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1、现代加工工艺复习题+试题现代加工工艺复习题+试题 作者： 日期： 复习题1.试举例说明在零件加工过程中获得规定形状精度的各种方法，以及各种方法影响形状精度的基本因素？答：（1)轨迹法依靠刀尖运动轨迹来获得所要求的表面几何形状。刀尖的运动轨迹,取决于刀具和工件的相对运动(成形运动),表面几何形状的精度，就取决于成形运动的精度；例如车锥孔.（2）成形法-采用成形刀具加工获得要求的表面几何形状的方法。表面形状的精度取决于成形运动与刀刃形状的精度；例如车曲面。（3）展成法-采用近似刀具与工件作啮合运动获得齿形的方法。例如加工各种齿形，啮合运动必须保持确定的速比关系。2.什么叫零件的加工精度?什么叫主轴

2、的回转运动误差？当滚动轴承滚道有形状误差时对车削(外圆面)和镗削（内圆面)表面的加工有何影响？答：a。加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状、位置）与理想几何参数的符合程度,它们之间的偏差即为加工误差。b。机床主轴工作时，除绕实际回转轴线转动外，还存在着实际回转轴线对于回转轴线的径向跳动、轴向跳动和摆动，后者统称为机床主轴的误差运动，这个误差运动使主轴产生回转误差。c.车削情况因主轴带动工件回转,刀具无回转运动,切削力方向不变，即误差敏感方向不变，故主轴轴颈有椭圆度误差时,主轴产生径向跳动会直接将椭圆度误差反映在工件上。而轴承内孔有椭圆度误差时,对工件的影响很小， 镗削情况因主轴带动

3、镗刀杆回转,工件无回转运动，切削力方向随主轴的回转而变化,误差敏感方向也随切削力方向变化而变化，故轴承内孔的形状精度对工件的形状有影响，而主轴颈有椭圆度误差却对工件的影响很小。3.何谓工艺系统的热变形？试分别说明机床、刀具热平衡前后对加工误差的影响主要区别是什么？刀具的连续切削与间断切削对加工误差的影响有何区别?答：a.在机械加工过程中，工艺系统在各种热源的影响下，常产生复杂的变形，破坏了工艺系统间的相对位置精度，造成了加工误差b。机床受热源的影响，各部分温升将发生变化，由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同的热变形，破坏机床原有精度，从而降低了机床的加工精度。机床运转一

4、定时间后，各部件达到热平衡,变形趋于稳定.但在次以前机床的几何精度变化不定,因此，精密加工应在机床处于热平衡状态进行。一般车床、磨床的热平衡时间约4-6小时.刀具热变形主要由切削热引起。通常传入刀具的热量并不太多，但由于热量集中在切削部分，以及刀具体积小，热容量小。故仍有很大温升.加工大型零件，刀具热变形往往造成几何形状误差c。连续切削时，刀具热变形量在切削初期增加很快，随后较为缓慢,不长时间就趋于平衡状态，此后,热变形量的变化就很小。间断切削时，刀具有短暂冷却时间，热变形量还要小些。4.工艺系统的力变形分析.答:由于机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重

5、力作用下，将产生相应的变形.这种变形将破坏切削刃和工件之间已调整好的正确的位置关系，从而产生加工误差.工艺系统是各种零部件按不同连接方式和运动方式组合起来的总体，因此它受力后变形是复杂的，其中既有弹性变形，也有塑性变形、间隙和摩擦问题。为了比较工艺系统抵抗变形的能力，需要建立刚度的概念。工艺系统刚度工艺系统抵抗变形的能力，其基本概念是指垂直于待加工表面的切削分力Py与工件在Py方向的位移y之间的比值。前面的K是在受力方向上产生单位变形所需的力，但在工艺系统中,往往一个方向的力同时产生几个方向的变形，这就是变形的复合性.因此,刚度的定义应该是： K=Py / Y (N/mm）式中： Py切削力在

6、Y方向的分力（N） Y-在切削力Px、Py、Pz共同作用下在Y方向上的变形(mm)工艺系统的受力变形不完全是一个刚度问题,它包括刚度、接触刚度、间隙位移和转动（零件在外力作用下产生移动或转动)。因此，工艺系统的刚度可定义为：抵抗外力保持原有位置的能力（这与物理学中针对一个物体而言的刚度是不同的)，刚度的概念要从“位移这个广义的角度去理解。5.零件的加工误差有哪些形式？如何应用分布曲线法判断零件的系统误差和随机误差？如何应用分布曲线图计算零件的合格品率与废品性质？答:一、零件的加工误差有3种形式:尺寸误差、形状误差和位置误差.二、一批零件的尺寸算术平均值与公差带中心的偏差即属于系统误差；而单个零

7、件的尺寸值与公差带中心的均方差即属于随机误差。三、通常，在对称轴的3范围内，即所包含的面积为99.73%，在这个尺寸范围内的零件是合格品.反之,为废品。废品性质：对于轴类尺寸,尺寸在对称轴右边的零件是可修复废品，尺寸在对称轴左边的零件是不可修复废品；对于孔类尺寸，尺寸在对称轴左边的零件是可修复废品，尺寸在对称轴右边的零件是不可修复废品。6.点图的含义如何?在质量控制中如何应用点图?答：一、它是按加工顺序逐个测量一批工件的尺寸，以尺寸或误差为纵坐标，以测量序号为横坐标画出的图。二、在加上中心线及上下控制线，区分正常波动和异常波动。正常波动的标志：1、没有点子超出控制线；2、大部分点子在中心线上下

8、波动，少部分点子在控制线附近;3、点子没有明显的规律性。异常波动的标志：1、有点子超出控制线；2、点子密集在中心线上下附近；3、点子密集在控制线上下附近；4、点子有周期性波动等。7.零件表面质量的含义包括哪些主要内容？为什么说零件的表面质量与加工精度具有同等重要的意义？答：一、零件表面质量的含义，概括来说就是零件的表面完整性。具体地说：（1）表面纹理加工表面的微观几何形状。主要用于定义几何表面的不平度,即表示偏离构成表面轮廓的基准面的重复偏差或随机误差。主要包含以下几个方面：(a).表面粗糙度-微观不平度，即微观几何形状。主要由切削刀具的运动轨迹所形成，其波高:波长一般小于1:50。（b）。波

9、度-表面纹理中一种宽间距的不平度，即中间几何形状误差,主要由刀具振动和偏移所造成。波高：波长一般为1：50至1：1000。（c）.纹理方向表面刀纹的方向，主要取决于采用的机械加工方法，即主运动与进给运动的关系。(d）.伤痕表面个别位置上出现的缺陷，呈随机分布，如砂眼、气孔、裂纹等。(2)表面冶金变化-表面层金属的力学物理性能和化学性能。表面冶金变化，表现了表面层的特性。主要影响表面层的物理力学性质,包括:a。表面层的硬化；b。表面层的组织；c。表面层残余应力。从加工质量观点看，表面质量是指表面粗糙度、波度和表面层的物理机械性质；从表面完整性观点看，表面质量是指表面粗糙度、波度、表面层硬度、组织

10、和残余应力，强调表面层内的特性。二、零件表面质量与加工精度的关系：表面粗糙度影响配合性质(配合件）、磨损(运动件)、接触刚度。一定的精度应有相应的表面粗糙度，同时表面粗糙度与尺寸公差有直接关系。因此，加工精度可以保证表面粗糙度，从而保证产品使用性能耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性等。8.机械加工过程中为什么会造成被加工零件表面层物理机械性能的变化？这些变化对产品质量有何影响?答:机械加工过程对加工零件表面物理机械性能的影响有如下几个方面:一、表面层的加工硬化在加工中，零件表层受切削力作用产生塑性变形，使晶格扭曲,晶粒间产生滑移、剪切，晶粒被拉长，纤维化等，都会使表面硬度增加。这种现象称为加工硬化，又

11、称冷作硬化、形变强化。二、表面层的金相组织变化-磨削烧伤磨削加工时，磨粒的切削刻划和滑擦作用及高的磨削速度，使工件表层因高温而产生相变,硬度下降,且呈氧化膜颜色，这种现象俗称磨削烧伤. 三、表面层的残余应力引起工件内产生应力的原因去除以后，工件内仍存在的应力，叫做残余应力。产生的原因:表层金属组织由于形状变化、体积变化、金相组织变化，将会引起表面层的金属与其基体间相互平衡的残余应力。在零件表层产生残余压应力，可以提高零件抵抗疲劳破坏的性能.9.切削过程中的振动有哪几种形式？切削颤振的含义及其危害性如何？有哪几种理论解释如何防止切削颤振？答：一、切削过程中的振动形式:（1）自由振动,当一个振动系

12、统的外力去除后而逐渐衰减的振动。(2）受迫振动，由外界周期性的干挠力所支持的不衰减的振动。（3）自激振动，支持系统振动的变动力是在振动过程中产生并受振动系统的控制，当振动运动停止时变动力即消失的振动。在切削过程中产生的自激振动又称之为颤振。二、在切削过程中，当受到外界或系统本身的某些瞬时的、偶然的干挠力的触发,在系统中产生振动,由振动过程中本身所产生的周期性干挠力所引起的振动，即称颤振.切削停止,颤振消失。危害性(1) 影响加工的表面粗糙度；(2） 影响生产率;（3) 影响刀具寿命；(4) 对机床夹具等不利三、解释颤振的几种理论。（1）再生颤振；(2）振型关联颤振 (模态耦合颤振)；(3）负摩

13、擦理论。四、消除切削颤动的方法（1）刀具.A。改变刀具角度：主偏角愈小，愈易产生振动；但当主偏角为90时，振动最小.B.改变刀具结构：采用弹簧刀，带防振倒棱的刀具,弯头刨刀,削扁镗杆.C.刀具的安装位置及加工方式：采用车刀反向切削方式。（2）选择合适的切削用量。A。切削速度。低速和高速时振动较小，而在20-60m/min范围内最易产生振动。B. 切削深度。切深愈大,愈易产生振动.C.进给量f.进给量愈大，振动会减小；进给量愈大，重迭系数小，再生颤振的可能性 小.（3） 提高工艺系统的抗振能力。A. 提高工艺系统刚度，合理配置机床刚度主轴的位置；B。 加固机床地基和隔绝振源；C。 增加振动系统的

14、阻尼；D。 在机床部件中采用封砂结构； E. 合理设计各部件的固有频率，使它们远离传动系统等带来的干挠。 （4） 减少及消除在切削过程中的振动干挠。如减少或消除回转件的不平衡,轴承部件的振动等.（5）采用消振器.如采用液压式消振器，摩擦式消振器，在镗杆上使用的动力消振器.10.精密加工通常采用哪些方法？试举例说明影响精密加工的因素有哪些？答： 精密加工通常采用方法:电火花加工、电解加工、蚀刻、超精加工、化学机械抛光、超声波加工、离子溅射加工、电子束加工、激光加工、化学镀、气相沉积、离子镀、激光焊接、快速成型加工、流动加工等.影响精密加工和超精密加工的因素:主要有加工机理、被加工材料、加工设备及

15、其基础元部件、加工工具、检测与误差补偿、工作环境、工艺过程设计、夹具设计、人的技艺等。举例：被加工材料：精密加上和超精密加工应该用相应的精密加工和超精密加工用的材料，才能保证加工质量，用一般加工用的材料或不合要求的材料不能达到预期效果。具体要求:质地均匀，成分准确，性能稳定、一致无外部和内部微观缺陷。化学成分杂质含量的误差应在10210-3数量级；其物理力学性能，如抗拉强度、硬度、伸长率、弹性模量、热导率、膨胀系数等，应达10510-6数量级.冶炼、铸造、轧辗、热处理等工艺过程均应严格控制，温度、熔渣过滤、晶粒大小、均匀性及方向性等对材料在物理、化学、力学、加工等性能方面均有很大影响。加工工具:主要是指刀具、磨具及刃磨、修整装置。超硬刀具主要有金刚石、立方氮化硼、陶瓷等,用得比较广泛的是人造金刚石,即聚晶金刚石，最好的材料是天然金刚石,但只能切削有色金属。主要磨具是金刚石、立方氮化硼等微粉砂轮（粒度W20W0.5)采用在线修整（修整方法有电解法、电火花法、磨削法和软弹性法等）。研具或抛光器采用铸铁、锡、聚酯、呢毡等材料，采用金刚石、立方氮化硼、铬刚玉、氧化铝、碳化硅等磨料,进行非接触研磨抛光、软质粒子研磨抛光、液中研磨抛光等。检测与误差补偿：精密和超精密加工必须具备相应的检测技术和手段.几何尺寸形状及位置测量