第08章 精密加工及特种加工

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1、第08章精密加工与特种加工1．什么是精密加工？什么是超精密加工？精密加工和超精密加工的特点是什么？答：精密加工是指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺。超精加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺。精密加工与超精密加工是相对而言，精密加工和超精密加工的概念是与某个时期的加工工艺水平相关联的，随着科技的进步，精密加工和超精密加工所能达到的精度将逐步提高。特点：（1）“进化”加工。对于精密加工和超精密加工时，有时可利用低于工件精度的设备、工具，通过工艺手段和特殊的工艺装备，加工出精度高于

2、“母机”的工作母机或工件。（2）加工设备精度高。加工设备的几何精度向亚微米级靠近。（3）切削的切深很小。切深可能小于工件材料的晶粒尺寸。（4）精密加工和超精密加工环境必须满足恒温、防振、超净对环境提出的三个方面的要求。（5）工件材料必须具有均匀性和性能的一致性，不允许存在内部或外部的微观缺陷。（6）精密测量是进行精密加工和超精密加工的必要条件。不具备与加工精度相适应的测量技术，就无法判断被加工件的精度。2．为实现精密与超精密加工，精密机床应该考虑哪些因素？答：（1）关键元件，如主轴、导轨、丝杆等广泛采用液体静压或空气

3、静压元件。定位机构中采用电致伸缩、磁致伸缩等微位移结构。设备广泛采用计算机控制、适应控制、在线检测与误差补偿等技术。（2）精密加工和超精密加工环境必须满足恒温、防振、超净对环境提出的三个方面的要求。（3）精密加工和超精密加工机床中广泛采用精密光栅、激光干涉仪、电磁比较仪、圆度仪等精密测量元件。3．简述金刚石精密切削的机理。金刚石精密切削有哪些应用？答：金刚石超精密切削属微量切削，切削层非常薄，常在0．1μm以下，切削常在晶粒内进行，要求切削力大于原子、分子间的结合力，剪切应力高达13000MPa。由于切削力大，应力大

4、，刀尖处会产生很高的温度，使一般刀具难以承受。金刚石超精密切削速度很高，工件变形小，表层高温不会波及工件内层，因而可获得高的加工精度。目前金刚石超精密切削主要用于切削铜、铝及其合金。如高密度硬磁盘的铝合金片基，表面粗糙度Ra可达0．003μm，平面度可达0．2μm。切削铁金属时，由于碳元素的亲和作用，会使金刚石刀具产生“碳化磨损”，从而影响刀具寿命和加工质量。4．何谓固结磨料加工？何谓游离磨料加工？它们各有何特点？适用于什么场合？答：（1）固结磨料加工：将磨粒或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再

5、采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。用这些磨具所进行的加工称为固结磨料加工。一般使用于硬、脆材料的精密与超精密加工。（2）游离磨料加工：在加工时，磨粒或微粉不是固结在一起，而是成游离状态，其传统加工方法是研磨和抛光。可用于各种材料的超精密加工。5．精密与超精密磨削能获得高精度和低表面粗糙度值表面的主要原因是什么？答：（1）机床的精度高。加工设备的几何精度向亚微米级靠近。关键元件，如主轴、导轨、丝杆等广泛采用液体静压或空气静压元件。定位机构中采用电致伸缩、磁致伸缩等微位移结构。设备广泛采用计算机

6、控制、适应控制、在线检测与误差补偿等技术。（2）精密和超精密加工是微量、超微量去切除加工。其去除的余量可能与工件所要求的精度数量级相当，甚至于小于公差要求。（3）精密加工和超精密加工环境要求高，一般要求恒温、恒湿、净化和抗振。6．试从系统工程的角度来分析精密与超精密磨削能达到高质量的原因。答：精密和超精密磨削是一个系统工程。精密和超精密磨床是超精密磨削的关键，目前超精密磨床精度已达亚微米级。精密与超精密磨削质量与机床精度、环境、工艺系统各因素有关，而各因素之间相互关联。超精密磨削需要一个稳定的工艺系统，对力、热、振动

7、、材料组织、工作环境的温度和净化等都有稳定性要求，并有较强的抗击来自系统内外的各种干扰能力，有了高稳定性，才能保证加工质量的要求。目前超精密机床处于恒温、恒湿、净化和抗振的环境中，其工艺系统更加稳定，精密与超精密磨削能达到很高的质量。7．试述研磨与抛光的机理与特点。答：研磨加工，通常使用1μm及其以下大小的氧化铝和碳化硅等磨粒及铸铁等硬质材料的研具进行研磨。研磨时磨粒存在三种工作状态：磨粒在工件与研具之间进行转动；由研具面支承磨粒研磨加工；由工件支承磨粒研磨加工面。但是在实际工作时，由于工件、磨粒、研具和研磨液等的不

8、同，上述三种研磨方法的研磨表面状态也不同。由于工件材料及质量的不同，研磨面状态也各不相同。研磨硬脆材料时，磨粒不是作用于镜面而是作用在有凸凹和裂纹等处的表面上，并产生磨屑。塑性材料（如金属材料）的研磨机理与脆性材料的研磨机理有很大不同。研磨时，磨粒的研磨作用可看作是相当于普通切削和磨削的切削深度极小时的状态。但是，由于是使用游离状态的磨粒，难以