并产生强烈的冲击波, 使熔化的物质爆炸式地喷射出去, 这就是激光加工的工作原理。
(二)电子束加工是在真空条件下, 利用聚焦后能量密度极高的电子束, 以极高的速度冲击到工件表面极小面积上, 在极短的时间(几分之一微秒)内, 其能量的大部分转变为热能, 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, 被真空系统抽走。
控制电子束能量密度的大小和能量注入, 就可以达到不同的加工目的。
离子束加工的原理是在真空条件下, 将离子源产生的离子束经过加速聚焦, 使之撞击到工件表面, 靠微观的机械撞击能量来加工的。
(三)化学加工是利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应, 使金属腐蚀溶解, 改变工件尺寸和形状(以至表面性能)的一种加工方法。
学习精密与特种加工技术心得体会5篇a;特种加工是对传统机械加工方法的有力补充和延伸。
在已有的特种加工工艺不断完善和定型的同时,新的特种加工技术也不断涌现出来,正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。
下面就是带来的学习精密与特种加工技术心得体会,希望能帮助大家!学习精密与特种加工技术心得体会1这是我第一次到车间里去实习,没有什么准备,只是看了一下零件的加工。
第一个车间是零件加工的车间,伴随着车间中空中吊车的游走声,穿过那挂着破碎门帘的陈旧大门。
且不说车间的一切有点老调和乏味。
但我却能感觉到那些拥有热火朝天的干劲的工人师傅们俭朴的本质和如火的热情。
在这里,技术工人告诉我箱体加工工艺路线的安排车床主轴箱要求加工的表面很多。
在这些加工表面中,平面加工精度比孔的加工精度容易保证,于是,箱体中主轴孔的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。
这里的工人还告诉我在工艺路线的安排中应注意三个问题:1)工件的时效处理箱体结构复杂壁厚不均匀,铸造内应力较大。
由于内应力会引起变形,因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力减少变形。
一般精度要求的箱体,可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间,得到自然时效的效果。
但自然时效需要的时间较长,否则会影响箱体精度的稳定性。
对于特别精密的箱体,在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效,迅速充分地消除内应力,提高精度的稳定性。
2)安排加工工艺的顺序时应先面后孔由于平面面积较大定位稳定可靠,有利与简化夹具结构检少安装变形。
从加工难度来看,平面比孔加工容易。
先加工批平面,把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除,在加工分布在平面上的孔时,对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。
因此,一般均应先加工平面。
3)粗、精加工阶段要分开箱体均为铸件,加工余量较大,而在粗加工中切除的金属较多,因而夹紧力、切削力都较大,切削热也较多。
加之粗加工后,工件内应力重新分布也会引起工件变形,因此,对加工精度影响较大。
精密加工与特种加工教学大纲5篇第一篇:精密加工与特种加工教学大纲《精密加工与特种加工》教学大纲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。
目录1 精密与特种加工的产生背景 (2)2 精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响 (3)3 精密与特种加工的方法及分类 (5)3.1 加工成形的原理 (5)3.2 加工方法机理 (7)3.3 精密与特种加工技术的地位和作用 (10)4 精密加工与特种加工的一些具体方面 (12)4.1 金刚石刀具精密切削加工 (12)4.2 电火花加工 (13)4.3 电化学加工 (14)4.4 激光加工 (15)4.5 超声波加工 (15)4.6 电子束和离于束加工 (15)4.6.1 电子束加工 (15)4.6.2 离子束加工 (16)4.7 超高压水射流切割 (16)4.8 其他精密与特种加工技术 (17)精密与特种加工技术1精密与特种加工的产生背景制造技术的发展已经有几千年的历史,从石器时代、铜器时代、铁器时代到现代的高分子塑料时代;从手工制作、机器制作到现代的智能控制自动化制作:同时,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,代表了当前先进制造技术发展的重要方向。
由于现代科学技术的迅猛发展,机械工业、电子工业、航空航天工业、化学工业等,尤其是国防工业部门,要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展,以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。
为了适应这些要求,各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现。
其结构和形状越来越复杂,材料的性能越来越强韧,对精度要求越来越高,对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格,使机械制造面临着一系列严峻的任务:1)解决各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛台金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。
2)解决各种特殊复杂型面的加上问题。
如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成型表面,各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔,饱管内膛线、喷油嘴,喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
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 223/4)2/3/(2D D4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。
(3)连续磨削加工过程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。
8理解掌握砂带磨削方式,特点(加以描述)及应用范围。
方式:闭式砂带磨削和开式砂带磨削;(1)闭式砂带磨削采用无接头或有接头的环形砂带,通过张紧轮撑紧,由电动机通过接触论带动砂带高速回转,并有工件回转,砂带头架或工作台作纵向及横向进给运动,从而对工件进行磨削。
这种方式效率高、但噪声大、容易发热,可用于粗、半精和精加工。
(2)开式砂带磨削采用成卷砂带,由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带作极缓慢的移动,砂带绕过接触论并以一定的工作压力与工件被加工表面接触,并有工件回转,砂带头架或工作台作纵向及横向进给,从而对工件进行磨削。
由于砂带在磨削过程中的连续缓慢移动,磨削区域不断出现新砂粒,退出旧砂粒,切削比较稳定,因此磨削质量高,磨削效果好,但效率不如闭式砂带磨削,多用于精密和超精密磨削中。
砂带磨削按砂带与工件接触形式来分又可分为接触轮式、支撑板(轮)式、自由浮动接触式和自由接触式。
按加工表面类型来分,砂带磨削又可分为外圆、内圆、平面、成形表面等磨削方式。
特点及应用范围:1)砂带磨削时,砂带本身具有弹性,接触轮外缘表面有橡胶层或软塑料层,砂带与工件是柔性接触,磨粒载荷小而均匀,具有较好的抛光作用,同时又能减振,因此工件的表面质量高,表面粗糙度可达Ra0.05~0.01um。
砂带磨削又有“弹性”磨削之称。
2)砂带制作时,用静电植砂法易于使磨粒有方向性,同时磨粒的切削刃间隔长,摩擦生热少,散热时间长,切屑不易堵塞,力、热作用小,有较好的切削性,有效的减少了工件的变形和表面烧伤。
3)砂带磨削效率高,可以与铣削和砂轮磨削媲美,强力砂带磨削的效率可为铣削的10倍、普通砂轮磨削的5倍。
砂带磨削无需修整,磨削比(切除工件重量与磨料磨损重量之比)可高达300:1甚至400:1,而砂轮磨削一般只有30:1.砂带磨削方法早已有之,由于基底材料强度和磨粒与基底的粘结强度有了极大地提高,才使得砂带磨削焕发新生,因此有“高效”磨削之称。
4)砂带制作比砂轮简单方便,无烧结、动平衡等问题,价格也比砂轮便宜。
砂带磨削设备结构简单,可制作砂带磨床或砂带磨削头架,后者可安装在各种普通机床上进行砂带磨削工作,使用方便,制造成本低廉,又有“廉价”磨削之称。
5)砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围,可加工外圆、内圆、平面和成形表面。
砂带磨削头架可安装在卧式车床、立式车床、龙门刨床等普通机床上进行磨削加工。
因此有很强的适应性,砂带不仅可加工各种金属材料,材料,而且可加工木材、塑料、石材、水泥制品、橡胶等非金属材料以及单晶硅、陶瓷和宝石等硬脆材料。
开式砂带磨削加工铜、铝等软材料表面效果良好,独具特色,因此又有“万能”磨削之称。
缺点:砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲孔、小孔、齿轮等,对形状和位置精度要求高的也不如精密砂轮磨削。
9减少机床热变形的措施?1)尽量减少机床中的热源;2)采用热膨胀系数小的材料制造机床部件;3)结构合理化使在同样的温度变化条件下,机床的热变形最小;4)使机床长期处在热平衡状态,使热变形量成为恒定;5)使用大量恒温液体浇淋,形成机床附近局部地区小环境的精密恒温。
10理解怎样减少外界振动对机床的影响?(会举例)提高机床结构的抗振性和消除减少机床内的振动:(1)各运动部件都经过精密动平衡,消灭或减少机床内部的振源。
(2)提高机床结构的抗振性。
(3)在机床结构的易振动部分,人为的加入阻尼,减小振动。
(4)使用振动衰减能力强的材料制造机床的结构件。
隔离振源,使用隔振沟、隔振墙和空气隔振垫以减少外界振动的影响:(1)超精密机床应尽量远离振源;LODTM大型超精密车床为避免恒温水的水泵的振动的影响,水泵将恒温水打到水箱中,恒温水靠自重从水箱流到超精密机床的各个部件。
(2)超精密机床采用单独地基,隔振沟、隔振墙等;LODTM车床除用带隔振沟的地基外,还将机床放置在带隔振墙的房间。
(3)使用空气隔振垫Moore公司的M-18AG车床、Pneumo公司的MSG-325车床、DTM-3机床和LODTM 车床用空气隔振垫支承,高位支承将使机床的抗振性提高,增加机床的稳定性。
11什么是在线检测?及其特点。
在线检测:工件在加工过程中同时进行检测,称之为在线检测。
特点:(1)能够连续检测加工过程的变化,了解在加工过程中误差分布和发展,从而为实时误差补偿、预报误差补偿和控制创造了条件;(2)检测结果能够反映实际加工情况;(3)在线检测由于是在加工过程中进行,会受到加工过程中一些条件的限制,在线检测的难度一般较大;(4)在线检测大都用非接触传感器,对传感器的性能要求较高;(5)在线检测一般是自动运行,形成在线检测系统,包括误差信号的采集、处理和输出、与误差补偿控制系统的连接。
因此它往往不是一种单纯的检测方法。
12什么样的机床稳定性好?怎样提高机床的稳定性?1)各部件的尺寸稳定性好(1)采用尺寸稳定性好的材料制造机床部件,如用陶瓷、花岗岩、尺寸稳定性好的钢材、合金铸铁等;(2)各部件经过消除应力使部件有高度的尺寸稳定性。
2)结构钢性高,变形小(1)当机床运动部件位置改变,工件装卸或负载变化,受力作用变化等,均将造成变形。
要求结构刚度高、变形量极小,基本不影响加工精度。
(2)各接触面和连接面的接触良好,接触刚度高,变性极小。
13理解空气静压轴承主轴的工作原理(1)圆柱径向轴承和端面止推空气静压轴承:径向轴承的轴套制成外面鼓形,能自动调整定心。
轴套的外表面做凸形球面,与轴承盖及轴承座上的凹形球面相配合。
当轴变形时,轴套可以自动调整位置,从而保证轴颈与轴鼓为面接触。
用多孔石墨的轴衬代替小节流孔。
(2)双半球空气轴承主轴:前后轴承均采用半球状,既是径向轴承又是轴向轴承。
由于轴承的气浮面是球面,有自动调心作用,可提高前后轴承的同心度,提高主轴的回转精度。
(3)前部用球形后部用圆柱径向空气轴承的主轴、立式空气轴承14切削刃钝圆半径与最小切削厚度的关系?分析最小厚度与哪些因素有关?15超精密切削刀具常采用哪些材料以及材料特点。