精密与特种加工技术课后习题解答.docx

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精密与特种加工技术课后习题解答

精密与特种加工技术课后习题解答（共33页）

精密与特种加工技术复习资料

第一章

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：

提高了材料的可加工性。

改变了零件的典型工艺路线。

大大缩短新产品试制周期。

对产品零件的结构设计产生很大的影响。

对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。

3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改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。

4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？

举例说明.

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。

对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝

等是工艺性差的典型，但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以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。

第二章

1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件

答：

超微量去除技术是实现超精密加工的关键，其难度比常规的大尺寸去除加工技术大的多，因为：

工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。

精度难以控制，工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就越不易去除。

超精密加工按加工方法不同可以分为切削加工，磨料加工，特种加工和复合加工四类。

2.超精密加工对刀具材料有那些要求？

1.极高的硬度，极高的耐磨性，和极高的弹性模量，以保证刀具有很高的尺寸耐用度。

2.刃口能磨得极其锋锐，即刃口半径ρ值很小，以实现超薄切削。

3.刀刃无缺陷，切削是将刃形变制在被加工表面上，从而铸得超光滑的镜面。

4.与工件材料的抗粘结合性很好。

化学亲和性很小，摩擦因数低，以得到极好的加工表面完整性。

3.单晶金刚石有哪些个主要晶面？

立方晶系的金刚石《单晶金刚石》主要有三个主要晶面，：

即晶面

4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。

金刚石具有很高的硬度。

较高的导热系数，与有色金属间的摩擦因数低，开始氧化的温度较高等特性。

这些都有利于超精密加工的进行，而且单晶金刚石可以研磨达到极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到这样锋锐，并且能长期切削而磨损很小，因此金刚石是理想的不能替代的超精密切削的刀具材料。

《110晶面的磨削率最高，最易磨损，100晶面的磨削次之.111的磨削率最低，最不易磨损。

5试述金刚石晶体的激光定向原理和方法？

金刚石晶体的激光定向是利用金刚石在不同结晶方向上，因此晶体的结构不同，而对激光反射形成不同的衍射图像进行的激光晶体方向的原理，由氦氖激光管产生的激光束通过屏幕上的小孔射到金刚石表面，若被激光照射的金刚石使被测晶面与激光束相垂直时，激光被反射的图形即可知道被激光照射的晶面为何种晶面。

6.金刚石车刀的刀头形式有哪几种各自有何特点

刀头形式：

金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃直接加工渡刃----修光刃的形式，修光刃有小圆弧修光刃，直线修光刃和圆弧修光刃之分。

7.典型的超精密机床有那些？

典型的超精密机床有~1.大型光学金刚石车床—LODTM。

FG-OO超精密机床《德》。

OAGM500大型超精密机床《英》型高效专用车削，磨削超精密机床。

8.精密主轴不见有那几种形式？

说明各自的优缺点。

空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升很小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小，缺点：

空气轴承刚度低，承受载荷很小，由于超精密加工的切削力很小，所以空气轴承可以满足相关要求。

液体静压轴承的油温随着转速的升高而升高，温度升高将造成热变形，影响主轴精度。

静压回油时将空气带入油源。

形成微小

气泡悬浮在油中，不易排除，因而降低了液体静压轴承的刚度和动特性。

优点：

回转精度高《微米》刚度较高，转动平稳，无震动的特点。

9.超精密机床有哪几种总体布局形式各自有何特点

1.双半球空气轴承主轴，优点：

球面具有自动调心，因此可以提高前后轴承的同心度，回转精度，缺点：

电动机的转子直接与主轴刚性连接。

所以电动机转子的回转精度将对主轴的回转精度产生影响。

2径向-推力空气静压轴承主轴：

1.可以提高前后轴承的同心度，从而保证主轴的回转精度，即使轴承发生少量旋转，也不会因和轴承咬住而损坏主轴。

缺点：

这种主轴要求所用的多孔石墨组织均匀，各处透气率相同，同时制造难度大。

3.球形-径向空气轴承主轴：

同上，自动调心，保证同心度，回转精度。

缺点：

主轴的刚度和承载能力不高，

4.立式--空气轴承主轴，主要用于大型超精密车床，以保证加工系统具有较高的刚度且便于装夹，其圆弧面的径向轴承起自动调心，提高精度作用。

10.简述超精密机床导轨的结构形式，并说明各自的优缺点。

1.液体静压导轨，优点：

刚度高，承载能力大，直线运动精度高，且无爬行，运动平稳。

缺点：

导轨运动速度低。

2.空气静压导轨和气浮导轨，优点：

它可以达到很高的直线运动精度，运动平稳，无爬行，且摩擦因数接近于0，不发热。

11.简述摩擦驱动的工作原理。

摩擦驱动装置原理：

俩个摩擦轮均由静压轴承支承，可以无摩擦运动，上摩擦轮由弹簧压板在驱动杆上，当弹簧压板压力足够时，摩擦轮和驱动杆之间无相对滑动，直流电动机驱动下摩擦轮，靠摩擦力带动驱动杆做非常平稳的直线运动。

12.精密加工对微进给装置的性能有何要求？

1.精微进给和粗进给分开，以提高微位移的精度，分辨率和稳定性。

2.运动部分必须是低摩擦和高稳定度以实现很高的重复精度，3.末级传动元件必须有很高的刚度，即夹持金刚石刀具必须是高刚度的。

4.内部连接必须可靠，尽量采用整体结构或刚性连接，否则微量进给机构，很难实现很高的重复精度5.工艺性好，容易制造，6.具有好的动特性，即既有高的频响。

7.能实现微进给的自动控制。

第三章

1.精密和超精密磨料加工分为哪俩大类？

各自有何特点

固结磨料加工：

具有表面精度保持性好，研磨效率高的优点。

2.游离磨料加工：

优点是抛光面加工变质层和表面粗糙度值都很小，缺点：

不易保持平面度。

2.试述精密磨削机理。

微刃的微切削作用：

应用较小的修整导程和休整深度对砂轮实施精细休整，其效果等同于砂轮磨粒的粒度变细。

2.微刃的等高切削作用3.微刃的滑挤，摩擦，抛光作用

3.分析超硬磨料砂轮修正方法的机理和特点。

超硬磨料砂轮磨削主要指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金，陶瓷，剥离，半导体材料及石材等高硬度，高脆性材料。

特点：

1.磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工及实现自动化2.磨削力小。

，温度低，加工质量好，不烧伤，裂纹和组织变化3.磨削率高，4.加工成本低

5.试述超精密磨削的磨削机理。

超精密磨削机理，理想磨削轨迹是从接触点开始至接触终点结束，但由于磨削系统存在一定的弹性，实际磨削轨迹与理想磨削轨迹发生偏离。

6.试述精密研磨与抛光的机理。

研磨加工机理：

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，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度2.抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘，或高速旋转的低弹性材料。

抛光盘加抛光剂具有一定研磨性质的获得光滑表面的加工方法。

7.影响精密研磨抛光的主要工艺因素有哪些？

研磨方法：

加工方式，运动，驱动方式。

2.研具的材料，形状，表面状态。

3.磨粒的种类，材质，形状，粒径4.加工液的水质，油质5加工参数的研磨速度，压力，时间，6.环境，温度，尘埃

8.试述各种非接触抛光的加工原理。

弹性发射加工：

通过微粒子冲击工件，以原子级的加工单位去除工件材料，从而无损伤的技工表面2.浮动抛光：

抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在二者

之间的抛光液主动压流体状态，形成一层液膜，从而使工件在浮起状态下进行抛光3.动压浮离抛光：

保持环中的工件浮离圆盘表面，由浮动间隙中的粉末颗粒对工件进行抛光4.非接触化学抛光：

通过向抛光盘面供给化学抛光液，使其与被加工面做相对滑动，用抛光盘面来夹持被加工件面上产生的化学反应生成物。

第四章

1.电火花加工时，间隙液体介质的击穿机理？

通常所用的工作介质是煤油，水，皂化油水溶液及多种介质合成的专用工作液，用分光度计观察电火花加工过程中放电现象，显示放电时产生氧气，氢气泡的电离膨胀导致了间隙介质的击穿

2.电火花加工的基本要求？

材料的可加工性主要取决与材料的热学特性，如熔点，沸点，比热容，导热系数等。

几乎与其力学性能《硬度，强度》无关。

3.电火花加工机床的自动进给系统与传统加工机床的自动进给系统有什么不同为什么会引起这种不同

电火花加工时，放电间隙很小，电蚀量放电间隙在瞬间都不是长值而在一定范围内随即变化，人工进给或恒速的“机动”进给很难满足要求，必须采用自动进给和调节装置。

自动进给调节系统的作用是维持某一稳定的放电间隙。

保证电火花加工正常而稳定的进行获得较好的加工效果。

4分析伺服参考电压对加工稳定性的影响。

脉冲电源又称为脉冲发生器，起作用是把220V或380V的50HZ工频交流电转换成一定形式的单向脉冲电流，供给电极放电间隙，产生火花所需要的能量来蚀除金属。

5.功率VDMOS开关式脉冲电源的特点。

VDMOS技术的发展，是高频大功率开关技术日趋成熟，为提高大功率MOS管功率晶体管脉冲电源的开关冲击性能，采用多管分组的方法来提高输出功率。

6.极间能量分配分析。

电源向放电通道释放的能量分配在阳极，阴极和放电通道上，能量分配系数的大小主要取决与被加工材料的特性，通过前面分析可知，电极主要通过高速运动粒子的轰击，光辐射，热辐射，三种形式得到能量，在一定的条件下，光辐射与热辐射起决定性的作用，电极表面局部得到高能，就能发生了融化，气化的相变过程，电极表面出现了微观相变区。

7．电火花加工时，油杯的作用？

工作液循环过滤

第五章

1.电火花线切割加工的工艺和机理与电火花成形加工有那些相同点和不同点？

电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样都是基于电极间脉冲放电时电火花腐蚀原理，实现零部件的加工，所不同的是电火花切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的金属丝《钢丝，铜丝》作为工具电极，工件接照预定的轨迹运动，切割出所需的各种尺寸和形状。

《基本原理》

1不需要制造复杂的成形电极。

方便快捷的加工薄壁，宅槽，异型孔等复杂结构零件3.一般采用精准规一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。

4.由于采用移动的电极丝进行加工，单位长度损耗较小，从而对加工精度影响较小。

5.工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易