精密与特种加工作业
1.目前精密和超精密加工的精度范围分别为多少？
答：精密加工：加工精度为0.1~1μm，加工表面粗糙度为Ra=0.02~0.1μm；
超精密加工：加工精度为>0.1μm，加工表面粗糙度为Ra<0.01μm。
2.超精密切削对刀具有什么要求？
答：为实现超精密切削，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尺寸耐用度。
2）切削刃钝圆半径要极小才能实现超薄切削厚度。
3）切削刃无缺陷，切削时刃形将复印在加工表面上，能得到超光滑的镜面。
4）工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性。
3.超精密磨削主要用于加工哪些材料？为什么超精密磨削一般多采用金刚石砂轮？
答：超精密磨削主要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、宝石等。
多采用金刚石砂轮的原因：
1）可以加工各种高硬度高脆性的材料。
2）磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。
3）磨削力小，磨削温度低，加工表面质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。
4）磨削效率高,由于金刚石有锋利的刃口，耐磨性高，因此有较高的切除率和磨削比。
5）加工成本低，虽然金刚石砂轮比较昂贵，但其寿命长，加工效率高，工时少，综合成本低。
4.固结磨料加工与游离磨料加工相比有什么特点？
答：固结磨料加工与游离磨料加工相比其特点如下：
1）可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料，如玻璃、陶瓷、半导体材料、宝石、石材、硬质合金、铜铝等有色金属及合金等。
2）磨削能力强、耐磨性好、耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。
3）磨削力小，磨削温度低，加工表面质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。
4）磨削效率高，有锋利的刃口，耐磨性高，因此有较高切除率和磨削比。
5）加工成本低，加工效率高，工时少，综合成本低。
5.简述精密磨削获得高精度和低粗糙度表面的机理。
答：精密磨削主要是靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性。磨削后，被加工表面留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨削阶段的作用，获得高精度和低表面粗糙度的表面。
6.超精密加工中为什么需要采用微量进给装置？常用的微量进给装置有哪些类型？
答：采用微量进给装置的原因：
1）使机床微位移的分辨力进一步提高。
2）进行机床和加工误差的在线补偿，以提高加工精度。
3）进行某些特殊的非轴对称表面的加工都需要使用微量进给装置。
常用的微量进给装置
1）机械传动或液压传动式
2）弹性变形式
3）热变形式
4）流体膜变形式
5）磁致伸缩式
6）电致伸缩式
7.简述对超精密切削刀具刀刃锋锐度和粗糙度的理解，分析其对超精密切削过程影响。
1）超精密切削刀具刀刃锋锐度
当其他条件不变时，机床加工所能达到的几何精度是由有效切削厚度精确性来决定的，即切削刃从工件表面上有效的切除工件材料的未变形厚度。由于名义切削厚度是由机床上横向进给切削刃给定的，所以有效切削厚度不总是等于名义切削厚度。在非常小的切削厚度下，有效切削厚度的精度可看作是最小切削厚度，该处的临界点发生在切屑形状从“稳定到不稳定”状态，这个最小切削厚度被看作是决定能够达到切削精度的可能极限。
金刚石刀具刀刃锋锐度与超精密切削时能达到的极限最小切削厚度有密切关系。由图1可以看出存在极限点A，在A点以上被加工材料将堆积起来形成切屑，而在A点以下，加工材料经弹塑变形形成加工表面。由实验计算得出，图1中正常切削时的最小切削厚度h Dim=1nm，所用的金刚石刀具刃口半径为3~4nm，这是极为锋利的金刚石刀具。
因此，切削刃的锋锐度是影响切削深度的主要因素。切削刃越锋利，亦即切削刃半径越小，切削深度也就越小，表面粗糙度值就越小。实际加工中心，金刚石刀具的前角取为-25°，切削速度v=3000r/min，切削深度αp=5μm，此时的加工表面粗糙度和平面度最好。金刚石刀具的刃口半径影响最小切削深度，即最小
切削厚度。刀刃刃口半径ρ越小，刀刃锋锐度越好，天然金刚石刀具的刃口半径可达0.01μm。超精密加工就是使最小切削厚度尽可能的小，对工件表面进行极微量的切除。
另一方面，刀具切削刃钝圆半径越大，刀具强度越大；刀具切削刃钝圆半径越小，刀具越锋利。因此，合适地选择金刚石刀具切削刃钝圆半径可以使加工时的切削力更小，刀具寿命更长。
图1极限最小切削厚度h Dim和刃口半径ρ的关系
2）超精密切削刀具刀刃粗糙度
被加工表面轮廓是由刀具轮廓转换到垂直切削方向平面上而形成的。由于切削刃和工件材料间的界面复杂，难以辨别，因此这种轮廓转换过程取决于分界面的亲和性。实验表明，金刚石对各种材料的亲和性均较小，因而能够较好的把切削刃的轮廓转化到工件的表面上。但是，由于微量修整或粘附颗粒的影响，金刚石切削刃上即使有很小的凹凸不平都会引起被加工表面上的损伤。金刚石的转换精度估测小于10nm。
目前，金刚石表面的粗糙度可以被研磨到1nm的数量级。因此，金刚石刀具切削刃前面和排屑面交叉处的粗糙度就可以达到10nm以下。这样，我们就可以认为，金刚石刀具能够对某些金属精加工到10nm以下的粗糙度，超过其切削刃的有效长度。
3）超精密切削刀具刀刃锋锐度和粗糙度对切削过程的影响
由于刀刃锋锐度和粗糙度对切削过程的影响是相反的过程，因此只需分析其中之一即可。下面分析刀刃锋锐度对切削过程的影响
在普通切削加工中，由于切削厚度远大于刀具切削刃的钝圆半径，因此可以不考虑刀具切削刃钝圆半径对切削过程的影响。而超精密切削不同于普通切削，其切削层极薄，刀具切削刃的钝圆半径将明显影响切削变形、已加工表面粗糙度和表面波纹度等，对切削过程有着很大的影响。
3.1刀刃锋锐度对加工表面粗糙度的影响
金刚石刀具刃口锋锐度对加工表面粗糙度有一定影响。例如，用ρ=0.6μm 的金刚石刀具在机床条件较好时切铝合金，仅在进给量和切深较小的情况下
（a p=1~2μm，f≤2.5μm/r）可切出R max<0.056μm；而更锋锐的刀具（ρ=0.3μm）可在较宽的切削条件下切出R max<0.056μm的表面。故在进行超精密加工时，使用刃口半径小的锋锐刀具可有效提高加工表面的质量，减小表面粗糙度值。
在超精密切削过程中，刀刃的磨损使得刃口半径ρ值逐渐增大，加工表面粗糙度也逐渐增大。图2为刀具磨损对加工表面粗糙度影响的切削实验结果。从图中可以看出，新刀时（刀刃锋利）加工表面粗糙度R max=0.035μm；但当切削路程超过300km时，加工表面粗糙度已超过0.05μm。超精密切削时，金刚石刀具磨损不能继续使用的标志是加工表面质量超差，如果新刀磨得锋利，则刀具的耐用度亦会相应提高，可切削较长时间。
图2刀刃磨损对加工表面粗糙度的影响
3.2刀刃锋锐度对切削变形的影响
在进行超精密切削时，由于切削深度和进给量都很小，直接测量切削变形很困难。一般是通过测量主切削力来间接说明刀具刀刃锋锐度对切削变形的影响。刀刃锋锐度对切削力的影响如图3所示。
从图3中我们可以看到，由于刀刃的锋锐度不同，切削力有明显的差别。在a p较小时，差别更明显。在切削深度很小时，单位切削力急剧增大，这是因为在切削深度和进给量都很小的情况下，刃口半径不同将明显影响切削变形。刃口半径的微小变化将使切削变形产生很大的变化，因此在超精密切削时要特别注意这一点。
图3刀刃锋锐度对切削力的影响
（v=314m/min,f=5μm/r）
3.3刀刃锋锐度对加工表面冷作硬化的影响
使用锋锐度不同的金刚石刀具对金属进行切削时，其对表面冷作硬化会产生明显不同的影响。实验结果表明：加工表面变质层的冷硬和显微硬度会因刀具锋锐度的不同而又明显的差别；在金刚石刀具较锋锐的情况下（ρ=0.03μm），超精密切削表面仍有较大的冷硬存在。若要求加工表面的变质层很小，那相应的金刚石刀具应该研磨的更加锋锐。
3.4刀刃锋锐度对加工表面层位错的影响
加工表面层组织的位错密度是取决于加工时的切削变形和后刀面的摩擦，是加工表面的质量和工作性能的重要标志。由于金刚石和有色金属之间的摩擦系数较小（一般为0.06-0.10），后刀面的摩擦不大，因此影响加工表面层的位错密度的主要因素是切削变形。切削变形大时，表面层的位错密度大；切削变形小时，位错密度也小。
3.5刀刃锋锐度对加工表面层残余应力的影响
超精密加工的加工表面层的残余应力不仅影响材料的疲劳强度和耐磨性，而且还影响加工零件的前期尺寸的稳定性，是表面质量的重要标志。采用ρ=0.3μm 和0.6μm的金刚石车削LY12铝合金，实验结果如下表所示：
由实验结果可知，在超精密切削条件下：
（1）用ρ=0.3μm的金刚石加工时，其加工表面的残余应力要比用ρ=0.6μm 的刀具切削时低得多。
（2）切削深度的减小可以使残余应力减小。但当切削深度减小到某临界值时，若再继续减小切削深度，则会使加工表面残余应力增大。
4）总结
金刚石刀具是超精密切削的理想刀具，在其它加工条件具备时，金刚石刀具的切削刃锋利度对超精密加工过程有很大影响，正确地选择切削刃钝圆半径是获得高质量加工表面的有力保证。
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精密和超精密加工的应用和发展趋势
精密和超精密加工的应用和发展趋势 [摘要]本文以精密和超精密加工为研究对象，对世界上精密和超精密加工的应用和发展趋，势进行了分析和阐释，结合我国目前发展状况，提出今后努力方向和发展目标。 【关键词】精密和超精密加工；精度；发展趋势 精密和超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一，各技术先进国家在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。 美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在20世纪50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μm），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室和Y－12工厂在美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件￠2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。 在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0.1μm，表面粗糙度Ra<10nm。 日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。 我国的精密、超精密加工技术在20世纪70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超
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《精密与特种加工技术》课后答案 第一章 1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何 答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。 2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革 答：⑴提高了材料的可加工性。 ⑵改变了零件的典型工艺路线。 ⑶大大缩短新产品试制周期。 ⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。 ⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。 3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改如何正确处理特种加工与常规加工之 间的关系 答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是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，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响举例说明. 答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。 第二章 1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件 答：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的多，因为：工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。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的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就
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精密和超精密加工技术复习思考题答案 第一章 1.试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。 答：超精密加工技术在尖端产品和现代化武器的制造中占有非常重要的地位。国防方面，例如：对于导弹来说，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，需要有超精密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，并且密切依赖于微细工程的发展。因为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容纳更多的电子元件，以形成功能复杂和完备的电路。因此，提高超精密加工水平以减小电路微细图案的最小线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，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工。 答：通常将加工精度在0.1-lμm，加工表面粗糙度在Ra 0.02-0.1μm之间的加工方法称为精密加工。而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于Ra 0.01μm的加工方法称为超精密加工。 3.精密和超精密加工现在包括哪些领域。 答：精密和超精密加工目前包含三个领域： 1)超精密切削，如超精密金刚石刀具切削，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)精密和超精密磨削研磨。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)精密特种加工。如电子束，离子束加工。使美国超大规模集成电路线宽达到0.1μm。 4.试展望精密和超精密加工技术的发展。 答：精密和超精密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密机械加工技术以及作为配套的三维超精密检测技术和加工环境的控制技术。 5.我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何。 答：我国当前某些精密产品尚靠进口，有些精密产品靠老工人于艺，因而废品率极高，例如现在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年我国进口精密机床价值达32亿多美元(主要是精密机床和数控机床)。相当于同年我国机床的总产值，某些大型精密机械和仪器国外还对我们禁运。这些都说明我国必须大力发展精密和高精密加工技术。 6.我目要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容。
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精密与超精密加工 1 什么是精密与超精密加工？ 目前在工业发达国家中， 一般工厂能稳定掌握的加工精度是 1 微米。 与此相应， 通常将加工 精度 在 0.1~1微米、加工表面粗糙度 Ra 在 0.02~0.1 微米之间的加工方法称为精密加工；而 将加工精度 高于 0.1微米、加工表面粗糙度 Ra 小于 0.01 微米的加工方法称为超精密加工。 2 积屑瘤对切削力的影响规律；能够画出积屑瘤的模型；会解释积屑瘤产生规律的原因 规律： 积屑 瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小，和普通切削钢时的规律正好相反。普 通切削切钢时， 积 屑瘤可增加刀具的前角， 故积屑瘤增大可使切削力下降， 但是超精密切削 时积屑瘤增大反而使切削 力增大； 模型如图； 产生原因： 1）积屑瘤前端 R 大约 2～3μm ，实际切削力由积屑瘤刃口半径 R 起作用，切削 力明 显增加 。 2）积屑瘤与切削层和已加工表面间的摩擦力增大，切削力增大。 3）实际 切削厚度超过名义值，切削厚度增加 ，切削力增加。 3 会画金刚石晶体三个面的原子分布图、面网距、面网密度的计算。 4 理解掌握我国采用哪个晶面作为前后刀面；为什么？ 应考虑因素：刀具耐磨性好；刀刃微观强度 高，不易产生微观崩刃；刀具和被加工材料间摩 擦系数低，使切削变形小，加工表面质量高；制造研 磨容易。 110 晶面 面积= D 2 面积= 2D 2 原子数 4x1/4+1=2 原子数 4x1/4+2x1/2+2=4 原子数 3x1/6+3x1/2=2 面网密度 2/D 2 面网密度 4/ 2D 2 面网密度 2/( 3D 2 /2) 4/ 3D 2
精密与特种加工技术课后习题解答
精密与特种加工技术复习资料 第一章 1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。 2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革 答：⑴提高了材料的可加工性。 ⑵改变了零件的典型工艺路线。 ⑶大大缩短新产品试制周期。 ⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。 ⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。 3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改如何正
确处理特种加工与常规加工之间的关系 答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是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，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响举例说明. 工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。 第二章
精密和超精密加工现状与发展趋势
精密和超精密加工现状与发展趋势 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μ;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μ;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μ;m，最好可到Ra0.025μ;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μ;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μ;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μ;m，表面粗糙度Ra0.1μ;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μ;m。电化学抛光可提高到Ra0.1~0.08μm。 超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。当前的超精密加工是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。 超精密加工包括微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等加工技术。微细加工技术是指制造微小尺寸零件的加工技术；超微细加工技术是指制造超微小尺寸零件的加工技术，它们是针对集成电路的制造要求而提出的，由于尺寸微小，其精度是用切除尺寸的绝对
精密与特种加工复习整理
第一章 1、特种加工：指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等源来进行加工的非传统加工方法 2、与传统切削加工的不同特点：①不是主要依靠机械能，而是主要用其他的能量去除工件材料；②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，根本不需要使用任何工具；③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工件不成受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。 3、常规加工工艺和特种加工工艺之间有何关系？应该如何正确处理常规加工工艺和特种加工工艺之间的关系？ 答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是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，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 第二章 1、超微量去除技术是实现超精密加工的关键 2、超精密加工的实现条件：①超精密加工的机理与工艺方法；②超精密加工工艺装备；③超精密加工工具；④超精密加工中的工件材料；⑤精密测量及误差补偿技术； ⑥超精密加工工作环境、条件等。 3、超精密加工对超精密加工机床的基本要求： （1）高精度（2）高刚度（3）高稳定性（4）高自动化 4、主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心。 5、精密主轴部件分为：液体静压轴承主轴.和空气静压轴承主轴 6、超精密机床的总体布局： （1）T形布局（2）十字形布局（3）R—θ布局（4）立式结构布局 7、常用导轨部件：（1）液体静压导轨（2）空气静压导轨和气浮导轨 8、床身及导轨的材料：优质耐磨铸铁、花岗岩、人造花岗岩等 9、超精密机床的进给系统一般采用：精密滚珠丝杆副、液体静压和空气静压丝杆副 10、常见微进给装置：(1)压电和电致伸缩微进给装置（2）摩擦驱动装置（3）机械结构弹性变形微量进给装置 11、超精密切削对刀具的要求 1)极高的硬度、耐磨性和极高的弹性模量； 2)刃口能磨得极其锋利，刃口半径ρ值极小； 3)刀刃无缺陷，以得到超光滑的镜面； 4)与工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，以得到极好的加工表面完整性。 12、金刚石晶体有三个主要晶面:（100）（110）（111） 13、三个晶面的实际面网密度之比为: （100）:（110）:（111）=1:1.414:2.308 14、金刚石晶体（111）晶面硬度和耐磨性最高 15、解理现象：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。
精密与超精密加工试题和答案
1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领域？ 答：精密与超精密加工的精度随着科学技术的发展不断提高，以目前的加工能力而言，精密加工的精度范围是0.1~1μm，加工表面精度Ra在0.02~0.1μm之间。超精密加工的精度高于0.1μm，加工表面精度Ra小于0.01μm。 超精密加工领域： 1）超精密切削， 2）超精密磨削， 3）超精密研磨和抛光。 2.超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人造聚 晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？ 答：超精密切削对刀具的要求： 1) 刀具刃口锋锐度ρ 刀具刃口能磨得极其锋锐，刃口圆弧半径ρ极小，能实现超薄切削厚度，减小切削表面弹性恢复和表面变质层。ρ与切削刃的加工方位有关，普通刀具5~30μm，金刚石刀具<10nm；从物理学的观点，刃口半径ρ有一极限。 2) 切削刃的粗糙度。 切削时切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。普通刀刃的粗糙度Ry0.3~5 μm，金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry0.1~0.2 μm，特殊情况Ry1nm，很难。 3) 极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，保证长的刀具寿命。 4) 刀刃无缺陷，足够的强度，耐崩刃性能。 5) 化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低，能得到极好的加工表面完整性。 单晶金刚石硬度极高。自然界最硬的材料，比硬质合金的硬度高5~6倍。摩擦系数低。除黑色金属外，与其它物质的亲和力小。能磨出极锋锐的刀刃。最小刃口半径1~5nm。耐磨性好。比硬质合金高50~100倍。导热性能好，热膨胀系数小，刀具热变形小。因此，天然单晶金刚石被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削刀具。人造单晶金刚石已经开始用于超精密切削，但是价格仍然很昂贵。金刚石刀具不适宜切黑色金属，很脆，要避免振动而且价格昂贵，刃磨困难。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃，切削刃钝圆半径ρ很难达到<1μm，它只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。立方氮化硼现在用于加工黑色金属，但还达不到精密镜面切削。 3.超精密磨削主要用于加工哪些材料？为什么超精密磨削一般多采用超硬磨 料砂轮？ 答：超精密磨削主要用于加工难加工材料，如各种高硬度、高脆性金属材料，其中有硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等。 这主要是由超硬磨料砂轮的特点决定的 超精密磨削是一种极薄切削，切屑厚度极小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的剪切应力就急速地增加，可能接近被磨材料的剪切强度极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。普通磨料，在高温高压和高剪切应力的作用下，磨粒将会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形成新切削刃，虽然使连续磨损成为可能，但得不到高精度低表面粗糙度的磨削质量。因此，在超精密磨削时，一般采用人造
精密和超精密加工
1、精密和超精密加工的三大领域：超精密切削、精密和超精密磨削研磨、精密特种加工。 2、金刚石刀具进行超精密切削时，适合加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属 和某些非金属材料。 3、最硬的刀具是天然单晶金刚石刀具。金刚石刀具的的寿命用切削路程的长度计算。 4、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性 能状态、切削时的环境条件等直接相关。 5、影响超精密切削极限最小切削厚度最大的参数是切削刃钝圆半径r n。 6、金刚石晶体有3个主要晶面，即（100）、（110）、（111），（100）晶面的摩擦因数曲线有 4个波峰和波谷，（110）晶面有2个波峰和波谷，（111）晶面有3个波峰和波谷。 以摩擦因数低的波谷比较，（100）晶面的摩擦因数最低，（111）晶面次之，（110）晶面最高。 比较同一晶面的摩擦因数值变化，（100）晶面的摩擦因数差别最大，（110）次之，（111）晶面最小。 7、实际金刚石晶体的（111）晶面的硬度和耐磨性最高。 推荐金刚石刀具的前面应选（100）晶面。 8、（110）晶面的磨削率最高，最容易磨；（100）晶面的磨削率次之，（111）晶面磨削率最 低，最不容易磨。 9、金刚石的3个主要晶面磨削（研磨）方向不同时，磨削率相差很大。现在习惯上把高磨 削率方向称为“好磨方向”，把低磨削率方向称为“难磨方向”。 10、金刚石磨损本质是微观解离的积累；破损主要产生于（111）晶面的解离。 11、金刚石晶体定向方法：人工目测定向、X射线晶体定向、激光晶体定向。其中激光晶体 定向最常用。 12、金刚石的固定方法有：机械夹固、用粉末冶金法固定、使用粘结或钎焊固定。 13、精密磨削机理包括：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。 14、超硬磨料砂轮修整的方法有：车削法、磨削法、滚压挤轧法、喷射法、电加工法、超 声波振动修整法。电解在线修锐法（ELID—electrolytic in—process dressing），原理是利用电化学腐蚀作用蚀出金属结合剂。. 15、砂带磨削的方式包括闭式砂带磨削和开式砂带磨削，又称为“弹性”磨削、“冷态”磨 削、“高效”磨削、“廉价”磨削、“万能”磨削。 16、超精密机床主轴的驱动方式主要有：电动机通过带传动驱动机床主轴、电动机通过柔 性联轴器驱动机床主轴、采用内装式同轴电动机驱动机床主轴。 17、今年生产的中小超精密机床多采用T形机床总体布局。 18、保证零件加工精度的途径： ○1靠所用的机床来保证，即机床的精度要高于工件所要求的精度，这是“蜕化”原则，也称之为“母性”原则。 ○2在精度比工件要求较低的机床上，利用误差补偿技术，提高加工精度，使加工精度比机床原有精度高，这是“进化”原则，也称之为“创造性”原则。 19、提高现有设备加工精度的途径：误差的隔离和消除和误差的补偿。 20、加工精度的检测分为：离线检测、在位检测和在线检测。 21、误差补偿的形式或方法包括：误差的修正、校正、抵消、均匀化、钝化、分离等。 22、误差补偿系统的组成：误差信号的检测、误差信号的处理、误差信号的建模、补偿控 制和补偿执行机构。
精密和超精密加工现状与发展趋势
精密和超精密加工现状与发展趋势 核心提示：当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度 Ra≤0.025μm加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。 e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。超声波抛光加工精度0.01~0.02μm，表面粗糙度Ra0.1μm。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2μm。电化学抛光可提高到Ra0.1~0. 08μm。
精密与特种加工技术试题库及参考答案
一、名词解释： 1．极性效应 在电火花加工中，把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。 2．线性电解液 如NaCl电解液，其电流效率为接近100%的常数，加工速度v L和与电流密度i的曲线为通过原点的直线（v L=ηωi），生产率高，但存在杂散腐蚀，加工精度差。 3．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vL和阴极的进给速度v相等，加工过程达到动态平衡，此时的加工间隙为平衡间隙Δb 。 4．快速成形技术 是一种基于离散堆积成形原理的新型成形技术，材料在计算机控制下逐渐累加成形，零件是逐渐生长出来的，属于“增材法”。 5．激光束模式 激光束经聚焦后光斑内光强的分布形式。 二、判断题： 01．实验研究发现，金刚石刀具的磨损和破损主要是 由于111晶面的微观解理所造成的。（√） 02．电解加工时由于电流的通过，电极的平衡状态被 打破，使得阳极电位向正方向增大（代数值增 大）。（√） 03．电解磨削时主要靠砂轮的磨削作用来去除金属， 电化学作用是为了加速磨削过程。（×） 04．与电火花加工、电解加工相比，超声波加工的 加工精度高，加工表面质量好，但加工金属材 料时效率低。（√） 05．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，所以，电火花加工一般都采 用单向脉冲电源。（√） 06．电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲 电源或交流电源。（×） 07．阳极钝化现象的存在，会使电解加工中阳极溶 解速度下降甚至停顿，所以它是有害的现象， 在生产中应尽量避免它。（×） 08．电子束加工是利用电能使电子加速转换成动能 撞击工件，又转换成热能来蚀除金属的。（√） 09．电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲 电源或交流电源。（×） 10．电火花加工是非接触性加工（工具和工件不接 触），所以加工后的工件表面无残余应力。（×） 11．电化学反应时，金属的电极电位越负，越易失去 电子变成正离子溶解到溶液中去。（√） 12．电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去 除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆 加工的。（×） 13．氯化钠电解液在使用中，氯化钠成分不会损耗， 不必经常添加补充。（√） 14．由于离子的质量远大于电子，故离子束加工的 生产率比电子束高，但表面粗糙度稍差。（×） 15．阶梯形变幅杆振幅放大倍数最高，但受负载阻 力时振幅衰减严重，且容易产生应力集中。（√） 16．在超精密磨削时，如工件材料为硬质合金，则 需选用超硬磨料砂轮。（√） 17．法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析 出物质的量与通过的电量成正比，它也适用于 电镀。（√） 18．电致伸缩微量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。（√） 19．电解加工时，串连在回路中的降压限流电阻使电 能变成热能而降低电解加工的电流效率。（×） 20．等脉冲电源是指每个脉冲在介质击穿后所释放的 单个脉冲能量相等。对于矩形波等脉冲电源，每个脉冲 放电持续时间相同。（√） 21．电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去 除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆 加工的。（×） 三、填空题 01．超精密机床导轨部件要求有极高的直线运动精 度，不能有爬行。除要求导轨有很高的制造精度外，还 要求导轨的材料具有（很高的稳定性）、（耐磨性）和（抗 振性）。 02．精密和超精密加工机床主轴轴承的常用形式有 （液体静压轴承）和（空气静压轴承）。 03．金刚石晶体的激光定向原理是利用金刚石在不 同结晶方向上（因晶体结构不同而对激光反射形成不同 的衍射图像）进行的。 04．电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分 为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、气 化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。 05．目前金刚石刀具主要用于（铝、铜及其合金等 软金属）材料的精密与超精密车削加工，而对于（黑色 金属、硬脆）材料的精密与超精密加工，则主要应用精 密和超精密磨料加工。 06.超声波加工主要是利用（磨料在超声振动作用 下的机械撞击和抛磨）作用来去除材料的，同时产生的 液压冲击和空化现象也加速了蚀除效果，故适于加工 （硬脆）材料。 07．实现超精密加工的关键是（超微量去除技术）， 对刀具性能的要求是：（极高的硬度和耐磨性）、（刃口 极其锋利）、刀刃无缺陷、与工件材料的抗粘接性好， 摩擦系数低。 08．电火花加工型腔工具电极常用的材料有：（纯 铜）、（石墨）、（铜钨合金）等。 09．影响电火花加工精度的主要因素有：（放电间隙 的大小）及其一致性、（工具电极的损耗）及其稳定 性和（二次放电现象）。 10．电火花加工按工件和工具电极相对运动的关系 可分为：电火花（穿孔成形加工）、电火花（线切割加 工）、电火花（磨削加工）、电火花（展成加工）、电火 花表面强化和刻字等类型。 11．电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极平动 法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数 控创成法等。 12．实现超精密加工的技术支撑条件主要包括：（超 精密加工机理与工艺方法）、（超精密加工机床设备）、
精密和超精密加工基础试题
《精密超精密加工技术》期末试题 1～6题为必答题（每题10分）。 1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领 域？ 答：精密加工的精度范围为1μm~0.1μm、表面粗糙度为0.1μm~0.025μm；超精密加工的精度范围为高于0.1μm、表面粗糙度小于0.025μm。 超精密加工领域包括： （1）超精密切削加工。如采用金刚石刀具进行超精密切削，可进行各种镜面、反射镜、透镜等大型器件的精密加工。它成功地解决了激光核聚变系统和天体望远镜中地大型抛物面加工。 （2）超精密磨削和研磨抛光加工。如高密度硬磁盘地涂覆表面加工和大规模集成电路基片的加工，以及高等级的量块加工等。 （3）精密特种加工。如在大规模集成电路芯片上，采用电子束、离子束的刻蚀方法制造图形，目前可以实现0.1μm线宽。 2.超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人 造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？ 答：超精密切削对刀具性能的要求：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尺寸耐用度。2）切削刃钝圆半径要极小，这样才能实现超薄切削厚度。3）切削刃无缺陷，因为切削时刃形将复印在加工表面上，切削刃无缺陷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、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性。 天然单晶金刚石有着一系列优异的特性，如硬度强度耐磨性极高导热性好，与有色金属摩擦因数低，刀具钝圆半径极小等。虽然价格昂贵，仍被公认为理想不能替代的超精密切削刀具材料。 人造单晶金刚石现在已能工业生产，并已开始用于超精密切削，但它的价格仍很昂贵。 人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃，钝圆半径很难小于1微米，因此它只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。
精密与超精密加工
摘要： Cu,Al 这两种金属及其合金对我们来说并不陌生，在我们的日常生活用品中，工厂，工件工艺品以及国家电力电网，航空航天等领域都有铜，铝的身影。不可否认的是，这两种金属对我们的生活生产有着很重要的影响。但就这两种金属而言，在自然界中总是以他们的化合物形式存在。随着工业化的推进，Cu化合物，Al化合物的形式越来越多样化，精度要求也越来越高，于是，对这些金属化合物的加工方法逐渐向着精密与超精密方向发展。 正文： Cu,Al及合金的精密与超精密加工方法的新展 Cu更Al在自然界是广泛分布的，而 Al是自然界中分布第二广的金属，由于其化学性质比较活泼，在外界总是以化合物的形式存在，Al2Co3,AlCl3,...都是其广泛存在的形式。Al还具有密度轻，导电性良好的特点，因此应用范围很大。在轻工业，有日用五金，家用电器；在电气行业，有高压输电线，变压器线圈，感应电动机；在电子行业的电视机，收音机，机械制造业、汽车行业、冶金行业、建筑行业、包装材料也有很多应用。 而Cu的化学性质不活泼，接近于惰性金属，但在自然界中也总是以化合物的形式存在。在空气中放一段时间，和铝一样，在其表面也有一层致密的氧化膜。Cu以其很好的导电性，良好的延展性以及耐腐蚀性，在输电线，印刷版，船舶上有很大的应用。 正是由于这些金属合金的广泛运用，因此其材料加工的精密程度就备
受关注。 一直以来，像铜，铝这样的金属材料可以用金刚石刀具切削，电化学加工法来溶解，氧化金属氧化物表面，使金属及其合金表面获得更高的加工精度。众所周知，精密加工通常是指加工精度在0.1~1ｕｍ，加工表面粗糙度Ｒａ在０.０２～０.１ｕｍ之间的加工方法称为精密加工，而将加工精度高于０。１ｕｍ，加工表面粗糙度Ｒａ小于０.０１ｕｍ的加工方法称为超精密加工。 比如铜及其合金的加工已经高度自动化，称为现代化大工业的重要组成部分。在现代生产中，铜的真空熔炼与铸锭方法可以生产电真空无氧铜、镍合金、含有易氧化烧损的铜合金。非真空感应熔炼、卧式连续铸造加工技术近十年来有巨大发展，主要表现为卧式连铸锡磷青铜的生产工艺。在特殊加工技术中，高精度异形铜带，内氧化弥散强化无氧铜，大面积杂断面异形铸造技术的发展就是现代铜加工技术精密化方向的展现。 纵观国内外40多年超精密机床发展史，可以总结出两大特点：一是大学和研究所保持着对超精密机床研究的持续热情，对高技术进行超前研究，对超精密机床产业化和商品化起着推动的作用；二是超精密机床的模块化、系统化是其进入市场的重要技术手段。 当今超精密机床技术的发展趋势是：技术上不断朝着加工的极限方向发展，向更高精度、更高效率方向发展，向大型化、微型化方向发展；功能上向加工检测补偿一体化方向发展；结构上向多功能模块化方向发展；功能部件上向新原理、新方法、新材料应用方面发展，总体来
精密与特种加工考试试题13级答案
大连理工大学研究生试卷 课程名称：精密与特种加工 学号 姓名： 考试时间：13年11月15日
《精密与加工技术》试题 一.必答题 1. 目前精密和超精密加工的精度范围分别为多少？ 答：（1）目前超精密加工技术是指加工尺寸、形状精度达到亚微米级，加工表面粗糙度达到纳米级的加工技术。在某些领域已经延伸到纳米尺度范围，其加工精度已接近纳米级，表面粗糙度已经达到0.1nm 级，并且正向原子级加工精度逼近。 其中，超精密切削的加工精度高于0.01μm ，表面粗糙度在0.02~0.005μm 之间；超精密磨削的加工精度达到或高于0.1μm ，表面粗糙度在0.025~0.003μm 之间；超精密抛光的加工精度可达数纳米，加工表面粗糙度可达0.1nm 级。 （2）精密加工的加工精度为0.1~1μm ，加工表面粗糙度为0.3~0.03μm ；其中精密磨削的加工精度约为1μm ，表面粗糙度为0.025μm 。 2. 超精密切削对刀具有什么要求？ 答：(1)刀具刃口锋锐度ρ小，以实现超薄切削，减小切削刃表面的弹性恢复和表面变质层； （2）极低的切削刃粗糙度，0.1~0.2y R m μ=，以减少刀具刃口误差复映的影响，获得超光滑表面； （3）极高的硬度与耐磨性，极高的弹性模量，以保证刀具具有极高的寿命及很高的尺寸耐用度； （4）足够的强度，刃口无缺陷，耐崩刃，以抵抗切削时晶粒内部强大的分子、原子间结合力； （5）化学亲和力小，和工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低，以得到极好的加工表面完整性。 3. 超精密磨削主要用于加工哪些材料？为什么超精密磨削一般多采用金刚石砂轮？ 答：（1）超精密磨削的加工对象有：黑色金属以及陶瓷、玻璃等硬脆材料。 （2）一方面，由于超精密磨削是一种超微量去除加工方式，其切削厚度极薄，磨粒的切削深度甚至小于晶粒的尺寸，使得磨削过程在晶粒内部进行，这就要求磨削力大于晶粒内部极大的原子、分子结合力，这样磨粒所承受的切应力非常大甚至趋近于被磨削材料的剪切强度极限，这就要求磨粒具有较高的抗剪切能力；另一方面，由于磨削过程中所产生的高温、高压作用，又要求磨粒在高温下具有较好的硬度、强度保持性。对于普通的磨料，在高温、高压与高剪切力作用下，磨粒会迅速磨损或崩裂，加工表面质量严重恶化；相反，由于超硬磨料砂轮具有耐磨性好、寿命高，磨削温度低、散热性能好，加工表面质量好，磨削效率高，热稳定性好、与铁族元素亲和力低、化学稳定性好等优点，可用来加工各种高硬度、高脆性金属与非金属材料。因此，在超精密磨削中多选用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。 4. 固结磨料加工与游离磨料加工相比有什么特点？ 答：（1）游离磨料加工是基于三体摩擦磨损原理，工艺参数多，加工过程不稳定，
精密和超精密加工论文
精密和超精密加工论文（6000个字） 一、精密和超精密加工的概念与范畴 通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。 a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。 b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。 c.珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。 d.精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，