精密加工技术期末复习资料.pdf

1.精密加工研究包括哪些主要内容？ 精密加工机床，金刚石刀具，精密切削机理，稳定的加工环境，误差补偿，精密测量技术 二.实现精密与超精密加工应具备哪些条件？试结合金刚石刀具精密切削简述切削用量对加 工质量的影响及主要控制技术？ 精密加工机床-精密机床主轴轴承要求具有很高的回转精度，转动平稳，无振动，其关键 在于主轴轴承 金刚石刀具-金刚石刀具的刀口半径只能达到 0.1-0.3/um。当刃口半径小于 0.01um 时，必 须解决测量上的难题。金刚石晶体的晶面选择。金刚石刀具刃口的锋利性 精密切削机理-掌握其变化规律 稳定的加工环境-包括恒温防振和空气净化 误差补偿-通过消除或抵消误差本身的影响，达到提高加工精度的目的 精密测量技术-精密加工要求测量精度比加工精度高一个数量级 3.试述常用几种主轴轴承的特点，并说明为什么目前大部分精密和超精密机床采用空气轴 承？ 液体静压轴承-特点：转动平稳无振动，达到较高的刚度 空气轴承-特点：刚度低，承受载荷小 空气轴承造成的热变形小，刚度低，只能承受较小的载荷，超精密切削时切削力小，空气 轴承能满足要求 4.试述在线检测和误差补偿技术在精密加工中的作用 精密和超精密加工的精度是依靠检测精度来保证的，而为了消除误差进一步提高加工精度， 必须使用误差补偿技术 5.常用微量进给装置有哪些种类与作用？ 机械传动或液压传动式弹性变形式热变形式流体膜变形式磁致伸缩式电致伸 缩式 作用：为了实现精密与超精密加工 6.金刚石刀具破损形式 裂纹：结构缺陷可产生裂纹，另外当切屑经过刀具表面时，金刚石收到循环应力的作用也 可产生裂纹碎裂： 由于金刚石材料较脆， 在切削过程中收到冲击和振动都会使金刚石刀刃 产生细微的解理形成碎裂解理： 金刚石晶面方面选择不当， 切削力容易引起金刚石的解理， 刀具寿命下降 7.金刚石刀具磨损形式 机械磨损破损碳化磨损 8.微量进给机构的作用及类型 电致伸缩微量进给装置，作用：用于误差在线补偿机械结构弹性变形微量进给装置，作 用：用于手动操作压电或电致伸缩微量进给装置，作用：用于实现自动微量进给 9.导轨类型 滚动导轨液体静压导轨气浮导轨和空气静压导轨 10.为什么精密切削加工会产生碾压作用？ 在刃口圆弧处，不同的切削深度，刀具的实际前角是变化的，实际前角为较大的负前角，在 刀具刃口圆弧处将产生很大的挤压摩擦作用，被加工表面将产生残余压应力 1.精密磨削加工按磨料加工大致分为哪几类？试述其特点及适用场合 磨料加工，固结磨料加工：磨削，砂轮磨削，砂带磨削研磨等 游离磨料加工：抛光，研磨：干式研磨，湿式研磨，磁式研磨。滚磨：回转式， 振动式，离心式，主轴式，涡流式，衍密等特点磨削除可以加工铸铁、碳钢。合金钢等一 些一般结构材料外， 还能加工一般刀具难以切削的高硬度材料如淬火钢， 但不宜精加工塑性 较大的有色金属工种。磨削加工的精度高，表面粗糙度值小。磨削的径向磨削力 Fy 大，且 作用在工艺系统刚性较差的方向上。 磨削温度高。 砂轮有自锐作用。 磨削加工的工艺范围广。 磨削在切削加工中的比重日益增大。 适用场合：可以加工外圆面， 内圆面，平面，成形面， 螺纹，齿轮等各种表面，还常用于各种刀具的刃磨 2.在磨削加工中磨削温度是怎样产生的？产生的主要因素是什么？改善磨削烧伤的基本工 艺途径？磨削时由于磨削速度很高而且切除单位体积金属所消耗的能量也高， 因此磨削温 度很高砂轮速度 v，工件速度 Vw，径向进给量 fr，工件材料，砂轮硬度与粒度改善磨 削烧伤的基本工艺途径正确选择砂轮合理选择磨削用量改善冷却条件 3.砂带磨削加工特点及应用的主要范围 弹性磨削冷态磨削高效磨削制作简单， 价格便宜工艺性和应用范围广， 主要加工 外圆，内圆，平面和成形表面，既可加工金属材料也可加工非金属材料 4.磨削液分类及磨削液添加剂分类 磨削液：非水溶性磨削液、水溶性磨削液磨削液添加剂：油性添加剂、挤压添加剂、表 面活性添加剂 6.磨削质量评定有哪些内容 加工表面的几何特征，如表面粗糙度，加工表面缺陷加工表面层材料的性能，如反映表 面层材料的性能，如反映表面层的塑形变形与加工硬化 7.影响磨削力的因素 当砂轮速度 v 增大时，单位时间内参加切削的磨粒数量随之增大，切削力随之减小。当工件 速度 Vm 和轴向进给量 fa 增大时，磨削力增大。当径向进给量 fr 增大时，磨削力增大。砂 轮的磨损会使磨削力增大 8.磨料的选择 人造金刚石分单晶体和聚晶烧结体两种，前者多用来做磨料磨具，后者多用来做刀具。金刚 石是自然界中硬度最高的物质， 有较高的耐磨性而且有很高的弹性模量， 可以减小加工时工 件的内应力， 内部裂缝及其它缺陷， 立方氮化硼的硬度略低于金刚石， 但耐热性比金刚石高， 有良好的化学稳定性，与碳在 2000 度时才起反映，故适用于磨削钢铁材料 9.磨削淬火钢时，会产生何种金相组织变化？ 如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度， 但已超过马氏体的转变温度工件表层金属的 马氏体将转化为硬度较低的回火组织如果磨削区的温度超过相变温度， 再加上冷却液的急 冷作用，表层金属会出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的回火马氏体高，在它下层因冷 却较慢出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织如果磨削区温度超过了相变温度而 磨削过程又没有冷却液，表层金属将产生退火组织，表层金属的硬度将急剧下降 1.何谓电火花加工？试述电火花加工原理及电火花加工的适用范围 电火花加工是一种点热能加工方法， 利用工具和工件两极之间脉冲放电时局部瞬时产生的高 温把金属腐蚀去除来对工件进行加工的一种方法。 当用脉冲电流作用在工件表面上时， 工件 表面上导电部位即立即溶化，若电脉冲能量足够大时，金属将直接气化，熔化的金属强烈飞 溅而抛离电极表面，使材料表面形成电腐蚀的坑穴。适用范围：可加工各种形状复杂的型孔 和型腔工件，各种工件与材料切割，磨削各种工件，刻字打印铭牌和标记等。 2.电火花加工后工件表层发生怎样的变化，如何减小电火花加工后的表面粗糙度值，如何控 制显微裂缝的发生？ 电火花加工后工件表层发生很大的变化， 产生了熔化层和热影响层， 导致引起氧化、 烧伤、 热反应和显微裂缝如何减小： 减小脉冲宽度和峰值电流则能使粗糙度值下降， 但又会导致 生产率有很大程度下降控制方法：减小脉冲能量 3.试阐述体积相对损耗与极性脉冲宽之间相互关系，并说明各工艺参数选取应注意的主要问 题 不论是正极性加工还是负极性加工， 当峰值电流一定时， 随着脉冲宽度的增加电极相对损耗 都会下降，采用负极性加工时，纯铜电极的相对损耗随脉冲宽度的增加而减小，当脉冲宽度 大于 120us 后，电极相对损耗将小于 1%，尅实现低耗加工。如果采用正极性加工，不论采 用哪一档脉冲宽度，电极的相对损耗都难低于 10%而在脉宽小于 15us 的窄脉宽范围内，正 极性加工的工具电极相对损耗比负极性加工要小 主要问题：峰值电流和脉冲宽度在精加工时，采用正极性加工，要窄脉冲小电流。在粗加工 时，要采用负极性加工，宽脉冲大电流。. 5.画图分析说明 RL/RLC 脉冲电路的优缺点 RC 脉冲电源优点：结构简单、工作可靠、成本低缺点：电能利用率只有 30%-40%。击 穿的随机性大， 工艺参数不稳定。 工具电极损耗大。 难于使用长脉冲， 无法实现电极损耗低， 生产率高 RLC 脉冲电源优点：电能利用率可达 60%-80%可缩短充电时间。提高电容器上的充电电 压。生产率比 RC 线路高 1-2 倍 缺点： 当间隙短路后又瞬时断开时， 电感上将感应出很高的电压， 要求有较大的瞬时功率。 6.分析电火花切割加工走丝速度对精度的影响 快速走丝排屑容易，加工速度较高。快速走丝时，若走丝的速度过高则电极丝抖动严重，反 而破坏了加工的稳定性， 这不仅使加工速度下降， 而且使加工精度的提高和表面粗糙度的改 善变得困难 7.分析工作液强迫循环方法的优缺点 冲油式-轻易实现排屑冲刷能力强，由于电蚀产物仍通过已加工区会影响加工精度 抽油式-在加工过程中，分解出来的气体易积聚在抽油回路的死角处，遇电火花引燃会爆炸， 常用于要求小间隙，精加工中 1.在电解加工中阳极钝化的优缺点，举例说明 优点：减少杂散腐蚀，提高加工精度如 NaNO3 缺点：阳极表面膜层电阻增大，使电流通过困难，阳极溶解速度减变如氢氧化物 2.试分析影响电解加工精度的主要因素有哪些，如何提高电解加工精度？ 电解加工机床误差、工件装夹误差、调整误差、测量误差 采用脉冲电流电解加工，小间隙加工，改进电解液混气电解加工 3.电解液的基本要求？ 具有足够的蚀除速度具有较高的加工精度和表面质量阳极反应的最终产物应是不熔 性化合物要求电解液具有良好的综合性能 4.高碳钢是否可采用电解法加工? 不可以，随着含碳量的增加，电解加工表面粗糙值将变大 5.提高电解加工精度的措施？ 采用脉冲电流电解加工小见习加工改进电解液混气电解加工 6.电刷镀、电解、电铸加工的基本原理及工艺特点？ 电刷镀： 是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。 特点： 无需镀槽， 设备轻便， 工艺灵活，沉积速度快，镀层种类多等 电解： 加工时， 工件接直流电源的正极， 工具电极接电源的负极， 工具电解向工件缓慢进给， 并使两极之间保持较小的间隙，让具有一定压力的氯化钠电解液从间隙中流过。特点：加工 范围广，加工生产率高，表面质量好，工具阴极基本上无损耗。 电铸：用导电的原模作阴极，用电铸的金属作阳极，用电铸材料的金属盐溶液作电铸溶液， 在直流电源的作用下，电铸溶液中的金属阳离子在阴极上还原成金属，沉积于原模的表面。 特点：能准确精密地复制复杂型面。能获得尺寸精度高，表面粗糙度小的复制品。借助原模 材料，可尽心复杂零件内外表面的复制。通过改变电铸液成份，工作条件及适用添加剂，可 获得不同性能的要求。 7.电刷镀的工艺过程 表面预加工清洗除油、除锈 电净处理活化处理镀底层镀尺寸镀层和工件镀层 镀后清洗 1.试述离子束加工的基本原理，说明离子束加工的特点及其应用场合。 原理：将气体注入电离室，然后使其放电，电子与气体厚发生碰撞使其被电离，从而得到 等离子体。 采用一个相对等离子体为负电位的电极将正离子由等离子体中引出， 而后使其加 速射向工件或靶材。特点：易于精确控制。加工时产生污染小。加工应力小，变形极小对 材料适应性强。应用场合：离子束刻蚀。溅射镀膜。离子镀和离子注入 2.何谓电子束加工？通常电子束加工分哪几种？试述其特点及主要应用范围 在热发射效应下，电子飞离材料表面。热发射点子在强电场作用下，经过加速和聚焦，沿电 场强度相反方向运动，形成高速电子流从而使材料局部迅速气化、蒸发而实现加工目的。两 种：热效应。非热效应。特点：束斑极小。能量密度很高。生产率高。可控性好。无污染。 生产应用有一定局限性。应用：打孔、焊接、热处理、蚀刻等。 3.激光加工主要设备的作用？ 激光器： 是将电能转变成光能产生激光束激光加工设备： 使激光点与机加工设备有相对 运动导光聚焦系统：光束经放大、整形聚焦后作用于加工部位 4.离子束加工化合物膜的镀制方法？ 直流溅射射频溅射反应溅射 5.激光表面处理的特点？ 激光是一种高密度能源，可快速局部地加热材料，并实现局部急热和急冷，易于处理高熔点 材料， 耐热材料及高硬度材料， 可在大气真空及各种气体环境中进行处理， 可改变激光参数， 进行不同的表面处理工艺，工件变形极小，是一种非接触式处理法。 6.三束加工特点？ 离子束加工特点： 易于精确控制加工时产生污染小加工应力小、 变形小对材料适应性 强。 电子束加工特点： 束斑极小能量密度很高生产率高可控性好无污染生产应用有 一定局限性。 激光加工特点：加工方法多，适应性强加工精度高，质量好加工效率高，经济效益好 节约能源与材料无污染加工用的是激光束，无“刀具”磨损及切削力影响问题。 1.复合加工的方法 复合切削加工复合电解加工超声复合加工电解电火花磨削加工电化学腐蚀加工 电化学电弧加工 2.超声波振动切削的机理特点？ 机理： 当启动超声波发生器磁化电源时， 供给镍磁致伸缩式换能器一定的超声频电流及磁化 用直流电流在换能器线圈内产生交变的超声频磁场和恒定的极化磁场， 使换能器产生同频的 纵向机械振动能， 同时传递给变幅杆， 并将振幅放大到预定值， 推动谐振刀