江苏自考精密加工与特种加工复习大全

1 第一章第一章 概论概论 精密与特种加工的特点精密与特种加工的特点 P2 主要依靠机械能 工具硬度可低于工件 在加工过程中 工具和工 件之间不存在显著的机械切削力作用 可解决 高硬度 高强度 高韧性 高脆性等各种难加工材料加工问题 精密 微细 形状复杂零件加工问题 薄壁 弹性等低刚度零件加工问题 精密加工范畴精密加工范畴 P2 微细加工 完整加工 精密加工 精密与特种加工技术引起了机械制造领域的变革 综合 精密与特种加工技术引起了机械制造领域的变革 综合 P3 4 提高了材料可加工性 不受材料硬度 强度 韧性 脆性影响 如硬质 合金 淬火钢等不难加工 改革了零件工艺路线 淬火由加工后改加工前 工序由分散改集中有利于工件质量 缩短了新产品试制周期 直接加工复杂 零件 节省了工装设计制造 优化了产品结构设计 如电火花加工和电解 加工有圆角过渡 模具不必采用镶拼结构 改变了结构工艺性好坏的标准 可加工传统方法难加工的异形孔 微孔 弯孔 窄缝等 举例说明精密与特种加工技术对材料可加工型及结构工艺性的影响 举例说明精密与特种加工技术对材料可加工型及结构工艺性的影响 特种加工方法对材料的可加工性 不再受其硬度 强度 韧性 脆性等影 响 容易加工传统方法难加工的金刚石 硬质合金 淬火钢 半导体 玻璃等 材料 提高了材料的可加工性 特种加工方法对过去因刀刃不能达到的圆角过渡 因大而复杂只能是镶拼的模 具结构等都得以改进 使传统方法难于加工的异形孔 微孔 弯孔 斜孔 窄 缝等得以实现 对各种复杂型面 低刚度零件 精微零件等加工发挥了重要作 用 精密加工与传统加工的关系精密加工与传统加工的关系 精密与特种加工技术能否取代传统机械加工 精密与特种加工技术能否取代传统机械加工 为什么 不能取代 互补 发展 延续 选用时考虑成本等因素 为什么 不能取代 互补 发展 延续 选用时考虑成本等因素 精密与精密与 特种加工技术与普通切削的关系特种加工技术与普通切削的关系 综合 综合 传统加工是指切削加工和磨料加工 是行之有效的实用加工方法 是主要 加工手段 今后仍将占主导地位 应重视进一步发展 但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 传统加工工艺必然难以适应 特种加 2 工扩大了加工范围 提高了加工精度 表面质量和加工效率 具很大潜力 特 种加工工艺是传统加工工艺的补充和发展 可在特定条件下取代一部分传统加 工工艺 但不可能取代和排斥主流的传统加工工艺 应发挥各自所长 并将各 种加工方法融合在一起 应用各种复合加工技术 第二章第二章 金刚石刀具切削加工金刚石刀具切削加工 简述精密加工的技术难点 简答 简述精密加工的技术难点 简答 P12 微量加工 犹如对不连续体切割 应力大难去除 工艺系统刚度和热 变形大 对加工精度影响大 工具和工件表面微观变形随机 精度难控制 超微量加工时 工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的 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影响 去除层越薄 被加 工表面所受的切应力越大 材料就越不易被去除 超精密加工 简答 名词解释 超精密加工 简答 名词解释 P13 加工精度高于 0 1 加工表面粗糙度小于 0 01 的加工方法称为超精密加工 超精密加工的技术特点 简答 超精密加工的技术特点 简答 P11 13 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 工技术大得多 工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的 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影响 去除层越薄 被加 工表面所受的切应力越大 材料越不易去除 当去除材料在 1 以下时 材料去 除区域内产生的切应力急剧增大 超精密加工实现的条件 简答 超精密加工实现的条件 简答 P15 对刀具的要求对刀具的要求 P27 实现条件 超精密加工的机理与工艺方法 超精密加工工艺装备 超精密加工工具 超精密加工中的工件材料 精密测量及误差补偿技 术 超精密加工工作环境 条件等 对刀具的要求 极高的硬度 极高的耐磨性和极高的弹性模量 刃 口能磨得极其锋利 刀刃无缺陷 与工件材料的抗粘接性好 化学亲和 性小 摩擦系数低 超精密机床采用空气静压轴承 为什么 超精密机床采用空气静压轴承 为什么 为什么超精密机床大部分采用为什么超精密机床大部分采用 3 空气静压轴承空气静压轴承 它有哪些优点它有哪些优点 空气静压轴承的应用特点空气静压轴承的应用特点 简答简答 P19 同时还应重同时还应重 视视液体静压轴承液体静压轴承和空气静压轴承的 名词解释 和空气静压轴承的 名词解释 P18 19 空气静压轴承优点 有很高的回转精度 运转平稳 在高速转动时温升 甚小 因此造成的热变形误差很小 主要问题是刚度低 只能承受较小的载荷 超精密切削时切削力甚小 空气轴承能满足要求 故在超精密机床中得到广泛 的应用 液体静压轴承液体静压轴承 靠外部供给压力油 在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润 滑的滑动轴承 空气静压轴承 空气静压轴承 在转轴与轴承轴瓦之间通入压缩空气 将转轴与轴承分开 以 压缩空气承受径向载荷的一种轴承形式 主轴驱动的两种方式与特点 选择 主轴驱动的两种方式与特点 选择 P20 电机通过带传递驱动机床主轴 优点 实现无级调速 使主轴尽可能和 振动隔离 缺点 无法应用在采用 T 型总体布局的超精密机床上 电机 通过柔性联轴器驱动机床主轴 优点 方便实现无级调速 提高超精密机床主 轴的回转精度 缺点 主轴部件的轴向长度较长 使整个机床的尺寸加大 采用内装式同轴电动机驱动机床主轴 优点 提高主轴回转精度 主轴箱的 轴向长度缩短 主轴箱成为独立机构 移动方便 具有结构紧凑 重量轻 惯 性小 动态特性好等 缺点 电机发热 容易使主轴产生热变形 机床的总体布局形式及大致的特点机床的总体布局形式及大致的特点 P21 22 超精密机床的总体布局形式有 T 形布局 十字形布局 R 布局和立式结 构布局等 T 形布局纵 横向导轨分离 精度互不影响 十字形布局电机与导轨独立设置 无振动 R 布局通过改变刀座半径 R 和转角 可加工非球曲面 立式结构布局承载刚度好 适于加工大而重工件 常用机床导轨形式常用机床导轨形式 P22 24 超精密机床导轨常用类型有 液体静压导轨 空气静压导轨和气浮导轨 滚动导轨也有广泛应用 液体静压导轨特点是 刚度高 承载大 运动精 度高 平稳无爬行 空气静压导轨与液体静压导轨比 摩擦因数小 发热 4 小 刚度低 运动精度低 气浮导轨的必要条件是 空气压力要稳定 运 动部件要很重 其特点是 受压缩空气压力波动影响 刚度精度较低 气浮导轨气浮导轨 名词解释 名词解释 P24 气浮导轨一般为平面导轨 运动导轨的底平面和两侧导轨面通有压缩空气 使运动部件浮起 微进给几种驱动装置微进给几种驱动装置 将摩擦和弹性展开分析 将摩擦和弹性展开分析 P25 27 1 压电和电致伸缩微进给装置 电致伸缩微进给装置的三大关键技术是电致 伸缩传感器 微量进给装置的机械结构及其驱动电源 电致伸缩效应的变 形量与电场强度的平方成正比 2 摩擦驱动装置 两个摩擦轮均由静压轴承支承 可以无摩擦转动 上摩 擦轮由弹簧压板压在驱动杆上 当弹簧压板压力足够时 摩擦轮和驱动杆之 间将相对滑动 直流电动机驱动下摩擦轮 靠摩擦力带动驱动杆作非常平稳 的直线运动 3 机械结构弹性变形微量进给装置 机械结构弹性变形微量进给装置具有 工作稳定可靠 精度重复性好的特点 适用于手动操作 摩擦驱动装置 名词解释 摩擦驱动装置 名词解释 两个摩擦轮均由静压轴承支承 可以无摩擦转动 上摩擦轮由弹簧压板压 在驱动杆上 当弹簧压板压力足够时 摩擦轮和驱动杆之间将无相对滑动 直 流电动机驱动下摩擦轮 靠摩擦力带动驱动杆非常平稳的直线运动 精密加工对微进给装置的要求精密加工对微进给装置的要求 P25 精微进给与粗进给分开 运动部分低摩擦和高稳定性 末级传动 元件高刚度 内部尽量用整体结构或刚性连接 有好的动特性 能 自动控制 容易制造 电致伸缩式的原理电致伸缩式的原理 P25 电致伸缩材料有逆压电效应和电致伸缩效应 属于电介质在电场作用下产 生变形的基本电耦合效应 电致伸缩效应的变形量与电场强度的平方成正比 电致伸缩陶瓷片的伸长量实际是和它表面电荷量成比例 当静电场电压增加时 电荷的密度增加 伸长量增加 为增加总伸长量 常采用将许多陶瓷片叠加在 5 一起的办法 简述超精密切削加工对刀具的要求 如何评价金刚石刀具的质量 金刚石简述超精密切削加工对刀具的要求 如何评价金刚石刀具的质量 金刚石 刀具的特点与应用 简答 刀具的特点与应用 简答 P27 超精密切削对刀具的要求 极高的硬度 极高的耐磨性和极高的弹性 模量 刃口能磨得极其锋利 刀刃无缺陷 与工件材料的抗粘接性好 化学亲和性小 摩擦系数低 单晶金刚石被公认为理想的 不可代替的超精密切削刀具材料 是因为它有着 一系列优异的特性 如硬度极高 耐磨性和强度高 导热性能好 和有色金属 摩擦系数小 能磨出极锋利的刀刃等 但是它与钢铁材料的亲和性很强 因而 应用范围受到限制 金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性 低摩擦系数 高弹性模量 高热导 低 热膨胀系数 以及与非铁金属亲和力小等优点 可以用于非金属硬脆材料如石 墨 高耐磨材料 复合材料 高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工 面网 各向异性的概念面网 各向异性的概念 P28 面网 晶体内部分布有原子的面 各向异性 晶体的各向异性即沿晶格的不同方向 原子排列的周期性和疏密程 度不尽相同 由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同 这就是晶体的 各向异性 面网密度的概念 面网密度与硬度和耐磨性的关系 面网密度的概念 面网密度与硬度和耐磨性的关系 100100 110110 111111 密度比密度比 值 哪个最大哪个最小 值 哪个最大哪个最小 选择 判断 选择 判断 P29 金刚石晶面 面网 上原子排列形式的不同 原子密度的不同以及面网间 距离的差异 决定了金刚石晶体的各向异性 111 晶面的密度最高 其硬 度和耐磨性最高 磨削率最低 但在两相邻晶面间最易解理劈开 110 晶 面磨削率最高 即最易破损 最好磨 100 晶面的密度最低 其硬度低强 度高 不同晶面具有不同耐磨性 而且在同一晶面上的不同方向上耐磨性也有着 很大差别 在对金刚石研磨时 通常把高磨削率 即图 2 30 曲线极大值和图 2 31 实线箭头 方向称为 好磨方向 110 晶面磨削率最高 即最容易 6 磨 111 晶面磨削率最低 即最不容易磨 把低磨削率 即图 2 30 曲线 极小值和图 2 31 虚线箭头 方向称为 难磨方向 其磨削率极低 几乎为零 研磨甚难 金刚石的解理现象 名词解释 注意平行于金刚石的解理现象 名词解释 注意平行于 111111 晶面劈开晶面劈开 P30 解理现象是金刚石晶体的一个非常重要的特性 它是指晶体受到定向的机 械力作用时 可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象 天然 单晶 金刚石为什么是理想的不可替代的超精密切削的刀具材料 天然 单晶 金刚石为什么是理想的不可替代的超精密切削的刀具材料 简答 简答 P27 31 单晶金刚石被公认为理想的 不可代替的超精密切削刀具材料 是因为它 有着一系列优异的特性 如硬度极高 耐磨性和强度高 导热性能好 和有色 金属摩擦系数小 能磨出极锋利的刀刃等 金金刚石晶面磨削率 名词解释 刚石晶面磨削率 名词解释 金刚石耐磨性指标 金刚石耐磨性指标 P31 同时注意同时注意 100100 110110 111111 面网的磨削率 哪个最大哪个最小 面网的磨削率 哪个最大哪个最小 选择 判断 选择 判断 P31 磨削率 指单位载荷和单位线速度下的磨削体积 110 晶面最好磨 100 次之 111 晶面最难磨 金刚石晶体定向 名词解释 金刚石晶体定向 名词解释 定向方法 为什么要进行金刚石晶体的定向 定向方法 为什么要进行金刚石晶体的定向 简答 简答 P31 金刚石晶体的定向 就是确定 100 110 111 晶面的位置 定向方法有 人工目测定向 X 射线晶体定向 激光晶体定向等 金刚石晶体属于平面立方晶系 由于每个晶面上原子排列形式和原子密度的不 同以及晶面之间距离的不同 造成天然金刚石晶体的各向异性 天然金剐石晶 体三个主要晶面 100 110 1l1 各晶面各向异性的程度不同 其中 100 晶 面各向异性最严重 金刚石不仅各晶面表现的物理机械性能不同 其制造难易程 度和使用寿命都不相同 且同一晶面不同方向的耐磨性也不同 因此 在制造 道具时 如果晶向选择不当 即使晶面选择正确 刃磨效率也会大大降低 所 以在刃磨过程中要选择晶面的易磨方向 因此 金刚石刀具制造前 对金刚石 天然晶体的准确定向 是台理选择晶面的基础技术 是制造性能优良刀具的必 7 要条件 修光刃修光刃 名词解释 名词解释 金刚石修光刃的形式与作用 国内外采用的方式 特 金刚石修光刃的形式与作用 国内外采用的方式 特 点点 P34 修光刃 金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃之间加过渡刃 修光刃的形式 以对加工表面起修光作用 获得好的加工表面质量 修光刃有小圆弧修光刃 直线修光刃和圆弧修光刃之分 国内多采用直线修光 刃 这种修光刃制造研磨简单 但要求对刀良好 即直线修刀刃应严格和进给 方向一致 才能得到令人满意的加工表面 国外金刚石刀具多采用圆弧修光刃 采用圆弧修光刃时 对刀容易 使用方便 但刀具制造研磨困难 所以价格也 高 提高刀刃强度的方法 选择 判断 提高刀刃强度的方法 选择 判断 P35 为提高刀刃的强度 应采用较大的刀具楔角 所以宜取较小的刀具前角和 后角 110110 晶面作为金刚石前刀面的原理 易于研磨 晶面作为金刚石前刀面的原理 易于研磨 选择 判断 选择 判断 100100 抗粘结性抗粘结性 能好 能好 111111 最硬 最难磨最硬 最难磨 P36 一般前面和后面都采用 110 晶面或者和 110 晶面相近的面 这主要是 从金刚石的这两个晶面易于研磨加工角度考虑的 而未考虑对金刚石刀具的使 用性能和刀具耐用度的影响 第三章第三章 精密与超精密磨料加工精密与超精密磨料加工 固结磨料加工与游离磨料加工的分类固结磨料加工与游离磨料加工的分类 P38 固结磨料加工固结磨料加工 游离磨料加工 名词解释 游离磨料加工 名词解释 P38 固结磨料加工 利用固结磨具 砂轮 或涂覆磨具 砂带 油石 对黑色金属 硬脆材料的精密加工方法 游离磨料加工 利用游离磨料对黑色金属 硬脆材料的精密加工方法 精密 超精密磨削的概念 简答 精密 超精密磨削的概念 简答 P38 精密加工是指加工精度为 表面粗糙度为的磨削方法 一般用于机床主轴 轴承 液压滑阀 滚动导轨 量规等的精密加工 8 超精密磨削是一种亚微米级的加工方法 并正向纳米级发展 它是指加工精度 达到或高于 0 1 表面粗糙度低于 的砂轮磨削方法 适宜于对钢 铁材料及陶 瓷等脆性材料的加工 精密磨削机理即精密磨削机理即超精密磨削获得高精度的机理 原因 超精密磨削获得高精度的机理 原因 简答 简答 P38 39 精密磨削主要靠砂轮具有微刃性和等高性的磨粒实现 即 微刃的微切 削作用 微刃的等高切削作用 微刃的滑挤 摩擦 抛光作用 磨粒 可看做一具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体 弹性支承为结合剂 当刀刃锋利 有一定磨削深度时 微切削作用较强 如果刀刃不够锋利 或磨 削深度较浅 磨粒切削刃不能切入工件 则产生塑性流动 弹性破坏和滑擦 微刃等高线 名词解释 微刃等高线 名词解释 P39 砂轮表层上微刃数量多的同一深度 表表 3 23 2 中磨粒材料与被加工材料的选用关系 选择 判断 中磨粒材料与被加工材料的选用关系 选择 判断 白刚玉 WA 淬火钢 15Cr 40Cr 9Mn2V 铸铁 铬刚玉 PA 棕刚玉 A 工具钢 38CrMoAl 绿碳化硅 GC 有色金属 精密砂轮修整精密砂轮修整 简答 简答 P40 砂轮修整是影响精密磨削质量的关键因素之一 修整方法有单粒金刚石修 整 金刚石粉末烧结型修整器和金刚石超声波修整等 金刚石修整器的位置和砂轮磨削时的工件位置相对应 修整器安装在低于砂轮 中心 0 51 5mm 处 并向右上倾斜 10 以减小受力 金刚石超声波修整分为点 接触法和面接触法 点接触法的修整器为尖顶 面接触法的修整器为平顶 在 超声波作用下 金刚石的微小平面与磨粒接触 因接触力小 磨粒不易产生裂 纹 从而形成等高性很好的微刃 试从系统工程的角度分析超精密磨削能达到高质量的原因 综合 试从系统工程的角度分析超精密磨削能达到高质量的原因 综合 P41 影响超精密磨削的因素很多 各因素之间又相互关联 相互影响 形成了 一个大的系统工程 超精密磨床是超精密磨削的关键 加工精度主要取决于 9 机床 砂轮及其修整 精细修整的砂轮 具有微刃性和等高性 工作环 境 振动 温度等影响小 在线检测及误差补偿 镜面磨削 名词解释 镜面磨削 名词解释 P41 镜面磨削 指加工表面粗糙度达到 Ra0 02 0 01um 表面光泽如镜的磨削方法 砂轮修整砂轮修整 整形 修锐 整形 修锐 名词解释 名词解释 精密磨削砂轮为何要修整 如何修 精密磨削砂轮为何要修整 如何修 整 简答 整 简答 P43 44 用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层 以恢复工作面的磨削性能 和正确的几何形状的操作过程 修整是整形和修锐的总称 整形是使砂轮具有 一定精度要求的几何形状 修锐是去除磨粒间的结合剂 使磨粒突出结合剂一 定高度 形成良好的切削刃和足够的容屑空间 修整方法 车削法 磨削法 滚压挤轧法 喷射法 电加工法 超声波振动 修正法 精密研磨精密研磨 名词解释 名词解释 P44 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 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的加工方法 根据超硬磨料 金刚石 立方碳化硼 的特点 说明 为什么超硬磨料磨根据超硬磨料 金刚石 立方碳化硼 的特点 说明 为什么超硬磨料磨 具在精密 超精密加工中等广泛应用 具在精密 超精密加工中等广泛应用 综合 综合 P43 主要特点 可用来加工各种高硬度 高脆性金属材料和非金属材料 如 陶瓷 玻璃 半导体材料等 磨削能力强 耐磨性好 寿命高 易于控制加 工尺寸及实现自动化 磨削力小 磨削温度低 表面质量好无烧伤 裂纹和 组织变化 磨削效率高 在加工硬质合金及非金属硬脆材料时 金刚石砂轮 的金属切除率优于立方氮化硼砂轮 但在加工耐热钢 钛合金 模具钢等时 立方氮化硼砂轮远高于金刚石砂轮 综合成本低 超硬磨料砂轮修整的机理超硬磨料砂轮修整的机理 简答 简答 P43 砂轮修整时 修整器应安装在低于砂轮中心 0 5 1 5 mm 处并向上倾斜 10 15 修整包括整形和修锐 整形是使砂轮达到一定精度要求的几何形 状 修锐是去除磨粒间的结合剂 使磨粒突出结合剂一定高度 普通砂轮的整 形和修锐一般是合为一步进行 而超硬磨料砂轮的整形和修锐一般是分为先后 10 两步进行的 研磨 抛光加工机理 注意不同点 研磨 抛光加工机理 注意不同点 P44 45 研磨是利用附着或压嵌的游离磨粒 研具与工件相对运动微切削 得到精 确尺寸和光洁表面 研磨硬脆材料时 一部分磨粒压嵌在研具上对工件微切削 另一部分磨粒滚轧产生崩碎切削 研磨金属材料时磨粒的研磨作用可看作是相 当于普通切削和磨削深度极小时的状态 加工表面无裂纹 游离磨粒使其产生 断续磨屑 抛光是利用软质弹性或粘弹性材料 低速 或低弹性材料 高速 加抛光 剂流动摩擦 获得光滑表面 抛光加工以磨粒的微小塑性切削生成切屑为主体 磨粒和抛光器与工件的流动摩擦使工件表面的凹凸变平 同时加工液对工件有 化学溶析作用 特点 工作原理与研磨类似 加工表面质量更高 磨 料更细 研具为软质材料 即使抛光脆性材料也不产生裂纹 非接触抛光非接触抛光 名词解释 的种类及各自概念 原理 和特点 名词解释 的种类及各自概念 原理 和特点 P47 50 或者 或者 高精度 精密 研磨方法高精度 精密 研磨方法 非接触抛光是一种研磨抛光新技术 是指在抛光中工件与抛光盘互不接触 依靠抛光剂冲击工件表面 以获得加工表面完美结晶性和精确形状的抛光方法 其去除量仅为几个到几十个原子级 1 弹性发射加工 弹性发射加工是指加工时研具与工件互不接触 通过微粒子 冲击工件表面 对物质的原子结合产生弹性破坏 以原子级的加工单位去除工 件材料 从而获得无损伤的加工表面 特点 工件表层无塑性变形 不产生晶 格转位等缺陷 对加工功能晶体材料极为有效 2 浮动抛光 浮动抛光是一种平面度极高平面度极高的非接触超精密抛光方法 高回转精 度的抛光机采用高平面度平面并带有同心圆或螺旋沟槽的锡抛光盘 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呈动 压流体状态 并形成一层液膜 从而使工件在浮起状态下进行抛光 3 动压浮离抛光 动压浮离抛光是另一种非接触抛光 工作原理 当沿圆周 方向制有若干个倾斜平面的圆盘在液体中转动时 通过液体楔产生液体动压 使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 11 特点 加工过程中无摩擦热和工具磨损 标准平面不会变化 因此 可重复获 得精密的工件表面 4 非接触化学抛光 普通的盘式化学抛光方法 是通过向抛光盘面供给化学 抛光液 使其与被加工面作相对滑动 用抛光盘来去除被加工表面上产生的化 学反应物 这种以化学腐蚀为主 机械作用为辅的加工 又称为化学机械抛光 5 切断 开槽及断面抛光 工件与工具互不接触 高速旋转的工具驱动磨粒 冲击工件形成沟槽或切断 然后再用同一种工具 对同一位置进行数次抛光 即可实现断面的镜面抛光 浮动抛光浮动抛光 名词解释 名词解释 机理 机理 P48 浮动抛光是一种平面度极高平面度极高的非接触超精密抛光方法 高回转精度的抛光 机采用高平面度平面并带有同心圆或螺旋沟槽的锡抛光盘 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呈动压流体状 态 并形成一层液膜 从而使工件在浮起状态下进行抛光 微细加工 名词解释 微细加工 名词解释 微细加工或微小件加工是指对小型工件进行的加工 第四章第四章 电火花加工电火花加工 简述简述电火花加工的必要条件电火花加工的必要条件 简答 简答 P51 1 电极之间始终保持确定的距离 2 放电点的局部区域达到足够高的电流密度 3 必须是脉冲性的放电 高频脉冲 4 及时排除电极间的电蚀产物 以确保电极间介电性能的稳定 电火花加工的原理 一句话概括可用于名词解释 四个过程 电火花加工的原理 一句话概括可用于名词解释 四个过程 P52 56 每次电火花腐蚀的微观过程是电力 热力 磁力 流体动力等综合作用的过 程 大致可分为四个阶段 极间介质的击穿形成放电通道 介质热分解 电极 材料熔化 气化热膨胀 蚀除产物的抛出 间隙介质消电离 1 极间介质的击穿和放电通道的形成 2 介质热分解 电极材料熔化 气化热膨胀 12 3 蚀除产物的抛出 4 极间介质的消电离 电火花加工的特点 注意与传统加工的对比 电火花加工的特点 注意与传统加工的对比 P56 1 适用的材料范围广 2 适于加工特殊及复杂形状的零件 3 脉冲参数可以在一个较大范围内调节 4 直接利用电能进行加工 便于实现自动化 表表 4 14 1 电火花加工的分类电火花加工的分类 P57 按工具电极的形状 工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同 大致 可分为电火花穿孔成形加工 电火花线切割加工 电火花磨削和镗磨 电火花 展成加工 电火花表面强化与刻字 前四类属电火花成形 尺寸加工 是用于 改变零件形状或尺寸的加工方法 最后一类则属表面加工方法 用于改善或改 变零件表面性质 电火花加工的电火花加工的极性效应极性效应 名词解释 名词解释 产生原因 在生产中应如何应用 选 产生原因 在生产中应如何应用 选 择 判断 择 判断 P58 仅由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应 在短脉 宽加工时 电子轰击是主要的 正极蚀除量大于负极 在长脉宽加工时 离子 轰击是主要的 负极蚀除量大 从提高生产率和减小工具损耗角度来看 极性 效应越显著越好 如用交变脉冲电流加工 单个脉冲的极性效应便相互抵消 增加了工具的损耗 因此 电火花加工应采用单向脉冲电源 一般在短脉宽精加工 应将工件接正极 称正极性加工 用长脉宽粗加工 应 将工件接负极 称负极性加工 吸附 覆盖 效应吸附 覆盖 效应 名词解释 的产生原因及作用 名词解释 的产生原因及作用 碳黑膜碳黑膜吸附于正极 吸附于正极 保护正极工具应置于正极 工件置于负极 负极性加工 保护正极工具应置于正极 工件置于负极 负极性加工 选择 填空 判断 选择 填空 判断 正的电极表面能吸附工作液中分解游离出来带有负电荷的碳微粒 形成熔 点和气化点较高的薄层碳黑膜 保护正极 减小电极损耗 碳黑膜可对正电极起保护和补偿损耗作用 从而实现 低损耗 加工 单脉冲能量的公式单脉冲能量的公式 4 44 4 提高电蚀量和生产率的途径 提高电蚀量和生产率的途径 P59 13 途径 提高脉冲频率 增加单个脉冲能量 或者说增加平均放电电流 对矩形 脉冲即为峰值电流 和脉冲宽度 减小脉间 设法提高系数 实际生产时要考虑到这些因素之间的相互制约关系和对其他工艺指标的影响 例如脉冲间隔时间过短 将产生电弧放电 随着单个脉冲能量的增加 加工表 面粗糙度值也随之增大等等 金属热学常数对加工的影响金属热学常数对加工的影响 P60 当脉冲放电能量相同时 金属的熔点 沸点 比热容 熔化潜热 气化潜 热愈高 电蚀量将愈少 愈难加工 导热系数愈大的金属 由于较多地把瞬间 产生的热量传导散失到其他部位 降低了本身的蚀除量 电极损耗电极损耗 P62 加工过程中工具遭到的一定程度的电蚀 单位时间内工件的蚀除速度称之 为加工速度 亦即生产率 单位时间内工具的蚀除量称之为损耗速度 影响加工精度和粗糙度的因素影响加工精度和粗糙度的因素 P63 66 加工精度 放电间隙的大小和一致性 工具电极的损耗及其稳定性和 二 次放电 影响表面粗糙度的主要因素 单个脉冲能量 工具电极表面的粗糙度值 电极 丝的抖动 冷却液供应 排屑情况 进给速度等 电火花加工设备的组成 四大组成 电火花加工设备的组成 四大组成 P67 主机 脉冲电源 自动进给调节系统 工作液净化及循环系统 对脉冲电源的要求对脉冲电源的要求 P68 对脉冲电源的要求 电参数可调 电参数调节范围宽 电参数调 节灵敏方便 电源性能稳定可靠 无污染 低成本 长寿命 工频交流电何种情况用于电火花加工 互相加工 不考虑极性效应和电极损工频交流电何种情况用于电火花加工 互相加工 不考虑极性效应和电极损 耗的情况 耗的情况 在不需要 极性效应 不考虑电极损耗率等的情况下 可以直接用 220V 的 50Hz 交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑台等 脉冲电源里各种电源的大致特点 应用脉冲电源里各种电源的大致特点 应用 P69 71 1 RC RLC 线路脉冲电源 RC 线路脉冲电源结构简单 工作可靠 成本低 14 在小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量 主要用于作光整加工 和精微加工 其电能利用率很低 生产效率低 脉冲间隙系数太大 工具电极 损耗大 2 闸流管式和电子管式脉冲电源 脉冲宽度比较窄 脉冲电流也不可能太大 且耗能大 主要用于冲模类穿孔加工等精加工场合 不适于型腔加工 3 晶闸管式 晶体管式 MOS 管式脉冲电源 晶体管式具有脉冲频率高 脉 冲参数容易调节 脉冲波形较好 易于实现多回路加工和自适应控制等自动化 要求的优点 所以应用非常广泛 特别在中 小脉冲电源中 多采用晶体管式 电源 4 各种派生脉冲电源 高低压复合脉冲电源 高压击穿 低压加工 等脉冲电源 自适应控制脉冲电源 高低压复合脉冲电源中高压与低压的作用 高压击穿 低压加工 高低压复合脉冲电源中高压与低压的作用 高压击穿 低压加工 P72 高压脉冲回路 主要起击穿间隙的作用 低压脉冲回路起着蚀除金属的作用 等脉冲电源 名词解释 的概念与实现条件等脉冲电源 名词解释 的概念与实现条件 P72 等脉冲电源 指每个脉冲在介质击穿后所释放的单个脉冲能量相等 实现条件 为了获得等脉冲输出 通常是利用火花击穿信号来控制电源的脉冲 发生器 作为脉冲电流的起始时间 经过一定的单稳延时之后 立即中断脉冲 输出 切断火花通道 从而完成一个脉冲输出 自动进给调节系统的作用与要求自动进给调节系统的作用与要求 P73 74 作用 维持某一稳定的放电间隙 S 保证电火花加工正常而稳定地进行 获得 较好的加工效果 要求 1 有较广的速度调节跟踪范围 2 有足够的灵敏度和快速性 3 有必要的稳定性 4 有足够大的空载进给速度和短路回退速度 伺服进给伺服进给 P73 电火花加工 电火花加工 等速进给 等速进给 P117 电解加工 电解加工 15 工作液的作用工作液的作用 P78 缩放电通道 提高放电的能量密度 提高蚀除效果 加速极间介质冷却和 消电离过程 防止电弧放电 加速蚀除物抛出 保持加工稳定 改变工 件表面层的理化性质 加剧电极覆盖效应 改善工件表层性质 介电 冷却 清洗 吸附 渗透 混粉工作液加工的机理混粉工作液加工的机理 P79 1 加工中放电间隙明显增大 使放电对工件表面的冲击力减小 从而使放电 凹坑中蚀除抛出量减少 形成较浅的放电凹坑 2 金属及半导体微粉与被加工表面之间将产生微放电 形成分散式放电状况 有效地防止放电凹坑的多次重叠 使凹坑较浅 3 分散极间电容 使极间电容减小 从而有效地减小了放电脉冲能量 4 混粉工作液中的微粉对工件表面有抛光 磨料喷射加工等作用 工作液净化 过滤的方法工作液净化 过滤的方法 P80 1 自然沉淀法 2 介质过滤法 3 高压静电过滤 离心过滤法等 电极的设计要求与结构形式电极的设计要求与结构形式 P82 设计要求 工具电极的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一级 一般精度不低于 IT7 表面粗糙度小于 Ra1 25 且直线度 平面度和平行度在 100mm 长度上不 大于 0 01mm 结构形式 整体式 镶拼式和组合式 电 规准 粗规准和精规准的概念与粗规准和精规准时各自的特征 电 规准 粗规准和精规准的概念与粗规准和精规准时各自的特征 P83 84 电火花精加工 粗加工电参数选择要点 综合 电火花精加工 粗加工电参数选择要点 综合 电规准 电火花加工过程中一组电参数 粗规准主要采用较大的电流 较长的脉冲宽度 采用铜电极时电极相对损耗应 低于 1 精规准应采用小的电流 高的频率 短的脉冲宽度 型腔电火花加工的方法分类及各自的加工特点 运用场合 型腔电火花加工的方法分类及各自的加工特点 运用场合 P84 16 单电极平动法 应用最广 采用一个电极完成型腔的粗 中 精加工 利用 平动头作平面小圆运动 来补偿型腔的侧面修光 多电极更换法 采用多个 电极依次更换加工同一个型腔 每个电极加工时必须把上一规准的放电痕迹去 掉 一般用两个电极来满足粗 精加工 另外 还应注意更换电极的装夹 分解电极法 它是上述两种方法的综合 适用尖角窄缝 沉孔 深槽多的复杂 型腔模具加工 单电极平动法的最大优点是只需一个电极 一次装夹定位 便可达到 0 05mm 的加工精度 并方便了排除电蚀产生 它的缺点是难以获 得高精度的型腔模 特别是难以加工出清棱 清角的型腔 对图对图 4 284 28 和和 4 294 29 的理解 选择 判断 的理解 选择 判断 4 28 蚀除速度随着脉冲宽度的增加先增大后减小 脉冲宽度增加过一定值后利 用率降低 4 29 电极损耗率随脉宽增加而减小 工件蚀除更快 脉宽增大负极性明显 脉宽增大产生吸附效应吸附于正极 脉宽增大吸附效应 增大保护正极 水平尺寸计算公式中各参数的含义水平尺寸计算公式中各参数的含义 P86 与主轴头进给方向垂直的电极尺寸称为水平尺寸 可用下式确定 式中 a 电极水平方向尺寸 A 型腔图样上的名义尺寸 K 与型腔尺寸注法有关的系数 b 电极单边缩放量 b 式中 电火花加工时单面加工间隙 前一规准加工时表面微观不平度最大值 本规准加工时表面微观不平度最大值 高速小孔加工的条件 中间有空 高速旋转 高压工作液 高速小孔加工的条件 中间有空 高速旋转 高压工作液 P90 17 电火花加工的五种典型特征电火花加工的五种典型特征 P97 98 1 开路 空载 2 正常火花放电 3 可恢复性不稳定电弧 过渡电弧 4 不可恢复烧伤性稳定电弧 烧伤工件 5 短路 开路 短路不影响工件质量 第五章第五章电火花线切割加工电火花线切割加工 线切割加工的名词解释 线切割加工的名词解释 电火花线切割加工与电火花成型加工相比较的异 电火花线切割加工与电火花成型加工相比较的异 同点同点 P101 102 电火花线切割加工时电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式 是用丝 状电极靠火花放电对工件进行切割加工 故称为电火花线切割 相同点 脉冲放电 瞬时局部高温蚀除导电材料 不同点 电火花成形加 工是在煤油电介液中 使用成形电极 分粗 精规准不同极性复制加工 可加 工通孔或盲孔 最适合模具型腔加工 线切割加工只能加工直通结构 是在乳 化液中 利用线状电极 精规准 正极性一次切割加工 线切割脉冲电源的要求与种类线切割脉冲电源的要求与种类 P105 脉冲电源的脉冲峰值电流的大小要适中 一般在 525A 范围内变化 应控制单个 脉冲能量 尽量减小脉冲宽度 一般在 0 5 线切割加工总是采用正极性加工 方式 种类 晶体管脉冲电源 高频分组脉冲电源 并联电容型脉冲电源等 目前主 要使用晶体管脉冲电源 3B3B 代码格式 各符号的含义 简答 代码格式 各符号的含义 简答 无补偿量的 无补偿量的 3B3B 代码的编程 尤其注意扇代码的编程 尤其注意扇 形零件编程 注意勾股定理的运用 综合计算 形零件编程 注意勾股定理的运用 综合计算 线切割加工的工艺指标及影响因素线切割加工的工艺指标及影响因素 P111 主要工艺指标 切割速度 加工精度 表面粗糙度 影响工艺指标的主要因素 电参数 电极丝及其移动速度 进给速度 工件材 18 料及其厚度等 线切割多次切割的概念 意义线切割多次切割的概念 意义 P114 线切割加工时 如果取不同的加工余量用同一加工程序加工同一个工件 便是 所谓的多次切割 工件材料的多次去除 可以逐步释放材料的内应力 减小材料变形 从而提高 加工精度 可以获得较高的生产效率和较小的表面粗糙度值 第六章第六章电化学加工电化学加工 电化学加工原理 名词解释 及应用 分类 三大类 电化学加工原理 名词解释 及应用 分类 三大类 P116 电解机理电解机理 P117 118 电化学加工是利用电极在电解液中发生的电化学作用对金属材料进行成形加工 广泛应用于涡轮 齿轮 异型孔等复杂型面 型孔的加工以及炮管内膛线加工 和去毛刺等工艺过程 三大类 1 利用阳极金属的溶解作用去除材料 2 利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工 3 电化学加工与其他加工方法结合完成的电化学复合加工 电解机理 以工件为阳极 工具为阴极 两极之间加 624V 的直流电压 电解液 以 560m s 的速度从两极之间的缝隙冲过 使两极之间形成导电通路 两极和电 解液之间就有电流通过 金属工件在电化学反应的作用下 不断地溶解到电解 液中电解产生物则被高速流动的电解液带走 随着工具电极恒速向工件进给 工件材料按工具电极型面的形状不断地溶解 最终使工件与工具电极之间各处 的间隙趋于一致 在工件上加工出和工具电极型面相反的形状 电解加工的特点 优缺点 电解加工的特点 优缺点 注意与传统加工 电火花加工的比较 注意与传统加工 电火花加工的比较 效率高 效率高 RaRa 值小 精度差值小 精度差 P117 优点 能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型腔 型面和型孔 可 加工各种金属 与被加工材料的硬度 强度 韧性无关 常用来加工高温合金 钛合金 淬火钢 不锈钢及硬质合金等难加工材料 加工中不产生加工变形 和应力 适于加工易变形薄壁零件 由于电解加工所用电流密度较高 生产 19 率高约为电火花加工的 5 10 倍 加工后零件表面无残余应力 无刀痕 毛刺 能得到表面粗糙度值较小的表面 并具有一定的加工精度 加工中阴 极没有损耗 适于成批加工 缺点 加工精度比电火花加工低 形状越复 杂 精度越低 有圆角半径 不易清棱清角 加工复杂型面时 阴极设 计 制造较费事 因而单件小批量生产的应用受到限制 电解加工附属设备 多 除主机及电源外 还需电解液系统 电解产物处理设备等 设 备均需考虑 防腐问题 设备占地面积大 投资多 双电层与电极电位的概念双电层与电极电位的概念 P118 119 双电层 电极与电解质溶液界面上存在的大小相等符号相反的电荷层 任何一种金属插入含该金属离子的水溶液中 在金属 溶液界面上都会形成一定 的电荷分布 从而形成一定的电位差 这种电位差就称之为该金属的电极电位 电极电位最负首先在阳极反应 电极电位最正首先在阴极反应 电极电位最负首先在阳极反应 电极电位最正首先在阴极反应 注意该理论 注意该理论 在选择题和填空题中的应用 在选择题和填空题中的应用 电解钝化 活化 名词解释 电解钝化 活化 名词解释 P122 阳极钝化 电阻极化 阳极表面形成钝化膜阻碍溶解的现象 阳极电位增大 电流突降 溶解骤减 阳极极化两种状态 钝化 活化 去掉钝化膜过程称活 化 法拉第定律公式法拉第定律公式 6 36 3 和和 6 46 4 用于 填空 用于 填空 P123 电解加工时实际溶解金属的重量 对应的体积 试试比较电火花加工与电解加工在进给系统 电源 工作液 加工效率 加比较电火花加工与电解加工在进给系统 电源 工作液 加工效率 加 工精度 电极损耗及表面质量方面的异同 综合比较 工精度 电极损耗及表面质量方面的异同 综合比较 特种加工特种加工 机工版机工版 P127 4 7 电解加工的计算 固定阴极扩孔计算 中空电极电解加工计算电解加工的计算 固定阴极扩孔计算 中空电极电解加工计算 综合计 综合计 算 可以参考算 可以参考 P118 图图 6 16 1 绘图绘图 注意是否采用钝化性电解液注意是否采用钝化性电解液 20 平衡间隙理论 平衡间隙理论 电解加工平衡间隙概念 平衡间隙与哪些因素有关 电解加工平衡间隙概念 平衡间隙与哪些因素有关 有哪有哪 些应用 些应用 论述 论述 P127 129 平衡间隙 电解加工中 当电解加工一定时间后 工件的溶解速度和阴极 的进给速度相等 加工过程达到动态平衡 此时的加工间隙为平衡间隙 影响平衡间隙的因素有哪些 简答 影响平衡间隙的因素有哪些 简答 平衡间隙理论 平衡间隙的计算公 平衡间隙理论 平衡间隙的计算公 式式 进行分析进行分析 平衡间隙主要由选用的电压和进给速度所决定的 电解加工间隙蚀除特性与电火花加工间隙蚀除特性曲线各有何特点 有何电解加工间隙蚀除特性与电火花加工间隙蚀除特性曲线各有何特点 有何 不同 不同 综合 综合 要会绘图 解释 参考 要会绘图 解释 参考 特种加工特种加工 P127 4 9 4 9 双曲线双曲线 和和 凸而次曲线凸而次曲线 电化学 阳极 钝化作用 是优点还是缺点 为什么 电化学 阳极 钝化作用 是优点还是缺点 为什么 简答 参考 简答 参考 特特 种加工种加工 P100 103 阳极钝化现象的存在 使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿 从生产率的 角度考虑人们不希望选用产生钝化现象的钝化型电解液 但是 当采用 NaCl 等 非钝化型电解液加工时 虽然生产率高 但杂散腐蚀严重 成形精度较差 严 重影响了电解加工的应用 而当采用钝化型电解液加工时 尽管电极工具的非 工作面没有绝缘 但当加工间隙达到一定尺寸后 对应的工件表面就会产生钝 化膜 可以避免产生杂散腐蚀 提高加工精度 促进了电解加工的推广应用 电解磨削 电解研磨等加工方法就是利用阳极钝化现象的存在而开发出来的 它们利用了钝化膜对金属的保护作用 采用机械去除钝化膜的方法 使金属微 观表面凸点的钝化膜被刮除 并迅速电解 而低凹处的钝化膜起保护作用 使 局部不被电解 最终使金属表面的整平作用加快 可实现精加工 钝化性电解液的概念钝化性电解液的概念 钝化性电解液提高加工精度的原因钝化性电解液提高加工精度的原因 简答简答 P131 阳极钝阳极钝 化的优点化的优点 钝化性电解液 在阳极表面产生钝化膜 虽有电流通过 但阳极不溶解 此时 21 的电流效率 钝化性电解液 杂散腐蚀小孔壁的锥度小 成型精度高 工件的加工区处于超 钝化状态而非加工区由于阳极电位较低 处于钝化状态而受到钝化膜的保护就 可以减少杂散腐蚀 提高加工精度 常用电解液的电导率常用电解液的电导率 P135 表格表格 6 4 6 4 选择选择 浓度 成分 5101520 NaCl672121116421957 KCl690135920202677 NaNO3 43678210301303 KNO3 45483911861505 NaClO3 3406008501070 提高加工精度的方法提高加工精度的方法 P137 139 同时注意参考同时注意参考 特种加工特种加工 P100 103 1 脉冲电流电解加工 2 小间隙电解加工 整平比较好 整平效果好 3 改进电解液 4 混气加工 电解混气加工的概念 提高精度的原理电解混气加工的概念 提高精度的原理 P140 141 在特制的气液混合器中 将一定压力的压缩空气与电解液混合 使电解液中含 有大量小气泡 然后送入加工间隙进行电解加工 这种方法称混气电解加工 增加了电解液的电阻率 减少了杂散腐蚀 提高了电解液的 非线性 特性 由于气体不导电 混入电解液后增加了电阻率 而且电阻率随压力大小而变化 间隙小 压力大 气泡小 电阻率小 电解作用强 间隙大 压力小 气泡大 电阻率大 电解作用 弱 间隙大到一定值时 停止电解 出现 切断间隙 因此可以得到高的加工精度 混气后 降低了电解液的密度和粘度 使流速 增大 流场趋于均匀 并且由于气泡对 电解液的搅动作用 易消除死水区 22 电解加工用的电源电解加工用的电源 P146 直流发电机组 由交流电动机带动直流发电机发出直流电 电量经二次转换 效率较低 噪声大 占地面积大 不宜频繁启动 但可无级调压 性能参数稳 定 使用可靠 早期应用 现在不大用 硅整流电源 利用半导体二极管 的单向导电特性来实现整流 用饱和电抗器实现调压 的电源 运行可靠 比较 笨重 反应灵敏性较差 制造工艺也比较复杂 晶闸管整流电源 整流与调 压统一 结构简单 制造方便 反应灵敏 电解磨削的技术优势 电解磨削的技术优势 比较 为什么 比较 为什么 P155 156 1 加工范围广 生产效率高 2 加工精度和表面质量优良 3 机械磨具磨损小 4 控制条件好 5 成本低 电解磨削与其它电解加工有何不同 电解磨削与其它电解加工有何不同 P156 161 分类不同 原理 分类不同 原理 P116 156 电解加工时工件表面形成的钝化膜是靠活性离子