上海大学自考 精加复习题本科自考.docx

1、上海大学自考 精加复习题本科自考第二章 超精密切削与金刚石刀具1. 什么是影响表面粗糙度的因素 （刀具锋锐度）1 积屑瘤高度（ho越大Ra越大）2 加工进给量（ho越小Ra越小）3 背吃刀量 4 切削刃锋锐度（ap=0.5um时，rn越小Ra小） （ap=2um时，rn值对Ra无明显影响） （ap=5um时，ro越小Ra小）2. 超精切削对刀具五点要求（使金刚石刀具材料性能决定精密加工唯一选择） P281 极高的硬度，极高的耐磨性和极高的弹性模量。2 切削刃钝圆能磨得极其锋锐。3 切削刃无缺陷。4 和工件材料的抗粘结性好，化学亲和性小，摩擦因数低。5 导热性好天然金刚石有着一系列优异的特性，如

2、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、能磨出极锋锐的切削刃等。因此虽然它价格昂贵，仍被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削的刀具材料。3. 金刚石刀具耐磨性和易成型加工性（制作容不容易） 好磨难磨因为有方向性，原因是晶面各相异性 刀具前刀面后刀面选择（1） 各向异性：各晶面的硬度及耐磨性均不一样 同一晶面不同方向的耐磨性亦不同，用相对磨削率表示 在高磨削率方向上K（100）：K（111）：K（110） =5.8：1：12.8（100） （111） （110） 摩擦因数（100）最大，（110）次之，（110）最小好磨方向难磨方向（2） 对于金刚石刀具，其前 面与后面均选

3、择（100）晶面比较好，原因是（111）晶面因超难磨而不与考虑，而（100）晶面比（110）晶面的耐磨性与微观破损强度均要高出许多，且（100）晶面和有色金属之是的磨擦因数要低于（110）晶面，故。4. 金刚石刀具制作 参考晶面定向方法及易成型加工性。P36-38（1） 人工目测定向（方便易行 精度低 具有局限性，必须为完整的非加工过的晶体）（2） X射线定向 （精度高 测量方便 只能在实验室内使用 X射线对人体有害 可对已加工晶体定向）（3） 激光定向 （设备便宜 操作方便，对操作者无害 直观，可直接确定空间方位和好磨方向 精度高）5. 金刚石刀具的制作 P44（1） 晶体定向，确定制成刀具

4、的前面与后面的空间位置，确定要磨去的部分。（2） 仔细检查，确认切削部分内部没有裂纹、杂质或其它缺陷。（3） 粗磨 （用高速旋转的铸铁磨盘加金刚石微粉。）（4） 精磨（5） 检验第三章 精密磨削和超精密磨削1. 固结磨料加工形式P482. 磨具 砂轮基本性能指标（普通砂轮与超硬磨料砂轮的区别） P49一 性能指标：（1）硬度、抗弯强度等物理性能 （2）磨料粒度 （3）结合剂 （4）组织及浓度 二 区别：（1）普通砂轮物理性能均不及超硬磨料砂轮好 （2）普通砂轮中磨料的含量用组织表示，超硬磨料用浓度表示 （3）硬度表示法不同，普通磨料砂轮有硬度项（指磨粒在外力作用下，自磨料表面脱落的难易程度），

5、超硬磨料无。3. 超硬磨料砂轮修整方法不同于普通磨料砂轮磨削 （修锐 整形分开） P53、P56主要区别是：普通砂轮修理为一次性成型修整，而超硬磨料砂轮修整时须将修锐与整形两个部分分开进行。（普通砂轮修整有：单粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整。）（超硬磨料砂轮修整有：车削法、磨削法、滚压挤轧法、喷射法、电加工法、超声波振动法）4. 超硬磨料砂轮的特点 P56（1） 可用来加工各种高硬度、高脆性的金属材料和非金属材料。（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

6、效率高。（5） 加工成本低。5. 砂带与砂轮磨削区别 （柔性 刚性的概念）砂轮主要用来修整形状，属刚性磨削。砂带主要用来修整表面粗糙度，属柔性磨削。6. 砂带磨削中接触轮材料选择、型面选择与砂带磨削生产率的关系（1）材料选择 接触轮轮毂和外缘是由不同材料制成，一般轮毂用钢铁制造，外缘视磨削要求不同，可选用钢、铜、橡胶等材料。对于精密和超精密磨削加工，外缘材料多用橡胶、聚氨酯等，且多用于平滑形外缘表面。（2）外缘截面形状 平滑形：用于细粒度砂带精磨、精密和超精磨及研抛。 齿形：多用于粗磨 填充形：多用于粗磨7. 试从系统工程的角度来分析超精密磨削能达到高质量的原因。 后练习3-15题第四章 精密

7、和超精密加工的机床设备1. 超精密机床主轴支承部件结构 类型 特点类型：（1）液体静压轴承（承载能力大；难恒温控制；空气易进入油源而使刚度和动特性下降。） （2）空气静压轴承（回转精度高；温升小；刚度低；承载能力不高。）2. 主轴驱动单元 驱动电机 与主轴部件连接形式 类型 特点 （P90）(1) 电动机通过带传动驱动机床主轴。(2) 电动机通过柔性联轴器驱动主轴 （无级调速方便；主轴轴向长度长，机床尺寸大。）(3) 采用内装式同轴电动机驱动机床主轴 （结构小，回转精度高，调速方便，无电刷带来的影响；温升大）3. 超精密机床进给驱动元件 类型 特点 结构 P98-100（1） 滚珠丝杆副驱动（

8、摩擦力小，导向精度高，行程不受限制；丝杆螺距误差会影响运动平稳性）（2） 摩擦驱动 （整体性能优于滚珠丝杆副驱动方式，运动平稳，精度高；结构设计困难）4. 超精密机床导向进给部件 类型 特点 结构 P94-96（1） 滚动导轨 （直线动运精度高）（2） 液体静压导轨（导轨运动速度不高，温升不严重，刚度高，承载能力强，直线运动精度高，无爬行）（3） 气浮导轨 （直线运动精度高，无爬行，几乎没有摩擦，不发热；要求运动部件达到一定重量且压缩空气稳定，其刚度低于空气静压导轨，且受压缩空气压力波动影响。）空气静压导轨 （直线运动精度高，无爬行，几乎没有摩擦，不发热，刚度高；要求运动部件达到一定重量）5.

9、 微进给机构中电伸缩元件性能 运用法 P101-105（1） 电致伸缩传感器 （a.能实现高刚度无间隙位移 b.分辩率可达1.02.5nm c.变形系数较大 d.响应频率高 e.无空耗电流发热问题）（2） 电致伸缩传感器微量进给装置 （a.有较高刚度和自振频率 b.调节使用方便） （3） 电致伸缩传感器微量进给装置的驱动电源。（a.有良好的动态性 b.高度稳定性 c.波动系数极小）第五章 精密加工中的测量技术1. 量具量仪材料，测量基准。 P116-117（一）材料 （1）当量具量仪使用于恒温的计量室或用于测量绝对长度时，应选线膨胀系数尽量小的材料 （2）当量具量仪在加工车间使用时，应选线膨胀

10、系数尽量与被测件线膨胀系数接近的材料。（二）测量基准 （1）米制长度基准 （2）量块（-生产单位的长度基准） （3）工厂自己专用的长度基准 （4）平台（-测量基准）2. 直线度 圆度误差 主轴回转精度 测量方法 P118.119.124.128.129（一）直线度 A.零件表面的测量 当被测长度较长时用刀口形直尺检测；较短时用自准直光管或激光检测 B做直对运动的部件：在溜板上安放高精度平尺，用测微仪检测。（二）圆度 直径法 圆周界限量规 在顶尖上旋转法 V形块法 三点测头法 圆度仪法 三点在线测量（三）主轴回转精度 用高精度钢球测回转精度在0.51um以下的主轴 用三点法误差分离原理测量。3.

11、 多齿分度盘结构 工作原理 P122（一） 结构：由两个直径、齿数和齿形都相同的、精度很高的上、下端面齿盘组成。（二） 原理：工作时，上、下齿盘在一定的轴向力下强迫啮合，所有齿产生一定变形后全部接触，由于圆周特点，产生齿距误差的均化作用，使偏差总全接近于零，保证端齿盘有很高分度精度。4. 圆度仪类型 圆度测量误差来源 P127（一） 类型：测量头号随主轴旋转固定在工作旋转固定在工作台面上不动 测量头固定不动，被测件随工作台旋转。 （二） 误差来源：主轴回转误差 工件轴线与主轴轴线偏心引起的误差 工作轴线与主轴轴线倾斜引起的误差 测头号形状和半径变化引起的误差 测量力的影响 测量头号偏全引起的误

12、差。5. 单频双频激光测量系统的工作原理与区别 P1306. 双频激光测量小角度原理 P1317. 影响激光测量精度的因素 对单频激光测量系统：空气中的温度、气压等参数的变化会引起空气气折射率的变化，从而影响测量精度。8. 用激光测量表面粗糙度和表面形貌的两种方法1 接触式激光干涉形貌测量 接触式激光干涉形貌测量第六章 在线检测与误差补偿技术1. 误差补偿的基本概念 P139概念：在机械加工中出现的误差采用修正、抵消、均化、“钝化”等措施使误差减小或消除。2. 误差补偿的4种基本方法 P1471 实时与非实时误差补偿。2 软件与硬件补偿。3 单项与综合误差补偿。4 单维与多维误差补偿。3. 在

13、线 在位 离线3种测量方法的概念和区别 本质 P138（1） 概念：在线：工件在加工过程中的同时进行检测。 在位：工件加工完毕后，在机床上不卸下工件的情况下进行检测。 离线：工件加工完毕后，从机床上取下，在机床旁或检测室进行检测。（2） 区别：离线测量精度比较高，只能检测加工后的结果，不能实时检测；检测条件好，不受加工条件的限制，可充分利利用各种测量仪器。 在位检测可免除离线检测时由于定位基准所带来的误差，发现尺寸不对可及时返修；也只能在检测加工完成后进行，不一定能反映加工时的实际情况，也不能连续检测加工过程中的变化。 在线检测能反映实际加工情况；能够连续监测加工过程中的变化，实时误差补偿，预

14、报误差补偿和控制；会受到加工过程中一些条件限制，难度大；4. 直接间接测量 接触非接触测量区别及案例 见图6-116-16 P147、149、1391）直接检测系统：直接检测工件加工误差，并补偿之，是一种综合检验的方式，检测装置的安装位置、加工中的切削液、切屑和振动的影响等都是比较难于处理的问题；误差信号的采集和处理也比较复杂，但其优点是直接反映了加工误差2）间接检测系统：检测产生加工误差的误差源,并进行补偿，系统简单些，因为它与加工状况和环境的关系不大3）接触式检测会造成测头磨损、接触状态不稳定等问题。4）非接触式检测不会破坏已加工的表面。5. 误差补偿系统组成结构 （各单元功用 图6-5）

15、案例分析 P1425.补偿执行机构4.补偿控制3.误差信号建模2.误差信号处理1.误差信号检测 1 误差信号的检测：是误差补偿控制的前提和基础，由检测系统完成 2 误差信号的处理：对干扰信号进行分离工提取误差信号。由微机处理。3 误差信号的建模：找出工件加工误差与在补偿作用点上补偿控制量之是的关系，建立数学模型。4 补偿控制：根据模型及实际加工过程，用计算机计算欲补偿值工输出控制量。5 补偿执行机械：具体执行误差补偿动作。6. 圆度误差测量 误差分离法（书上案例） P143-1457. 直线度误差测量 误差分离法（书上案例） P145-1478. 微位移机构案例6-18 6-19 6-22 6

16、-25图（使用的元件 方法 原理） P152-156第七章 精密研磨与抛光1. 基本概念 P158精密研磨：指利用硬度比被加工材料理高的微米级磨料，在硬质研盘作用下产生的微切削和滚轧作用，实现被加工表面的微量去除，使工作的形状、尺寸达到要求值，并降低表面粗糙度，减小加工变质层的加工方法。精密抛光：指利微细磨粒的机械作用和化学作用，在软质加工工具或化学加工液、电磁场等作用下，为获得光滑或超光滑表面，减小或完全消除变质层，从而获得高表面质量的加工方法。2. 研磨 抛光 机理 及两者区别 用途 P159 P160硬脆材料的硬度过程实际上是游离磨料的滚轧作用与固着磨料的微切削作用共同作用的结果。抛光加

17、工表面粗糙度是机械、化学等作用下产生切屑而形成的痕迹。由于这些作用的重迭，以及抛光液、磨粒及抛光盘有力学作用，使工作表面的生成物不断被去除而表面平滑化。3. 表面变质层定义 P160在材料切除过程中，会由于局部高温、高压而使工件与磨粒、加工液与抛光盘之间存在着直接的化学作用，并在工件表面产生的反应物，这层反应物称为表面变质层。4. 精密研磨抛光 新技术 特点 P168-169化学机械复合加工特点 复合效应 2）加工对象区别 3）表面加工质量区别 4）化学作用和机械作用的区别（案例）精密研磨抛光新技术：无损伤抛光 非接触抛光 界面反应抛光 电、磁场辅助抛光。（另外还有化学机械抛光、电化光抛光、超

18、声波抛光、油石抛光等）第八章 微细加工技术1. 微细加工与普通加工的区别 176微小尺寸加工1 精度的表示方法不同（普通加工精度表示加工误差与加工尺寸的比值；微细加工精度用尺寸的绝对值即用去除的一块材料的大小表示。）2 微观机理、切屑大小不同（普通加工吃刀量大，切屑大；微细加工切削在晶粒内进行，将晶粒作为一个个不继续体进行切削）3 加工特征不同（普通加工以尺寸、形状、位置精度为特征，微细加工以分离或结合原子、分子为加工象，以电子束、离子束、激光束三束加工为基础，采用沉积、刻蚀、溅射、蒸镀等手段进行处理。）2. 微细加工机理 （加工尺度数据 178）从加工机理来看，微细加工可分为：分离、结合、变

19、形三大类。分离加工又称去除加工，其机理是从工件上去除一块材料，可以用分解、蒸发、扩散、切削等手段去分离结合加工又称附着加工，其机理是在工件表面上附着一层别的材料。(弱结合:电镀、蒸镀；强结合:氧化、渗碳)变形加工又称为流动加工，其机理是通过材料流动使工件产生变形其特点是不产生切屑，如压延、拉拔、挤压等3. 微细加工方法 加工工艺方法与功率的关系（三方法区别 加工条件 表面质量） P179微细加工,由于加工对象与集成电路关系密切,故采用分离加工、结合加工、变形加工这样从机理上分类较好。（1） 分离加工，与精密加工样同，可以分为切削加工、磨料加工（固结磨料、游离磨料）、特种加工和复合加工；（2）

20、结合加工，可以分为附着、注入、接合三类； （3） 对于变形加工，主要指利用气体火焰、高频电流、热射线、电子束、激光、液流、气流和微粒子流等的力、热作用使材料产生变形而成形。第九章 精密和超精密加工的外部支撑环境1. 超精密加工环境定义 P207指精密和超精密加工工艺系统及工人的操作经验与技术水平以外的，必须加以控制的各个外中支撑环境。包括空气环境、热环境、振动环境、声环境、光环境和电场、电磁环境。2. 空气环境评价指标 P210洁净度、气流速度、压力、有害气体等3. 洁净室技术（过滤器使用 气流组织方法 温控)洁净室是指将室内空气中尘埃微粒、温度、湿度、压力流速和气流的分布形式及其形状等控制在

21、一定范围内的房间。1）实现空气净化的基本要求：发尘量要小及时排除尘埃供给洁净的空气2）空气过滤器是空气净化的关键设备，分为粗效过滤器、中效过滤器、高效过滤器3）洁净室的气流组织形式主要有乱流和层流两种形式，层流形式又分为垂直层流和水平层流4）正压控制5）温度和湿度的控制4. 热膨胀冷缩对加工精度影响 公式9-1 9-2 计算 P208L=L量（量20）工（工20）量 工 指量具和工件的线膨胀系数。5. 震动对超精加工影响 消除震动干扰方法 P214-215工艺系统内部和外部的振动干扰会使得加工和被加工物体之间产生多余的相对运动而无法达到需要的加工精度和表面质量。内部振动干扰的消除防振外部振动干

22、扰的消除隔振6. 光环境 声环境定义 对加工影响(对操作者的影响）声环境：主要是指噪声，噪声是指使人烦恼和对工作有害的声音光环境：1）一般照明2）局部照明3）混合照明光环境有两个主要指标：照度和眩光 (衡量洁净室噪音的主要指标：1） 把噪声使人产生的烦恼情绪分为极安静、很安静、较安静、稍嫌吵闹、比较吵闹和极吵闹七个等级2） 从三个方面评价监听噪音对工作效率的影响，它们是集中精神高影响率、动作准确性高影响率、工作速度高影响率 把噪音对综合通信的干扰分为清楚或满意、稍困难、困难和不可能四个等级)第十章 纳米技术1. 纳米技术主要内容 P227纳米级精度表面形貌的测量；纳米级表层物理、化学、力学性能

23、检测；纳米级精度加工及纳米级表层加工（原子与分子的去除、搬迁与重组）纳米材料；纳米电子学；纳米传感器与控制技术；微型与超微型机械；微型与超微型机电系统和其它综合系统；纳米生物等。2. STM与AFM技术原理 应用 （微观表面形状测量 纳米级加工技术中的应用） P228、231STM扫描隧道显微测量技术：是基于量子力学的隧道效应。在正常情况下互不接触的两个电极之间是绝缘的，然而当把这两个电极之间的距离缩距到约1nm以内时，由于量子力学中粒子的波动性，电流会在外加电场作用下，穿过绝缘势垒，从一个电极流向另一个电极，当其中一个电极是非常尖锐的探针时，由于尖端放电而使隧道电流加大。用探针在试件表面扫描

24、，将它“感觉”到的原子高低和电子状态的信息采集起来，通过计算机数据处理，即可得到表面的纳米级三维的表面形貌。应用：用于观察测量物体表面0.1nm级的表面形貌；在纳米尺度下的单个原子搬迁、去除、添加和重组，构造出新结构的物质。AFM原子力显微镜：是依靠探针尖和试件表面间的原子作用力来测量的，后来又研究成功制用磁力、静电力、激光力等原理：探针扫描试件表面，保持探针与被测表面间的原子排斥力恒定，探针扫描时的纵向位移即是被测表面的微观形貌。应用：不仅可以检测非导体试件的微观形貌达原子级分辨力，而且可以再液体中进行检测，故现在用得较多。3. 纳米级加工物理实质（加工极限接近于原子级加工） P232 切断

25、试件表面原子或分子是的结合、实现原子或分子的去除。4. 纳米级加工精度 P233 包括：纳米级尺寸精度；纳米级几何形状精度；纳米级表面质量。特种加工第二章 电火花加工1. 电火花加工的机理 P10 抄 这一过程分为4个连续的阶段：极间介质的电离、击穿、形成放电通道 介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀 电极材料的抛出 极间介质的消电离。2. 极性效应在电火花加工中的应用 P14 当采用窄脉冲精加工时，用正极性加工当采用宽脉冲粗加工时，用负极性加工会有碳黑膜形成的情况下：脉宽窄时采用负极性加工以保护正极，脉宽宽时采用正极性加工。3. 电火花加工质量 与工艺规准关系 P20(1)放电间隙S=K u

26、ui+KRWM0.4+Sm WM为单个脉冲能量（2）二次放电Rmax=KRte0.3ie0.4 te 为脉冲放电时间 ie峰值电流4. 影响表面加工精度 生产率 因素 P20 P13-16影响精度因素：放电间隙大小及其一致性，工具电极的损耗及其稳定性。影响生产率因素：极性效应 电参数 金属材料热学常数 工作液。5. 间隙蚀除特性与调节特性曲线 P296. 电火花加工电源特点 P24-27（4） RC线路脉冲电源：结构简单，工作可靠，成本低 在小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量 电能利用效率低 生产效率低 工艺参数不稳定。（5） 晶体管式脉冲电源：脉冲频率高、脉冲参数容易调节、脉冲波

27、较好、易于实现多回路加工和自适应控制等自动化要求。第三章 电火花线切割加工1. 线切割编程2. 线切割与电火花加工区别 P56-57线切割相对电火花加工而言 加工工艺范围小 采用水基工作液，不会引燃起火，容易实现无人运转。 一般没有电弧方电现象 电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象 省掉了成形的工具电极，大大降低了成形工具电极的设计制造费用 可以加工微细异型孔、窄缝和复杂形状工作电极丝对加工精度影响比较小。3. 线切割适用对象 P571 加工模具、加工电火花成形加工用的电极、加工零件。4. 电火花与线切割工作液功用 区别电火花加工过程中工作液的作用：形成火花击穿放电通道，工在放电结束

28、后迅速恢复间隙的绝状态 对放电通道产生压缩作用 帮助电蚀产物的抛出和排除 对工具、工件的冷却作用线切割中工作液的作用：对加工工艺指标影响较大 第四章 电化学加工 1. 电化学反应溶解两种不同金属作为电极插入溶液中，必定有交换电子的反应，即电化学反应。溶液中的正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积该金属。而阳极失电子，变为正离子溶解于溶液中。在阴阳极表面发生得失电子的化学反应称之为电化学反应。2. 电化学反应 1阳极溶解 2阴极积累 （引申电镀知识）铜质阳极上有铜原子丢掉电子而成为Cu2+离子进入溶液，溶液中的Cu2+离子移向阴极，并从阴极上得到电子而沉积到阴极上阳极上为电解蚀除阴

29、极上为电镀沉积3. 电化学加工电源特点 （电解磨削）活泼金属接电源正极，另一种金属接电源的负极。在直流电源的内部，电子由阳极流向阴极。4. 电化学极化 钝化 P81极化：主要发生在阳极上，从电源流入的电子来不及移动给电解液中的H+离子，因而在阳极上积累了过多的电子，使阴极电位向负移，从而形成电化学极化。钝化：电解质在电解液中电解时，电流密度增加到一定值后，其溶解速度在大电流密度下维持一段时是后反而急剧下降，使其成稳定状态不再溶解，这种现象称钝化。5. 钝化电解液与非钝化电解液区别（切断间隙） P87钝化电解液具有切断间隙的特性，因为在阳极表面形成钝化膜，虽有电流通过，但阳极不溶解。对机床设备腐

30、蚀性小，使用安全，但电流效率低，生产率低，本身会被消耗非钝化电解液，阳极工件表面不易生成钝化膜，所以具有较大的蚀除速度，导用能力强，电流效率高，加工表面粗糙度小，但腐蚀严重，复制精度差。6. 平衡间隙计算（08年大题） P94 *b=UR/Vc (Va =Vc)电化学当量 电导率 UR 电解液的欧姆电压降 Vc 进给速度 Va 阳极蚀除速度7. 影响电化学加工因素（电流 间隙） P801）使用脉冲电流电解加工，可消除加工间隙内电解液导电率的不均匀化。阴极析出的氢气呈脉冲状，搅拌电解液，有利于电解产物的去除。可提高加工精度2）小间隙电解加工可提高加工精度及生产率3）采用钝化性电解液加工添加少量非钝化电解液，即可提高加工精度又能保证高效率。4）采用混气加工，可增加电解液的电阻率，降低电解液的密度和粘度。提高了加工精度和生产率。第五章 激光加工1. 超声加工频率范围 基本频率 P151听觉频率范围在1616000Hz范围内。当频率超过16000Hz，称为超声波。 波长=波速/频率2. 变幅杆原理 功能 设计原理：通过变幅杆(上粗下细棒杆)每一截面的振动能量是不变的，截面越小，能量密度越大，振动振幅也就越大功能：扩大振幅设计：在设计制造变幅杆时，应使其长度L等于超声波振动的半波长或其整倍数。变幅杆可制成锥