典型硬脆材料的超精密加工
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机械制造工艺及精密加工技术摘要:现如今的机械制造业发展迅猛,因此对于制造工艺和精密加工技术的要求十分严格。
通过精密加工技术处理的工件光洁度和精准度较高,能够满足市场要求。
在市场经济不断发展的今天,精密加工工艺扮演着重要角色,其在多个领域中发挥着不可替代的作用。
精细的制造工艺提升了生产工艺水平,保障产品质量,在科技发展中应用广泛。
因此,深入研究机械制造工艺与精密加工技术十分必要。
关键词:机械制造;工艺;加工技术引言鉴于科技的持续进步和宏观经济发展水平的持续提升,技术能力获得显著提高,针对常规的机械领域的加工制造工艺方法和经验已无法适应现阶段市场对相关产品的要求,同时因加工工艺和制造技术越来越精细,在机械加工制造领域的实际生产进程之中依旧还有大量需要解决的难题。
基于此,该文特别注重于机械制造工艺及精密加工技术,并对其进行研究和探讨,进而为我国现代工业行业及社会整体的健康发展奠定坚实基础。
1机械制造工艺与精密加工技术概述1.1机械制造工艺机械制造工艺是由现代焊接工艺、微机械工艺组成的工艺体系。
其中,现代焊接工艺是一种以加压方式接合金属,或以加热方式接合热塑性塑料的工艺,包括电阻焊、气体保护焊、搅拌摩擦焊、螺柱焊等几种类型;微机械工艺是借助传感器装置收集温度、压力、速度指标,根据指标进行机械制造的工艺。
微机械工艺包括复合微细加工技术、微机械蚀刻技术、硅表面微机械制造技术、X光蚀刻精密电铸模造成形技术几种技术等。
1.2精密加工技术精密加工技术特指加工粗糙度在Ra0.1μm以下的加工工艺,包括精密切削技术、超精密研磨技术、模具成型技术、纳米技术等。
其中精密切削技术在基于传统精密加工技术的创新,可以减少工具、机床等客观因素约束,优选小变形、高强度车床,并在生产制造阶段吸收多余振动能量实现微驱动。
超精密研磨技术是利用超硬磨料砂轮、细粒度微粉对黑色硬脆材料进行加工获得高加工精度、低表面粗糙度值产品的技术。
模具成型技术是基于电解加工制造高精准度模具的技术,主要是在零件基本成型后借助计算机信息技术进行少许加工的近净成形,可满足精锻零件加工需求。
超精密加工技术结课作业摘要超精密加工技术是现代机械制造业中先进制造技术最主要的发展方向,已经成为在全球市场竞争中取胜的关键技术,体现了一个国家的综合国力。
超精密加工技术已直接影响到一个国家尖端科技和国防工业的发展,发展国防航空工业,研发高端精密仪器设备等都需要具有超精密加工技术的制造设备。
同时超精密加工技术也代表了现代制造技术的前沿,是发展未来先进制造技术的基础,因此,发展超精密加工技术受到了世界各国的高度重视。
目前,超精密加工技术的发展趋势是:高精度、高效率、高稳定性、高自动化。
随着时代的发展,现在超精密加工技术日趋成熟,主要分为超精密切削、超精密磨削、超精密特种加工等。
虽然超精密加工迄今尚无确切的定义,但是它仍然在向更高的层次发展。
我相信在人类的创新思维以及先进制造模式的促进下,超精密技术必定会得到不断的完善。
关键词:先进制造技术超精密加工加工精度加工类型发展趋势1概述通常,按加工精度划分,机械加工技术可分为一般加工、精密加工、超精密加工三种,随着时代的发展和社会的进步,先进制造技术不断革新,超精密加工技术的发展已是社会所趋。
超精密加工技术,在现代机械制造业中占据着重要地位,在提高机械产品的性能、质量,提高其稳定性和可靠性,提高生产效率等方面发挥着至关重要的作用。
超精密加工是一个十分广泛的加工领域,它包括了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度达到微米和亚微米范围的机械加工方法,一般主要指加工精度为0.1µm,表面粗糙度小于Ra0.01µm的加工方法,同时目前超精密加工也正在向纳米级加工技术发展。
目前,超精密加工的核心技术主要掌握在西方发达国家手中,在超精密加工技术领域处于领先地位的国家主要是美国、英国和日本。
美国是开始超精密加工技术研究最早的国家,也是迄今在超精密加工仍处于领先地位的国家。
英国的克兰菲尔德精密工程研究所在超精密加工方面的研究成果也是享誉全球,是当今世界上超精密工程的研究中心之一。
《精密超精密加工技术》试题一、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:(1)所谓“精密”,它是与生产力的发展水平相关联的,是相对的,在不同的历史时期,有不同的理解。
精密超精密加工不仅涉及精度指标,还必须考虑到工件的形状特点和材料等因素。
现阶段精密和超精密的精度范围如下:通常将加工精度在0.1~1µm,加工表面粗糙度在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0.01µm之间的加工方法称为超精密加工(如下表)。
(2)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。
根据我国的当前实际情况,参考国外的发展趋势,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五个方面: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。
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:(1)超精密切削对刀具的要求: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,以保证刀具具有很高的尺寸耐用度;2)切削刃钝圆能磨得及其锋锐,切削刃钝圆半径Rn值极小,能实现超薄切削厚度;3) 切削刃无缺陷,切削时刀刃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。
名词解释气浮导轨P24:运动导轨的底平面和两侧导轨面通有压缩空气,使运动部件浮起的这种导轨形式称为气浮导轨。
非接触抛光P47:非接触抛光是一种研磨抛光新技术,是指在抛光中工件与抛光盘互不接触,依靠抛光剂冲击工件表面,以获得加工表面完美结晶性和精确形状的抛光方法。
精密研磨P44:精密研磨属于游离磨粒切削加工,是在刚性研具上注入磨料,在一定压力下,通过研具与工件的相对运动,借助磨粒的微切削作用,去除微量的工件材料,以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。
电解磨削P156:是电解作用与机械磨削相结合的一种特种加工方法,具有较好的加工精度和表面粗糙度,比机械磨削具有较高的生产率。
超声波加工P192: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。
固结磨料加工P38:就是利用固结磨具(砂轮、油石)或涂覆磨具(砂带)对黑色金属、硬脆材料的精密加工方法。
微细加工:微细加工技术是指制造微小尺寸零件的生产技术。
从广义角度来说,微细加工包含了各种传统精密加工方法和与传统精密加工方法完全不同的新方法,从狭义的角度来说,微细加工主要是指半导体集成电路制造技术。
电火花加工极性效应P58:仅由于正负极性接法不同而正极和负极材料电蚀量不一样的现象叫极性效应。
激光焊接P186:焊接过程属传导焊接,即激光辐照加热工件表面,产生的热量通过热传导向内部传递。
在工件上形成一定深度的熔池,冷却凝固以后就将工件焊接完成。
离子镀膜P213:是在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化,在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或者反应物沉积在基片上成膜。
、表面光泽如镜的磨削镜面磨削P41:镜面磨削是指加工表面粗糙度达到R a0.02~0.01m方法。
空气静压轴承P19:在转轴和轴承瓦之间,通入压缩空气,将轴承和转轴分开,以压缩空气承受径向载荷的一种轴承形式。
等脉冲电源P72:是指每个脉冲在介质击穿后所释放的单个脉冲能量相等。
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。