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1、第4章先进制造技术1 .简述高速切削加工技术的发展历程。20世纪中后期，随着社会生产力的提高和科学技术的发展，特别是在材料、信息等领域取 得长足进步，人们对常规的金属加工效率提出了更高的要求，需要在保证加工质量的同时尽 快地完成金属切削加工过程，提高生产效率，缩短产品的开发周期，进而提升企业的产能, 增加企业收入。在这样的背景之下，高速切削加工技术概念提出20多年后，从20世纪50 年代后期开始，高速切削加工技术的理论研究开始在世界范围内展开。第一阶段是高速切削加工技术理论研究和探索阶段（1931 - 1971年）。由于当时还没有高速 切削加工机床，不能进行高速切削加工实验，因此采用了弹射实验
2、的方法。研究表明，很多 材料可以通过高速切削来实现加工，从而大大地提高生产效率，但是要解决高速切削过程中 严重的刀具磨损和机床振动问题。第二阶段是高速切削加工技术应用基础研究探索阶段（1972 1978年）。该阶段主要探索了 高速切削加工技术用于实际生产的可行性。最后发现，在生产中应用305915m/min的速度 切削加工铸铁和钢，以及应用6103660n）/min的速度切削加工铝合金是可行的，并且可以 有效地提高表面加工质量，但是要加强刀具和具有快速装卸工件与更换刀具的高速切削加工 机床的研究开发。第三阶段是高速切削加工技术应用研究阶段（1979 1989年）。该阶段开 始研究由磁悬浮轴承支
3、持的高速电主轴系统，全面、深入、系统地研究了高速铳削铁属和非 铁属材料的基础理论、高速切削刀具技术、高速切削加工机床技术、高速切削加工工艺和效 率，以及高速切削加工技术的实际应用，获得了许多有重要价值的成果。第四阶段是高速切削加工技术发展和应用阶段（1990年至）。1993年直线电机的出现拉开了 高速进给的序幕，快速换刀和装卸工件的结构日益完善，自动新型电主轴高速切削加工中心 也不断被投放到国际市场中。高性能刀具材料和能使刀具与主轴可靠连接的刀柄等的出现与 使用，标志着高速加工切削技术已从理论研究阶段进入工业应用阶段。在工业发达国家，高 速切削加工技术已经成为切削加工的主流技术，日益广泛地应用
4、于航空航天、汽车和模具等 领域，并取得巨大的经济效益。2 .简述高速主轴的性能要求。结构紧凑、质量小、惯性小、可避免振动和噪声，具有良好的启停性能。具有足够的刚性和回转精度。具有良好的热稳定性。功率大。具有先进的润滑和冷却系统。具有可靠的主轴监控系统。3 .简述磨粒磨损。磨粒磨损是指在材料去除过程中，工件材料中的硬质点在由前刀面和后刀面流出的过程中和 刀具表面发生接触、划擦而引起刀具磨损的一种机理。在高速切削中，刀-屑接触面、刀-工接触面相对摩擦速度较高，导致单位时间内划过刀具表 面的硬质点数量较多，加剧了刀具的磨粒磨损。同时，较高的摩擦速度也使刀一屑接触面、 刀-工接触面温度升高，从而软化刀
5、具基体相和黏结相，使刀具磨粒磨损加剧。对于前刀面， 由于高速变形过程中第一变形区热软化作用增强，刀-屑接触面压力降低，因此前刀面的磨 粒磨损降低，同时由于后刀面磨损加剧，前刀面的磨粒磨损区域因后刀面磨损而消失，因此 观察到的前刀面的磨粒磨损并不明显。4 .简述薄壁零件高速切削的注意事项。薄壁零件的整体尺寸较大，结构比较复杂且壁薄，在加工过程中极易产生加工变形，零 件的变形控制及矫正是加工过程中的重要内容。薄壁零件的截面积较小，而外廓尺寸相对截面尺寸较大，在加工过程中，随着零件刚性 的降低，容易发生切削振动，严重影响零件的加工质量。薄壁零件的制造主要采用数值量传递或图形直接传递，应用数控加工的方法来完成。目 前，CAD/CAM/CNC技术是加工航空领域薄壁零件的主要技术。(4)薄壁零件不仅要具有较高的加工尺寸精度，而且要具有高的协调精度。例如，槽口、结 合孔、缘条内套合面及接头等部分之间的位置精度要求高，加工这些具有装配要求的表面, 必须满足协调精度要求，以满足零件装机使用要求。5 .简述增材制造技术在文化创意产业中的应用。增材制造技术在文化创意产业中应用广泛，如个性化产品定制、文物复制与修复、影视动漫 产业中的道具制作和影视形象创作等。另外，在工业设计、手工艺品制作、建筑设计等中都 会用到增材制造技术。