精密与特种加工技术 第1章
精密加工与特种加工教材大纲
精密和超精密加工技术部分第一章精密和超精密加工技术及其发展展望（一）课程内容本章主要介绍了发展精密和超精密加工技术的重要性以及超精密加工的现状。
（二）考核知识点和考核要求1、识记：精密加工和超精密加工概念、领域，金刚石刀具两个重要问题，超精密加工中检测内容。
第二章超精密切削与金刚石刀具（一）课程内容本章主要介绍了超精密切削的切削速度选择；超精密切削时刀具的磨损和耐用度；超精密切削时积屑瘤的生成规律；切削参数变化对加工表面质量的影响；刀刃锋锐度对切削变形和表面质量的影响；超精密切削时最小切削厚度；金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工表面质量的影响；超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构；金刚石晶体各晶面的耐磨性和好磨难磨方向；单晶金刚石刀具的破损机理；金刚石晶体的定向；金刚石刀具的设计与制造。
（二）考核知识点和考核要求1、识记：超精密切削的切削速度选择，金刚石刀具破损或磨损的标志，积屑瘤的生成规律、影响因素及其对加工过程的影响。
刀刃锋锐度对切削过程的影响，金刚石各晶面的好磨难磨方向，金刚石晶体的定向。
2、领会：切削参数对加工表面质量的影响，金刚石的性能特点及晶体结构，单晶金刚石刀具的破损机理，金刚石刀具的设计。
第三章精密磨削和超精密磨削（一）课程内容本章主要介绍了精密和超精密磨削；精密磨削；超硬磨料砂轮磨削；超精密磨削；精密和超精密砂带磨削。
（二）考核知识点和考核要求1、识记：精密和超精密磨料加工方法分类，精密和超精密磨削的特点及其应用，精密和超精密磨削工艺，砂带磨削方式、特点、应用范围及其机理。
2、领会：精密磨削机理，精密磨削与超硬磨料砂轮的修整，超精密磨削机理及其特点。
第四章精密和超精密加工的机床设备（一）课程内容本章主要介绍了精密主轴部件；床身和精密导轨部件；进给驱动系统；微量进给装置；机床的稳定性和减振隔振；减少热变形和恒温控制。
（二）考核知识点和考核要求1、识记：超精密机床的总体布局，导轨的结构形式及其特点，微量进给装置的要求，减少机床热变形的措施。
精密加工与特种加工技术
1.1 精密与特种加工技术的工程背景制造技术是促进社会发展的潜动力，也是发展较早的科学技术，目前已有几千年的发展历史，经历了石器时代、铜器时代、铁器时代、现代的高分子塑料时代，从手工制造、机器制造发展到现代的智能控制自动化制造阶段，从一般精度加工、精密加工到现代的超精密加工及、纳米加工。
同时，随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及要求的加工精度越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。
由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制，使用传统的切削加工方法很难完成对高强度、高韧度、高脆性、耐高温和磁性等性能新材料，以及精密复杂、微细构件和难以处理的形状的加工。
为了解决这些制造业加工的难题、适应时代的发展需要，精密与特种加工技术应运而生。
此外，精密与特种加工技术是先进制造技术的重要组成部分。
随着精密与特种加工技术的发展，一方面，计算机技术、信息技术、自动化技术等在精密与特种加工中广泛应用，逐步实现了加工工艺及加工过程的系统集成，另一方面，精密与特种加工充分体现了学科的综合性和专业乏间的渗透、交叉、融合性。
目前，精密与特种加工技术已成为一个国家制造业水平的重的要标志，对机械工业、航天工业、化学工艺等，尤其是国防工业的技术提升起着至关重要的作用。
近年来，国家有关部门将精密与特种加工技术列为关键技术，并已制定发展规划准备付诸实施，精密与特种加工技术迎来了前所未有的飞速发展时机。
再者，精密与特种加工技术的产生也是为了解决以下一系列机械制造业所面临的瓶颈问题。
（1）各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛合金、耐热钢、淬火钢、不锈钢。
金刚石、石英、锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧度、脆性强的金属及非金属材料的加工。
（2）各种特殊复杂型面的加工问题。
如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成形表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，以及炮管内膛线、喷油嘴等的加工。
精密与特种加工技术(教育教程)
第一章概论第一节精密与特种加工的产生背景机械制造面临着一系列严峻的任务：⑴解决各种难切削材料的加工问题。
⑵解决各种特殊复杂型面的加工问题。
⑶解决各种超精密、光整零件的加工问题。
⑷特殊零件的加工问题。
第二节精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术；精密加工包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密切。
特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法（NTM，Non-Traditional Machining），它们与传统切削加工的不同特点主要有：①主要不是依靠机械能；②刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；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。
精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革：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。
第三节精密与特种加工的方法及分类1．加工成形的原理分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。
去除加工又称为分离加工，是从工件上去除多余的材料。
结合加工是利用理化方法将不同材料结合在一起。
又可分为附着、注入、连接三种。
变形加工又称为流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。
2．加工方法机理按机理精密与特种加工分为传统加工、非传统加工、复合加工。
第四节精密与特种加工技术的地位和作用先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一。
发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。
从先进制造技术的技术实质而论，主要有精密、超精密加工技术和制造自动化两大领域。
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。
精密与特种加工技术 思考题答案及主要知识点
《精密与特种加工技术》思考题答案及主要知识点FXK整理(2016-12)第一章概论思考题：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:常规加工中难加工的金刚石、硬质合金、淬火钢、陶瓷、玻璃等在特种加工不再是难题,对电火花和线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工；⑵ 改变了零件的典型工艺路线:线切割、电火花成型加工、电解加工等可在淬火处理后进行，避开了淬火热变形对精度的影响；⑶ 大大缩短新产品试制周期:采用精密与特种加工技术可直接加工出各种标准和非标准直齿轮，各种特殊复杂的二次曲面体零件；⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响:如喷气发动机涡轮也由于电解加工技术的出现可采用整体式结构；⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响:现在有时为了避免淬火处理产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔，开槽等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线更灵活。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该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。
江苏自考02213 精密加工与特种加工
2213 精密加工与特种加工第一章概论 P1领会: 精密与特种加工技术基本概念，对材料可加工性和结构工艺性等的影响1.精密与特种加工技术基本概念精密加工含：微细加工、光整加工、精整加工特种加工（NTM）：利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能的能源进行加工的非传统加工方法。
2.精密与特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响1）提高了材料的可加工性2）改变了零件的典型工艺路线3）大大缩短新产品试制周期4）对零件结构的设计产生很大的影响5）对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响掌握: 精密与特种加工技术分类、应用特点1.按加工成形原理特点分类：1）去除加工（从工件上去除多余材料），分散流；2）结合加工（利用理化方法将不同材料结合在一起，分为附着<电镀、气相沉积>、注入<表面渗碳、离子注入>、连接 <焊接、粘接>），汇合流；3）变形加工——流动加工（利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形改变其尺寸、形状、性能<锻造、锻造，液晶定向>），直通流。
2.按加工方法机理分类：传统加工（使用刀具进行切削加工）、非传统加工（利用机、电、声、热、化学、磁、原子能等能源进行加工）、复合加工（采用多种加工方法）3．技术特点：1）不主要依靠机械能，而主要依靠其他能量去除工件材料2）工具的硬度可低于被加工工件材料的硬度，有些不需要工具；3）加工过程中，工具与工件之间没有显著的机械切削力，适合精密加工低刚度零件；4.特种加工技术的应用：1）难切削材料的加工；2）特殊复杂型面的加工；3）各种超精密、光整零件的加工；4）特殊要求零件的加工。
可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属、复合材料，适合于加工复杂、微细表面、低刚度的零件，有些还进行超精密加工、镜面加工、光整加工及纳米级加工。
第二章金刚石刀具精密切削加工 P11领会：精密切削加工方法、种类及其实现条件，超精密机床组成及其关键部件1.超精密加工方法1）按加工方式分为：切削加工、磨料加工<固结磨料、游离磨料>、特种加工、复合加工；2）按机理分类：去除加工、结合加工、变形加工，还可分为传统加工（指利用刀具切削加工、固结磨料和游离磨料加工）、非传统加工（指利用电、磁、声、光、化学、核等能量对材料进行加工处理）、复合加工（多种加工方法结合），目前以切削、磨削、研磨的传统方法占主导。
精密与特种加工(第1讲)
教学计划：
课堂授课：24学时 实验教学：8学时
教学大纲：
特种加工技术：30学时 精密切削磨削技术：2学时
请你认真思考以下产品的加工方法!
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雕刻的水晶作品
请你认真思考以下产品的加工方法!
1-工件 2-脉冲电源 3-自动进给调节装置 4-工具 5-工作液 6-过滤器 7-工作液泵 8-被蚀除的材料
一、电火花加工的原理和设备组成
4．工作原理：
1）工具和工件与电源的两极相接，均浸在 有一定绝缘度的流体介质（通常用煤油或 矿物油）中。 2）脉冲电压加到两极之间，在工具电极向 工件电极运动中，将极间最近点的液体介 质击穿，形成火花放电。 3）由于放电通道截面积很小，通道中的瞬 时高温使材料熔化和气化。单个脉冲能使 工件表面形成微小凹坑，而无数个脉冲的 积累将工件上的高点逐渐熔蚀。 4）随着工具电极不断地向工件作进给运动， 工具电极的形状便被复制在工件上。 5）加工过程中所产生的金属微粒，则被流 动的工作液流带走。 6）总能量的一小部分也释放到工具电极上 形成一定的工具损耗。
第三节 特种加工对材料可加工性和结构性的影响
提高了材料的加工性
材料的加工性不再与硬度、强度 等成直接、比例关系。
第三节 特种加工对材料可加工性和结构性的影响
改变了零件的典型工艺路线
成形加工 淬 淬
火
火
成形加工
第三节 特种加工对材料可加工性和结构性的影响
对产品零件的结构设计带来很大影响
雕刻的水晶作品
008精密与特种加工技术课程大纲
精密与特种加工技术课程大纲
1.课程性质和任务
1. 1课程性质
本课程是培养数控机床加工（数控车工）专业预备技师的能力拓展课程。
1. 2课程任务
本课程提供了先进制造工艺技术领域的精密切削（磨削）加工、特种加工和复合加工的相关知识。
使学生从理论上对现代制造技术条件下的精密与特种加工和复合加工过程的一般现象和工艺特点有所认识，并把所学知识运用到实践中去，进而分析和解决生产中出现的有关问题。
2.课程内容及要求
2.1课程内容
2.1.1金刚石刀具精密切削加工
2.1.2精密与超精密磨料加工
2.1.3电化学加工
2.1.4激光加工
2.1.5超声加工
2.1.6电子束与离子束加工
2.2课程要求
通过本课程的学习，使学生对精密与特种加工的机理和应用有系统的认识，并能够按照零件的加工要求去选择具体的加工方法和合理的加工工艺参数，分析和解决生产中出现的有关问题，提高加工质量和生产效率。
3.课时分配表
课时分配表
4.教学建议
本课程建议以课堂讲授（或讲座）、参观、实践等多种方法组织教学。
精密加工与特种加工第1
《精密加工与特种加工》一、填空题（每空1分，共10分）1、超精密加工对机床的基本要求是：、高刚度、、高自动化。
2、微量切削加工中，由于材料晶粒的机械性能不同产生的的影响，使得材料纯度越高加工质量越好。
3、精密切削时被挤压的材料在刀具移过之后，工件加工表面形成隆起，称之为。
4、精密加工对环境条件的要求主要有、、空气洁净。
5、超硬磨料砂轮的修整包括和两个过程。
6、金刚石晶体主要的晶面指数有（100）晶面、、。
二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）1、金刚石刀具尖刃安装方便，磨损后需要立即重磨。
（）2、超硬磨料砂轮可以磨削陶瓷但不能磨削铁类黑色金属。
（）3、金刚石刀具常用来加工陶瓷、玻璃等硬脆材料。
（）4、金刚石刀具方向选择不当，在切削力作用下，刀具可能产生解理劈开。
（）5、金刚石刀具切削加工进给量对表面质量的影响很大程度上取决于刀具的几何形状。
（）6、一般常用金刚石刀具加工硬质合金、铸铁等材料。
（）7、金刚石刀具精密切削时，为获得高质量表面，一定要采用高的加工速度。
（）8、多面镜可以用金刚石刀具进行车削。
（）9、微量切削时，由于晶界段差的影响，晶粒越细工件表面质量越好。
（）10、切削深度的分辨率是指切削厚度的稳定性。
（）三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）1、下列哪种方法不是金刚石晶体的定向方法。
A、人工目测B、激光定向C、X射线定向D、离心法2、下列四个选项中，属于超硬磨料的是。
A、白刚玉B、棕刚玉C、立方氮化硼D、碳化硼3、下列哪个选项不是精密超精密机床上采用的导轨的结构形式。
A、空气静压导轨B、液体静压导轨C、气浮导轨D、滑动导轨4、下列精度不属于当前精密加工精度范围的是。
A、1-0.1umB、0.01mmC、Ra0.01umD、Rmax0.2um5、由于金刚石刀具材料很高，所以对机床动态精度及抗振性要求高。
A、硬度B、韧性C、脆性D、强度6、金刚石刀具切削时多采用冷却润滑液，下列哪项不是其主要作用。
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（3）新方法、新技术（新的加工方法、复合加工） （4）绿色制造（用水基液代替有污染的工作液）
非传统加工的发展方向
向微细加工、纳米加工方向发展
（微细电火花、超声波、激光、电化学等）
电火花打孔 φ10μm
激光打孔
1.4精密与特种加工技术的地位和作用
思考题：精密与特种加工技术在机械制造领 域的作用和地位如何？
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2.3精密与特种加工对机械制造领域的影响
1.改变对材料可加工性的认识——难加工材料不再难 加工。
可采用金刚石、立方碳化硼、刚玉、金刚砂等材料进行精密与 超精密切削及磨削加工，或者采用电火花、电解、激光等特种 加工方法进行加工
2.可优化零件的加工工艺过程
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2.3精密与特种加工对机械制造领域的影响
5.重新衡量结构工艺性的优劣
1.3精密与特种加工的方法及分类
1.3.1按加工成形的原理分类
1.3精密与特种加工的方法及分类
1.3.2按加工方法的机理分类
从加工方法的机理来分类，精密与特种加工可以分为 传统加工、非传统加工、复合加工。 传统加工是指使用刀具进行的切削加工以及磨削加 工； 非传统加工是指利用机、光、电、声、热、化学、 磁、原子能等能源来进行加工的特种加工方法。 复合加工是指采用多种加工方法的复合作用，其中 包括传统加工和非传统加工方法的复合、非传统加 工与非传统加工的复合，进行优势互补、相辅相成 的加工。
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2.2特种加工的定义及特点
1.特种加工的定义 特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等物理 能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加 到被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方法， 也称为非传统加工技术。
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
精密加工与特种加工技术
参考教材 精密与特种加工技术
张建华 主编
机械工业出版社
第 1章
概 论
精密与特种加工的产生背景 精密与特种加工的特点 精密与特种加工对机械制造领域的影响 精密与特种加工的方法 精密与特种加工的分类 精密与特种加工技术的地位和作用
制造业是将制造资源( 物料、能源、设备、工具、资金、 技术、信息和人力等) 通过制造过程转化为可供人们使 用与利用的工业品和生活消费品的行业，是国民经济 的基础。 设计
1.3精密与特种加工的方法及分类
补：非传统加工的发展方向 （1）向微细加工，纳米加工方向发展（微细电火花、超
声波、激光、电化学等） 例如，电火花打孔10µm，激光打孔微米级
（2）自动化、柔性化、集成化、智能化概念和技术 渗透到非传统加工领域（加工质量和效率高、多品种小批
量、设计制造一体化、智能决策等）
纳米 加工
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.2 机械制造技术面临的新课题
（1）.解决各种难加工材料的加工问题。 （2）.解决各种特殊复杂型面的加工问题。 （3）.解决各种超精密、光整零件的加工问 题。 （4）.解决需要特殊要求零件的加工问题。
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2.2特种加工的定义及特点
3.特种加工存在的不足及有待解决的问题 （1）不少加工的机理（超声波、激光）不十分清楚， 工艺参数选择、加工过程稳定性均需提高。 （2）有些加工（电化学加工）加工过程中的废渣、 废气排放不当，会污染环境，影响人体健康。 （3）有些加工（等离子弧加工、快速成型）加工精 度、生产率有待提高。 （4）有些特种加工（激光）所需设备投资大，使用 维修费用高，有待进一步解决。
1.2.1.精密加工的定义及特点
1.精密加工的定义 精密加工是指加工精度和表面质量达到极高精度的加 工工艺。 精密加工的范畴包括微细加工、光整加工和精整加工。 加工方法通常包括精密切削加工和精密磨削加工。 2.精密加工的特点(技术指标） 目前，精密加工的技术指标为加工精度0.1~1µm，表 面粗糙度0.02~0.1µm；超精密加工的加工精度为 0.1µm以上，加工表面粗糙度小于0.01µm。
功能 、结构 外观、选材
工艺
加工
传统加工 特种加工
装配
市场调研
用户
销售
检验
机械产品的设计制造流程
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.1制造技术的发展
石器时代
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.1制造技术的发展
铜器时代
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.1制造技术的发展
铁器时代
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.1制造技术的发展
合成高分子时代
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.1制造技术的发展
手工 制作
机器 制作
智能控制 自动化制 作制作
1.1 精密加工与特种加工的产生背景
1.1.1制造技术的发展
一般精 度加工
精密 加工
超精密 加工
原子级加 工
1.2.2特种加工的定义及特点
2.特种加工的特点 （1）不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去 除工件材料。 （2）工单的进给运动，可加工复杂型面的工件。 （5）可实现微细加工，获得高尺寸精度和高表面质 量的工件。
传统：加工 非传统：淬火 工序集中
淬火 加工
加工（磨削加工）
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2.3精密与特种加工对机械制造领域的影响
3.大大缩短新产品的试制周期
1.2精密与特种加工的特点及其对机械 制造领域的影响
1.2.3精密与特种加工对机械制造领域的影响
4.对产品零件结构设计带来变革 例如为了减少应力集中，花键孔、轴以及枪炮膛线的 齿根部分最好做成小圆角，但拉削加工时刀齿做成圆 角对排屑不利，容易磨损，刀齿只能设计与制造成清 棱清角的齿根。而采用电解加工技术时，由于存在尖 角变圆的现象，非采用小圆角的齿根不可。 各种复杂冲模，例如山形硅钢片冲模，以往由于难以 制造，经常采用镶拼式结构，现在采用电火花、线切 割加工技术后，即使是硬质合金的模具或刀具，也可 以制成整体式结构。喷气发动机涡轮也由于电解加工 技术的出现可以采用整体式结构。