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1、精细和超精细加工技术温习考虑题答案精细和超精细加工技术温习考虑题答案第一章1.试述精细和超精细加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。答：超精细加工技术在尖端产品和当代化武器的制造中占有非常重要的地位。国防方面，例如：对于导弹来讲，具有决定意义的是导弹的命中精度，而命中精度是由惯性仪表的精度所决定的。制造惯性仪表，需要有超精细加工技术和相应的设备。尖端技术方面，大规模集成电路的发展，促进了微细工程的发展，并且密切依靠于微细工程的发展。由于集成电路的发展要求电路中各种元件微型化，使有限的微小面积上能包容更多的电子元件，以构成功能复杂和完备的电路。因而，提高超精细加工水平以减小电路微细图案的最小线
2、条宽度就成了提高集成电路集成度的技术关键。2.从机械制造技术发展看，过去和如今到达如何的精度可被称为精细和超精细加工。答：通常将加工精度在0.1-lm，加工外表粗糙度在Ra0.02-0.1m之间的加工方法称为精细加工。而将加工精度高于0.1m，加工外表粗糙度小于Ra0.01m的加工方法称为超精细加工。3.精细和超精细加工如今包括哪些领域。答：精细和超精细加工目前包含三个领域：1)超精细切削，如超精细金刚石刀具切削，可加工各种镜面。它成功地解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工。2)精细和超精细磨削研磨。例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工。3)精细特种加工。如
3、电子束，离子束加工。使美国超大规模集成电道路宽到达0.1m。4.试瞻望精细和超精细加工技术的发展。答：精细和超精细加工的发展分为两大方面：一是高密度高能量的粒子束加工的研究和开发；另一方面是以三维曲面加工为主的高性能的超精细机械加工技术以及作为配套的三维超精细检测技术和加工环境的控制技术。5.我国的精细和超精细加工技术和发达国家相比情况怎样。答：我国当前某些精细产品尚靠进口，有些精细产品靠老工人于艺，因此废品率极高，例如如今生产的某种高精度惯性仪表，从十几台甚至几十台中才能挑选出一台合格品。磁盘生产质量尚未完全过关，激光打印机的多面棱镜尚不能生产。1996年我国进口精细机床价值达32亿多美元(
4、主要是精细机床和数控机床)。相当于同年我国机床的总产值，某些大型精细机械和仪器国外还对我们禁运。这些都讲明我国必须大力发展精细和高精细加工技术。6.我目要发展精细和超精细加工技术，应重点发展哪些方面的内容。答：根据我国的当前实际情况，参考国外的发展趋势，我国应开展超精细加工技术基础的研究，其主要内容包括下面几个方面：1)超精细切削磨削的基本理论和工艺；2)超精细设备的精度，动特性和热稳定性；3)超精细加工精度检测及在线检测和误差补偿；4)超精细加工的环境条件；5)超精细加工的材料。第二章1.金刚石刀具超精细切削有哪些应用范围?答：用金刚石刀具进行超精细切削，用于加工铝合金，无氧铜，黄铜非电解镍
5、等有色金属和某些非金属材料。2.金刚石刀具超精细切削的切削速度应怎样选择?答：超精细切削实际选择的切削速度，经常是根据所使用的超精细机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速，由于在该转速时外表粗糙度最小，加工质量最高，获得高质量的加工外表是超精细切削的首要问题。使用质量好，十分是动特性好，振动小的超精细机床能够使用高的切削速度，能够提高加工的效率。3.试述超精细切削时积屑瘤的生成规律和它对切削经过和加工外表粗糙度的影响。答：当切削速度较低时，积屑瘤高度最高，当切削速度大于v314m/min时，积屑瘤趋于稳定，高度变化不大。这讲明在低速切削时，切削温度比拟低，较适于积屑瘤生长，且
6、在低速时积屑瘤高度值比拟稳定，在高速不稳定。十分是切黄铜和紫铜，积屑瘤不稳定且比拟小。刀具的微观缺陷也将直接影响积屑瘤的高度，完好刃的积屑瘤高度比有微小崩刃的刀刃积屑瘤高度小。进给量很小时，积屑瘤的高度较大。背吃刀量小于25m时，积屑瘤的高度变化不大，但在大于25m后，积屑瘤高度将随背吃刀量的增加而增加。积屑瘤对切削力的影响为：当积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小。积屑瘤对加工外表粗糙度的影响为：当积屑瘤高度大时，外表粗糙度大，积屑瘤小时加工外表粗糙度亦小。4.试述各工艺参数对超精细切削外表质量的影响。答：切削速度对加工外表粗糙度基本无影响。当超精切削采用很小的进给量，加工外表粗糙度值减
7、小。刀具有修光刃的时候，可减少残留面积，减小加工外表的粗糙度值。背吃刀量减小将使加工外表粗糙度加大。5.超精细切削时怎样才能使加工外表成为优质的镜面?答：进给量为2.5m/r，背吃刀量为2m时，不同切削速度均得到外表粗糙度极小的加工外表；使用圆弧切削刃刀具，在进给量小于5m/r时，均可得到优质镜面；v=314m/min，f=2.5m/r，进给量为0.5-5m时可以得到优质的镜面。6.超精细切削时，金刚石刀具切削刃锋锐度对切削变形和加工外表质量的影响怎样？答：锋锐的金刚石刀具可加工出外表粗糙度值较小的加工外表。用锋锐金刚石车刀切削时，切屑变形系数明显低于用较钝的刀具切削时的切屑变形系数。7.超精
8、细切削时极限最小切削厚度是多少?答：极限最小切削厚度yxDminh1?=?。8.试述超精细切削用金刚石刀具的磨损和破损特点。答：金刚石刀具的磨损，主要是机械磨损，其磨损本质是微观解理的积累。金刚石晶体的破损，主要产生于111晶面的解理。9.金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工外表质量的影响怎样？答：100晶面的车刀切削时的切削变形比用110晶面的车刀要小。100晶面的车刀和110晶面的车刀的加工外表粗糙度相差不多。100晶面车刀切出的外表层残余应力小于用110晶面的车刀所切出的，十分是切向残余应力。10.工件材料的晶体方向对切削变形和加工外表质量的影响怎样？11.脆性材料用超精细切削怎样加工出优
9、质外表？12.超精细切削对刀具有哪些要求？为什么单晶金刚石是被公以为理想的、不能代替的超精细切削的刀具材料？答：为实现超精细切削。刀具应具有如下性能。1)极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量。以保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度。2)刃口能磨得极其锋锐，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。3)刀刃无缺陷，切削时刃形将复印在加工外表上，能得到超光滑的镜面。4)和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦系数低，能得到极好的加工外表完好性。天然单晶金刚石有着一系列优异的特件。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低，能磨出极锋锐的刀刃等。因而固然它的价格昂贵，仍被一致公以
10、为理想的、不能代替的超精细切削刀具材料。13.单晶金刚石有哪几个主要晶面?答：按晶体学原理，六方晶系的金刚石晶体有三个主要晶面：100、111、110。14.试述金刚石晶体的各向异性和不同晶面研磨时的好磨难磨方向。答：1)(100)晶面的摩擦系数曲线有4个波峰和波谷；(110)晶面有两个波蜂和波谷；(111)晶面有三个波峰和波谷；2)如都以摩擦系数低的波谷比拟，(100)晶面的摩擦系数最低；(111)晶面次之；110晶面最高；3)如比拟同晶面的摩擦系数值的变化，(100)晶面的摩擦系数差异最大；(110)晶面次之；(111)晶面最小。不同晶面研磨时的好磨难磨方向如下列图所示：15.金刚石晶体有
11、哪些定向方法?答：如今采用的金刚石晶体定向方法有：人工目测定向；X射线晶体定向；激光晶体定向。16.试述金刚石晶体的激光定向原理和方法。答：金刚石晶体的激光定向原理就是利用金刚石在不同结晶方向上，晶体构造不同，对激光反射而构成的衍射图像不同而进行的。方法为：由氦氖激光管产生激光束，通过屏幕上的小孔，照射到金刚石外表。全刚石外表存在一些在生长经过中构成的形状规则的晶界晶纹和微观凹坑。当相干性比拟好的激光照射到金刚石晶体外表上的这些晶纹和微观凹坑时，如被激光照射的金刚石外表是某晶面面网。转动金刚石使被测晶面与激光束相垂直，激光被反射到屏幕上，构成特征衍射光像，可根据衍射光像的图形知道被激光照射的晶
12、面是什么晶面，也就确定了该晶面在金刚石晶体内的空间方位。17.怎样根据金刚石微观破损强度来选择金刚石刀具的晶面?答：当作用应力一样时，(110)面破损的机率最大，111)面次之，100)面产生破损的机率最小。即在外力作用下，(110)面最易破损，(111)面次之，(100)面最不易破损。这在设计金刚石刀具，选择前面和后面的晶面时，必须首先给予考虑。根据上面的分析可知，从增加刀刃的微观强度考虑，应选用微观强度最高的(100)晶面作为金刚石刀具的前面和后面。18.比拟直线修光刃和圆弧修光刃金刚石刀具的优缺点。答：直线修光刃制造研磨容易，这种刀要求对刀良好，直线修光刃应严格和进给方向一致。圆弧修光刃
13、刀具对刀容易，使用方便，但刀具制造研磨费事，价格要高些。19.单晶金刚石刀具的前面应选哪个晶面。答：推荐金刚石刀具的前面选100晶面。20.试述金刚石刀具的金刚石固定方法。答：机械夹固；粉末冶金法固定；粘结或钎焊固定。21.试述单晶金刚石刀具的研磨加工方法。答：一颗单晶金刚石毛坯，要做成精细金刚石刀具。首先要经过晶体定向，确定制成刀具的前面、后面的空间位置，确定需要磨去的部分。金刚石要再经过仔细检查，观察切削部分的金刚石内部有没有裂纹、杂质或其他缺陷。金刚石开场粗磨，一般采用高速旋转的铸铁盘加金刚石微粉进行粗研磨，基本成形后，最后进行精研。22.单晶金刚石刀具质量的好坏怎样评定。答：衡量金刚石
14、刀具质量的好坏，首先是能否加工出高质量的超光滑外表，其次是它能否有较长的切削时间保持刀刃锋锐，仍能切出极高质量的加工外表。第三章1.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：将磨粒或微粉与结合剂粘合在一起，构成一定的形状并具有定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法构成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具的加工方法叫做固结磨料加工。磨粒或微粉不是固结在一起，而是成游离状态的加工方法叫做游离磨料加工。固结磨料加工有精细砂轮磨削、油石研磨、精细珩磨、精细超精加工、砂带磨削和砂带研抛。游离磨料加工有精细研磨和精细抛光。2.试述超硬磨料磨具的特点。超硬磨料磨具为什么会成为精细加工和超
15、精细加工的主要工具之一？答：金刚石是自然界中硬度最高的物质，有较高的耐磨性，它还有很高的弹性模量，能够减小加工时工件的内应力、内部裂隙和其他缺陷。金刚石有较大的热容量和良好的热导性，线膨胀系数小，熔点高，但700摄氏度以上易与铁族金属产生化学作用而构成碳化物，造成化学磨损。故一般不适宜磨削钢铁材料。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摄氏度时不起反响，故适于磨削钢铁材料。由于它在高温下易与水产生反响，因而一般多用于干磨。由于超硬磨料的上述特点，用它们制作的磨具在一下几方面能够知足精细加工和超精细加工的要求，因而使用广泛。1磨具在形状和尺寸上易于保
16、持，耐用度高，切削精度高。2磨料本身磨损少，可较长时间保持切削性，修整次数少，易于保持精度。3磨削时，一般工件温度较低，因而能够减小内应力、裂纹和烧伤等缺陷。3.在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技术性能时，有哪些技术性能的表示方法相向？有哪些技术性能的表示方法不同？为什么？答：一样的技术性能有：显微硬度、抗弯强度、抗压强度和热稳定性。普通磨具中磨料的含量用组织表示，它反映了磨料、结合剂和气孔三者之间体积的比例关系。超硬磨具中磨料的含量用浓度表示，它是指磨料层中每1立方厘米体积中所含超硬磨料的重量，浓度越高，其含量越高。普通磨具的硬度是指磨粒在外力作用下，自磨料外表脱落的难易程度。超硬磨具没有
17、硬度项。4.为什么在超硬磨料磨具的构造中一般由磨料层、过渡层和基体三个部分组成？过渡层起什么作用？普通磨料磨具的构造为什么与超硬磨料磨具的构造不同？5.涂覆磨具在制造技术上的质量关键是哪些？答：粘接剂和涂覆方法。6.试述近年来涂覆磨具在精细和超精细加工中所占的地位。7.试述涂覆磨具制造中三种涂覆方法的特点和应用场合。答：(1)重力落砂法先将粘接剂均匀涂敷在基底上，再靠重力将砂粒均匀地喷洒在涂层上，经烘干去除浮面砂粒后即成卷状砂带，裁剪后可制成涂覆磨具产品，整个经过自动进行。一般的砂纸、砂布均用此法，制造成本较低。2涂覆法先将砂粒和粘接剂进行充分均匀地混合，然后利用胶辊将砂粒和粘接剂混合物均匀地
18、涂敷在基底上。粘接剂和砂粒的混合多用球磨机，而涂敷多用类似印刷机的涂敷机，可获得质量很好的砂带，一般塑料膜材料的基底砂带都用这种方法。简单的涂覆法可以用喷头将砂粒和粘接剂的混合物均匀地喷洒在基底上，多用于小量生产纸质材料基底的砂带，当然质量上要差一些。精细和超精细加工中所用的涂覆磨具多用涂敷法制作。(3)静电植砂法其原理是利用静电作用将砂粒吸附在已涂胶的基底上，这种方法由于静电作用，使砂粒尖端朝上，因而砂带切削性强，等高性好，加工质量好，遭到广泛采用。8.试从系统工程的角度分析精细磨削的技术关键。答：砂轮粒度和结合剂的选择以及砂轮修整。9.试分析砂轮修整对精细磨削质量的影响。答：修整导程和修整深度对工件外表粗糙度的影响如下列图所示：