答案精密加工课后习题黄.docx

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答案精密加工课后习题黄

1-1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。

精密和超精密加工是国际竞争取得成功的关键技术。

许多现代技术产品需要高精度制造。

发展尖端技术，发展国防工业，发展微电子工业等都需要精密和超精密加工制造出来的仪器设备。

1-2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

精密加工：

加工精度0.1～1um表面粗糙度Ra在0.02～0.1um

超精密加工：

加工精度高于0.1um表面粗糙度Ra小于0.01um

1-3精密和超精密加工现在包括那些领域。

1）超精密切削（各种镜面）

2）精密和超精密磨削研磨（集成电路基片和高精度磁盘）

3）精密特种加工（电子束、离子束加工使美国超大规模集成电路线宽达到0.1um）

1-4试展望精密和超精密加工技术的发展。

对精密和超精密加工技术给予足够的重视，投入较多的人力物力进行研究和发展，在生产中稳定纳米加工，扩大应用亚微米加工技术，并开始纳米级加工的试验研究，则在10～15年内有希望达到美国等先进国家的水平。

可先在某些单项技术上取得突破，逐步使我国的精密和超精密加工技术达到国际先进水平。

1-5我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何

与发达国家相比，仍有不少的差距。

不少精密机电产品尚靠进口。

有些靠老工人手艺，且报废高。

某些精密机电产品我国虽已能生产，但其中的核心关键部件仍需依靠进口，我国每年需进口大量尚不能生产的精密数控机床设备。

1-6我国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?

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

2-1金刚石刀具超精密切削有哪些应用范围?

用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。

用于加工陀螺仪、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、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜

2-2金刚石刀具超精密切削的切削速度如何选择？

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。

2-3试述超精密切削时积削瘤的生成规律和它对切削过程和加工表面粗糙度的影响

金刚石刀具精密切削有色金属，不用切削液，在所有进行实验的切削参数下都产生积削瘤。

切削速度v较低时，积削瘤高度h0最高，当v>314m/min时，积削瘤较小且趋于稳定

进给量f很小时，积削瘤高度h0较大，在f=5um/r时h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增加，

背吃刀量ap<25um时，积削瘤的高度h0变化不大，但在ap大于25um时，积削瘤的高度h0将随ap的值增加而增加。

2-4试述各工艺参数对超精密切削表面质量的影响

1）速度小表面粗糙，但使用切削液的情况下，切削速度的变化对加工表面的影响不大

2）进给量和修光刃，使用修光刃的刀具，f<0.02mm/r时，进给量对表面粗糙度影响不大

3）切削刃形状，圆弧刃比直线刃更易对刀，更能得到高质量的表面。

4）背吃刀量减小时表面粗糙度加大，但在刀具切削刃钝圆半径rn足够小（0.05～0.1um）

2-5超精密切削时如何才能使加工表面成为优质的镜面？

1）进给量f=2.5um/r，背吃刀量ap=2um时，不同切削速度均能得到晶面

2）使用圆弧切削刃刀具，在进给量f<5um/r时，均达到Rmax<0.05um的镜面

3）采用经过精密研磨的单晶天然金刚石刀具。

2-6超精密切削时，金刚石刀具切削刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响如何？

有明显的影响，用rn=0.6um的金刚石车刀，只能在较小的进给量和背吃刀量的条件下（ap=1~2um,f<2.5um/r）可切出可切出Rmax=0.056um;更锋锐的刀具（rn=0.3um）,可以在较宽的切削条件下切出Rmax=0.056um的表面。

2-7超精密切削时极限最小切削厚度是多少？

hDmin=rn[1-（Fp+uFf）/sqrt（（Ff2+Fp2）（1+u2））]

2-8试述超精密切削用金刚石刀具的磨损和破损特点。

属于机械磨损，本质是微观解理的积累。

当作用应力相同时，（110）面破损的机率最大，（111）面次之，（100）面产生破损的机率最小。

2-9金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工表面质量的影响如何？

直接影响切削变形和加工表面质量，用100晶面做金刚石刀具的前面和后面，可使切削变形减小，并可减小后面与加工表面间的摩擦

2-10工件材料的晶体方向对切削变形和加工表面质量的影响如何？

单晶体材料有很高的各向异性，不同晶向的切削变形和切削力都不相同。

不同晶向的加工表面粗糙度都不相同。

相同晶面的切削，晶面方向发生变化，切削变形和加工表面粗糙度也不相同

2-11脆性材料用超精密切削如何加工出优质表面？

需要实现塑性切削，要求金刚石刀具很锋锐并有合理的切削角度，通过改变切削力作用方向来改变切削区的变形方向，使崩碎可能性小，其次，切削厚度极小，小于某临界值后，可实现塑性切削，能切出极好的优质表面。

2-12超精密切削对刀具有哪些要求？

为什么单晶金刚石是被公认为理想的、不能代替的超精密切削的刀具材料？

1）硬度高、耐磨性高和弹性模量高，保证寿命长和耐用度高

2）切削刃钝圆及其锋锐，及半径rn极小，可实现超薄切削

3）切削无缺陷

4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低。

使加工表面完整。

天然单晶金刚石有以上一系列优异的特性

2-13单晶金刚石有哪几个重要晶面？

三个100、110、111

2-14试述金刚石晶体的各向异性和不同晶面研磨时的好磨难磨方向。

各项异性：

对称轴不同，与4次对称轴垂直的是100面，与3次对称轴垂直的是111晶面晶面，与2次轴对称的是110晶面。

网面最小单元不同，100是正方形，110为矩形，111为三角形，网面密度100：

110：

111为1：

1.414：

2.308

网面距不同：

100与110为均匀分布，分别为D/4=0.089mm，sqrt

（2）D/4=0.126mm,111为宽窄交替宽为sqrt（3）D/4=0.154mm，窄为sqrt（3）D/12=0.1051mm

解理现象：

111面的面网宽面距比100和110都大，最易解理。

好磨难磨方向可用图表示：

100磨削率：

111磨削率：

110磨削率=5.8：

1：

12.8

2-15金刚石晶体有哪些定向方法？

1）人工目测定向2）X射线定向3）激光定向

2-16试述金刚石晶体的激光定向原理和方法。

利用金刚石在不同晶面方向上,晶体结构不同,对激光反射形成的衍射图像不同而进行。

2-17如何根据金刚石微观破损强度来选择金刚石刀具的晶面？

在外力作用下，110面最易破损，111面次之，100面最不易破损，因此金刚石刀具的前面和后面应选择最不易破损的100面。

2-18比较直线修光刃和圆弧修光刃金刚石刀具的优缺点。

直线修光刃制造容易，可减少残留面积，减小加工表面粗糙度，长度通常取0.05～0.20mm。

缺点是加长修光刃的长度对表面加工质量效果不大，对刀不易

圆弧刃容易对刀，半径可取R=2～5mm。

可加工高质量的超光滑表面，缺点是刀具制造复杂

2-19试述金刚石刀具的前面应选哪个晶面

选用100面，111面硬度高，而微观破损强度并不高，研磨加工困难。

选用100面的原因：

1）100面耐磨性高于110面，刀具使用寿命长

2）100面微观破损强度高于110面，产生崩刃的机会小

3）100面与有色金属之间的摩擦因数低于110晶面，使切削变形小，使加工表面的变形和残留应力小。

有利于提高表面质量。

2-20试述金刚石刀具的金刚石固定方法。

1）机械加固

2）用粉末冶金法固定

3）使用粘结或钎焊固定

2-21试述单晶金刚石刀具的研磨加工方法

有粗研和精研

粗研后的金刚石不能有大划痕、刀具切削刃不能有崩刃或其他缺陷，粗研与研磨方向、研磨速度和压力、使用的金刚石微粉的粒度等有关。

精研加工是制造精密金刚石刀具的关键工序，与磨料粒度、研磨盘质量、研磨方向、精抛这些因素有关。

2-22单晶金刚石刀具质量的好坏如何评定

1）能否加工出高质量的超光滑表面（Ra=0.005~0.02um）

2）能否有较长的切削时间保持切削刃锋锐（一般要求切削长度数百千米），切出极高质量的加工表面。

3-1何谓固结磨料加工?

何谓游离磨料加工？

它们各有何特点？

适用于什么场合？

固结磨料加工，使用固结磨具和涂覆磨具进行加工。

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、涂覆等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。

固结磨具用于精密砂轮磨削、油石研磨、精密研磨、精密超精加工，涂覆磨具用于精密砂带磨削、砂带研磨。

游离磨料加工，加工时磨粒或微粉不是固结在一起，而是成游离状态，用于研磨和抛光。

3-2试述超硬磨料磨具（金刚石砂轮、立方氮化硼砂轮）的特点。

超硬磨料磨具为什么会成为精密加工和超精密加工的主要工具之一？

1）磨具在形状和尺寸上易于保持，使用寿命高，磨削精度高。

2）磨料本身磨损少，可较长时间保持切削性，修整次数少，易于保持精度。

3）磨削时，一般工件温度较低，因此可以减小内应力、裂纹和烧伤等缺陷。

精密加工和超精密加工要求能加工出质量高的表面。

金刚石和立方氮化硼硬度高、耐磨性好。

3-3在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技术性能时，有哪些技术性能的表示方法相同？

有哪些技术性能的表示方法不同？

为什么？

相同：

磨料的主要物理性能、磨料粒度、磨具强度，不同：

组织和浓度、硬度

普通磨具中磨料的含量用组织，反映磨料、结合剂、气孔三者之间体积的比例关系。

超硬磨具中磨料含量用浓度，表示每1cm3体积中所含超硬磨料重量。

普通磨具的硬度是指磨粒在外力作用下，自表面脱落的难易程度。

超硬磨具没有硬度项

3-4为什么在超硬磨料磨具的结构中一般由磨料层、过渡层和基体三个部分组成？

过渡层起什么作用？

普通磨料磨具的结构为什么与超硬磨料磨具的结构不同？

由于金刚石、立方氮化硼的价格高、具有很好的耐磨性能，用它们制造的固结磨具与普通磨料固结磨具不同，除超硬磨料层外，还有过渡层和基体。

过渡层用于连接基体和超硬磨料层，由结合剂构成，有时也可省去。

3-5涂覆磨具在制造技术上的质量关键是哪些？

粘接剂、涂覆方法

3-6试述近年来涂覆磨具在精密和超精密加工中所占的地位。

涂覆磨具是将磨料用粘接剂均匀地涂覆在纸、布或其他符合材料基底上的磨具。

应用比较广泛，产品有干磨砂布、耐水砂纸、刚纸磨片、环状砂带、卷状砂带。

3-7试述涂覆磨具制造中三种涂覆方法的特点和应用场合

1）重力落砂法，用于砂布、砂纸

2）涂覆法，用于小量生产纸质材料基底的砂带

3）静电植砂法，广泛采用。

3-8试从系统工程的角度分析精密磨削的技术关键

精密磨削是指加工精度为1～0.1um、表面粗糙度达到Ra0.2~0.025um的磨削方法，又称为小粗糙度磨削，多用于机床主轴、轴承、液压导轨、量规等的精密加工。

3-9试分析砂轮修整对精密磨削质量的影响。

砂轮修整是精密磨削的关键之一，通过砂轮修整，可以提高磨料的使用寿命，形成等高性很好的微刃。

使砂轮表面更平整，从而提高精密磨削质量。

3-10精密磨削能获得高精度和小表面粗糙度表面的主要原因何在？

精密磨削的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。

3-11试分析超硬磨料砂轮的各种修整方法的机理、特点和应用范围

1）车削法用单粒天然金刚石笔、聚晶金刚石笔、修整片等车削金刚石砂轮达到修整目的。

2）磨削法