精密切削与普通切削的区别
第四节--金属切削机床的基本知识讲述PPT课件
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定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。
夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定 位位置不变的操作。
（2）装夹的方法
1）直接找正装夹
效率低，找正精度 较高；适用单件小 批量中形状简单的 工件。
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2）划线找正装夹
通用性好，但效率 低，精度不高；适 用于单件小批量中 形状复杂的铸件。
（3）圆周进给运动传动链
曲柄偏心盘A －5－4－6－uf－7 . －8－9－蜗杆副B－插齿刀转动33
图2－64 插齿原理及所需运动
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第七节 其它各类机床
一、磨 床
用磨料、磨具（砂轮、砂带、油 石、研磨料）为工具对工件进行切削 加工的机床，统称为磨床。
磨床主要用于零件精加工，尤其是淬硬钢和高硬度 材料零件的精加工。
定位的原理
六点定位原理
1、 六点定位原理
用适当分布的六个支承点消除 工件的六个自由度，使工件在夹具 中位置完全确定，这个原理称为六 点定位原理。（图示）
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图2－105 工件在空间的自由度与工件六点定位
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定位与夹紧的区别
•定位是工件在夹具中获得正确的位置 •夹紧是保证定好的位置不因外力的作 用而发生改变
（2） 切入运动 （3） 分度运动 （4） 调位运动
使刀具切入工件表面一 定深度，以使工件获得所需 的尺寸。
工作台或刀架的转位或 移位，以顺序加工均匀分布 的若干个相同的表面或使用 不同的刀具作顺次加工。
根据工件的尺寸大小， 在加工之前调整机床上某些 部件的位置，以便于加工。
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（5） 其它运动
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现代加工工艺理论及技术考题及答案_08级_
说明：本资料由Coofish倾力制作，使用此资料时请心存感激！机械学子，心心相连！现代加工工艺理论及技术考题及答案(08级)考试题：80分 小论文：20分一、名词解释（10分）1、随机误差：没有掌握误差规律的加工误差(也有可能掌握了大小而未掌握方向，或者掌握了方向而未掌握大小)，它们不能用代数和进行综合，只能用数理统计方法来处理。
2、表面质量：零件表面质量的含义，概括来说就是零件的表面完整性。
具体地说：(1)表面纹理——加工表面的微观几何形状。
(2)表面冶金变化——表面层金属的力学物理性能和化学性能3、CIM：是指用计算机，通过信息集成、过程集成、企业集成，实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益的一种先进制造理念。
4、工艺系统刚度：工艺系统抵抗变形的能力,其基本概念是指垂直于待加工表面的切削分力Py与工件在Py方向的位移y之间的比值。
5、切削颤振：在切削过程中，当受到外界或系统本身的某些瞬时的、偶然的干挠力的触发，在系统中产生振动，由振动过程中本身所产生的周期性干挠力所引起的振动。
二、简答题（40分）1、什么叫主轴的回转运动误差？当滚动轴承滚道有形状误差时对车床车削（外圆面）和镗削（内圆面）表面的加工有何影响？答：（1）机床主轴工作时，除绕实际回转轴线转动外，还存在着实际回转轴线对于回转轴线的径向跳动、轴向跳动和摆动，后者统称为机床主轴的误差运动，这个误差运动使主轴产生回转误差。
（2）车削情况：因主轴带动工件回转，刀具无回转运动，切削力方向不变，即误差敏感方向不变，故主轴轴颈有椭圆度误差时，主轴产生径向跳动会直接将椭圆度误差反映在工件上。
而轴承内孔有椭圆度误差时，对工件的影响很小。
镗削情况：因主轴带动镗刀杆回转，工件无回转运动，切削力方向随主轴的回转而变化，误差敏感方向也随切削力方向变化而变化，故轴承内孔的形状精度对工件的形状有影响，而主轴颈有椭圆度误差却对工件的影响很小。
2、纳米制造的实质是什么？主要工艺方法有哪些？答：（1）实质：由于原子间的距离为0.1~0.3nm，纳米级加工实际上已经到了加工精度的极限。
精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段
1、精密和超精密加工代表了加工精度发展的不同阶段，通常，按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段2、什么叫精密加工？加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1µm之间的加工方法称为精密加工。
3、什么叫超精密加工？加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工。
4、以下哪些是精密和超精密加工的分类？A.去除加工B.结合加工；C.变形加工；D.切削加工；E.磨粒加工F.特种加工；G.复合加工；5、影响精密与超精密加工的因素有哪些？加工机理、被加工材料、加工设备及其基础元部件、加工工具、检测与误差补偿、工作环境等。
6、我国今后发展精密与超精密加工技术的重点研究内容包括什么？（1）超精密加工的加工机理；（2）超精密加工设备制造技术；（3）超精密加工刀具、磨具及刃磨技术；（4）精密测量技术及误差补偿技术；（5）超精密加工工作环境条件。
7、举例说明超精密切削的应用范围有哪些？陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等由有色金属和非金属材料制成的零件。
8、超精密切削速度是如何选择的？超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密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。
9、金刚石刀具的尺寸寿命甚高，高速切削时刀具磨损亦甚慢，因此刀具是否磨损以加工表面质量是否下降超差为依据，切削速度并不受刀具寿命的制约。
10、单晶金刚石刀具破损或磨损不能继续使用的标志是？加工表面粗糙度超过规定值。
11、简述超精密切削时切削参数对积屑瘤生成的影响？见书本P13-14。
12、简述超精密切削时积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响？见书本P14-15。
13、分别用1-2句话总结切削速度、进给量、修光刃、切削刃、背吃刀量变化对加工表面质量的影响？在常用超精密切削速度范围内，切削速度对加工表面粗糙度基本无影响；带有修光刃的刀具，当f<0.02mm/r时，进给量再减小对表面粗糙度影响不大；修光刃的长度过长，对加工表面粗糙度影响不大。
微细加工技术概述
微小机械学发展
• 微机械涉及的基本技术主要有：微机械 设计；微机械材料；微细加工；集成技术； 微装配和封接；微测量；微能源；微系统 控制等。 • 微机来自的制造和生产离不开微细加工技 术。
机械的微型化及相关的制造技术
传统机械
微小型机械 微细制造技术 MEMS技术 纳米机械 纳米制造技术
传统制造技术
所谓微细加工技术就是指能够制造微小尺寸零件 的加工技术的总称。 • 广义地讲，微细加工技术包含了各种传统精密加 工方法和与其原理截然不同的新方法，如微细切削 磨料加工、微细特种加工、半导体工艺等； • 狭义地讲，微细加工技术是在半导体集成电路制 造技术的基础上发展起来的，微细加工技术主要是 指半导体集成电路的微细制造技术，如气相沉积、 热氧化、光刻、离子束溅射、真空蒸镀等。
切削厚度与材料剪切应力关系在微切削时切削往往在晶粒内进行切削力一定要超过晶体内部的分子原子结合力其单位面积的切削阻力nmm2急剧增大刀刃上所承受的剪切应力增大刀刃上所承受的剪切应力变得非常大从而在单位面积上会产生很大的热量使刀刃尖端局部区域的温度极高因此要求采用耐热性高高温硬度高耐磨性强高温强度好的刀刃材料即超高硬度材料最常用的是金刚石等
微细加工的概念
目前微细加工领域的几大流派： •以美国为代表的硅基MEMS技术 以美国为代表的硅基MEMS技术 以美国为代表的硅基MEMS •以德国为代表的LIGA技术 以德国为代表的LIGA 以德国为代表的LIGA技术 •以日本为代表的机械加工方法的微细化 以日本为代表的机械加工方法的微细化 他们的研究与应用情况基本代表了国际微细 加工的水平和方向，应密切关注。
三、微细加工机理
微细切削加工为微量切削，又可称之为极薄切削。机 理与一般普通切削有的很大区别。 在微细切削时，由于工件尺寸很小，从强度和刚度上 不允许有大的吃刀量，同时为保证工件尺寸精度的要求， 最终精加工的表面切除层厚度必须小于其精度值，因此切 屑极小，吃刀量可能小于晶粒的大小，切削就在晶粒内进 行，晶粒就被作为一个一个的不连续体来进行切削，这时 切削不是晶粒之间的破坏，切削力一定要超过晶体内部非 常大的原子、分子结合力，刀刃上所承受的切应力就急速 地增加。
精密制造作业最小切削厚度
超精密加工的最小切削厚度在超精密加工中,切削深度非常小,和切削刃钝圆在同一数量级,当其低于某一特定值,也就是所谓的“最小切削厚度”时,无切屑产生。
最小切削厚度是刀具切削刃和工件接触时能形成切屑的临界厚度, 它是微切削中切削参数选择时需考虑的前提,是影响表面加工质量的主要因素。
其值通常介于切削刃钝圆的5%一38%之间,切削中切屑形成有三个阶段: (1) 切削深度小于最小切削厚时,材料仅发生弹性变形,无切屑生成。
(2) 切削深度接近最小切削厚度时,尽管工件轻微变形, 刀具剪切材料形成切屑。
材料的弹性恢复导致实际切削厚度小于理论切厚。
(3) 切削深度大于最小切削厚度时,材料几乎不发生弹性恢复,实际切厚等于理论切厚。
最小切削厚度现象导致材料表面的滑移力和耕犁力的变大,结果使切削力增加,毛刺增多,表面粗糙度变大。
为了合理选择切削参数,正确估计最小切削厚度的值十分关键。
超精密切削加工的技术难点精密加工和超精密加工是一个相对的概念，是随着加工技术的进步不断变化的。
目前，一般认为精密加工是指加工精度为1〜0.1 m,表面粗糙度为Ra小于0.1〜0.01卩m的加工技术；超精密加工是指加工精度高于0. 1卩m,表面粗糙度Ra小于0. 025卩m的加工技术。
当前，超精密加工的水平已达到了纳米级，形成了纳米加工技术。
实现纳米级超精密切削加工主要存在以下技术难点:八、、■(1) 材料微量加工性的影响材料的去除过程不仅取决于切削刀具, 同时也严格受制于被加工材料本身。
超微细切削加工材料的选择以纳米级的表面质量为前提, 称为材料的“微量加工性”。
影响材料微量加工性的因素包括被切削材料对金刚石刀具的内部亲合性(化学反应) 、材料本身的晶体结构、缺陷、分布和热处理状态等。
(2) 单位切削力大微细切削是一种极薄切削,切削厚度可能小于晶粒的大小,故切削力的特征是切削力微小,但单位切削力非常大。
实现纳米级超微细加工的物理实质是切断材料分子、原子间的结合,实现原子或分子的去除,因此切削力必须超过晶体内部的分子、原子结合力。
精密加工课后习题答案
1-1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。
精密和超精密加工是国际竞争取得成功的关键技术。
许多现代技术产品需要高精度制造。
发展尖端技术，发展国防工业，发展微电子工业等都需要精密和超精密加工制造出来的仪器设备。
1-2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精密加工：加工精度0.1～1um表面粗糙度Ra在0.02～0.1um超精密加工：加工精度高于0.1um表面粗糙度Ra小于0.01um1-3精密和超精密加工现在包括那些领域。
1）超精密切削（各种镜面）2）精密和超精密磨削研磨（集成电路基片和高精度磁盘）3）精密特种加工（电子束、离子束加工使美国超大规模集成电路线宽达到0.1um）1-4试展望精密和超精密加工技术的发展。
对精密和超精密加工技术给予足够的重视，投入较多的人力物力进行研究和发展，在生产中稳定纳米加工，扩大应用亚微米加工技术，并开始纳米级加工的试验研究，则在10～15年内有希望达到美国等先进国家的水平。
可先在某些单项技术上取得突破，逐步使我国的精密和超精密加工技术达到国际先进水平。
1-5我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何与发达国家相比，仍有不少的差距。
不少精密机电产品尚靠进口。
有些靠老工人手艺，且报废高。
某些精密机电产品我国虽已能生产，但其中的核心关键部件仍需依靠进口，我国每年需进口大量尚不能生产的精密数控机床设备。
1-6我国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?1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿4）超精密加工的环境条件；5）超精密加工的材料2-1金刚石刀具超精密切削有哪些应用范围?用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。
用于加工陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜2-2金刚石刀具超精密切削的切削速度如何选择？根据所使用的超精密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。
高频超声椭圆振动精密切削
高频超声椭圆振动精密切削王桂林;段梦兰;张德远【摘要】研制了一种新型的工作频率为147.5 kHz的超声椭圆振动换能器,进行了高频椭圆车削硬铝(LY12)的试验.试验结果表明,在精密切削中,同普通切削相比较,高频椭圆超声振动切削对表面粗糙度具有负面影响,但具有降低切削力和提高加工精度的特点,而同低频(20 5 kHz)椭圆振动切削相比较,在相同条件下,可采用较高的切削速度,从而提高了工作效率.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】4页(P53-56)【关键词】椭圆振动切削;高频超声;精密切削;换能器【作者】王桂林;段梦兰;张德远【作者单位】中国石油大学海洋油气研究中心,北京,102200;中国石油大学海洋油气研究中心,北京,102200;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京,100083【正文语种】中文振动切削技术由日本宇都宫大学隈部淳一郎教授于20世纪50年代初期提出，根据刀具振动的轨迹，可分为普通振动切削和椭圆振动切削。
椭圆振动切削技术是日本学者社本英二等最早提出的，具有一系列优点，能有效降低切削力，提高表面加工精度，延长刀具寿命，特别适合精密和超精密加工领域［1～5］。
尽管椭圆振动切削具有一系列优点，但是在加工效率方面具有劣势。
目前，所研究的椭圆振动切削，一般是指分离型的、不连续的切削过程，即切削速度小于刀具最大振动速度(临界切削速度)。
实用化椭圆振动切削中的工作频率一般为20 kHz左右，振幅为5 μm左右，其临界切削速度为0.628 m/s。
为满足分离的切削条件和发挥椭圆振动切削的优势，采用的切削速度一般很低，从而导致加工效率低，制约了椭圆振动切削的广泛应用。
本文针对此问题，提出了提高振动频率来解决此问题的方案，研制了一种新型的高频椭圆振动换能器(147.5 kHz)，并进行了精密车削硬铝的试验。
试验表明，高频椭圆振动切削可以应用在精密和超精密加工领域，解决低频椭圆振动切削加工效率低的问题。
《现代制造技术》ppt 第3章 精密加工和超精密加工
度、高外表质量、高寿命的一种高效加工方法。 可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小Ra值， 但不能提高孔与其他外表的位置精度。
② 可加工铸铁件、淬硬和不淬硬钢件及青铜 件等，但不宜加工韧性大的有色金属件。
③ 珩磨主要用于孔加工。在孔珩磨加工中， 是以原加工孔中心来进行导向。加工孔径 范围为φ5～ φ500，深径比可达10。
3.1.3 工艺特点
1．精密加工和超精密加工都是以精密元件为 加工对象，与精密元件密切结合而开展起 来的。
2．精密加工和超精密加工不仅要保证很高的 精度和外表质量，同时要求有很高的稳定 性或保持性，不受外界条件变化的干扰， 因此，要注意以下几个方面：
〔1〕工件材料本身的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，甚至对材料组织 的纤维化有一定要求，如精密磁盘的铝合金盘基 就不允许有组织纤维化，精密金属球也是一样。
精密切削加工
3.2.1 精密切削加工
精密、超精密切削加工主要是利用立方氮 化硼〔CBN〕、人造〔聚晶〕金刚石和单晶 金刚石刀具进行的切削加工。
3.2.2 精密、超精密切削加工应用实例
尖端产品和现代化武器依赖于超精密加工， 如：
(1)导弹的命中精度，由惯性仪决定，而惯性 仪是超精密加工产品，1Kg重的陀螺转子， 其质量中心偏离其对称轴0.5nm，会引起 100m的射程误差和50m的轨道误差；
3.3.3 精密磨削加工实例
1〕圆柱形镜面磨削加工方法：磨削速度选 V=25~35m/s，粗磨时fr=0.02~0.07mm，精 磨时fr=3~10µm；当用油石研、抛时， V=10~50m/min，材料的去除速度为 0.1µm~1µm/min。超精磨削可到达0.01µm的 圆度和Ra 0.002µm的外表粗糙度。
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精密切削与普通切削的区别
精密切削与普通切削的区别
一、切削机理:
断续切削:由于微细切削的切削深度非常小，特别是亚微米和纳米级的超微细切削，通常切削深度小于材料的晶粒直径，使得切削只能在晶粒内进行，这时的切削相当于对一个个不连续体进行加工，所以微细切削是一种断续切削。
普通宏观切削时，由于工件尺寸较大，加工特征尺寸也较大，允许的吃刀量较大，可以忽略晶粒本身大小对加工过程的影响而将工件作为连续体看待。
二、刀具几何参数
前角：普通切削时由于给定的切削厚度远大于刃口圆弧半径，可认为切削刃口是绝对锋利的。
超精密切削时切削厚度与刃口半径相当，刀具的名义前角有可能对切削加工并不产生直接作用。
沿刀具与工件及切屑的接触区，各个位置处的实际切削前角各不相同，总体上表现为较大的负值。
三、刀具材料
精密切削：金刚石刀具（单晶和人造聚晶）：有色金属，塑料制品，有机玻璃等。
立方氮化硼、复方氮化硅和复合陶瓷、细晶粒、超细晶粒硬质合金等新型超硬刀具材料：黑色金属。
普通切削：主要用高速钢和硬质合金
刀具钝圆半径：
在超精密加工时要求刀具的刃口半径极小，金刚石可达0.01μm以外，而其他的常用材料在刃磨和抛光之后所能达到的钝圆半径最小值都在3~5μm以上。
强度耐热耐磨性要求：
普通切削时，切削单位较大，在切削力的作用下，通过位错运动形成滑移，所以实际剪切强度远远小于理论剪切强度，刀具刀尖部分受到的平均应力并不是很大。
精密切削时，切削单位小于位错缺陷平均间隔1μm时，在狭窄区域内是不会发生由于位错线动而产生的材料滑移变形的，因此也就使其剪切强度接近理论剪切强度，这时，刀具刀尖部分受到平均的应力将很大，刀具的刀尖部分会受到很大的应力和应变作用，在单位面积上会产生很大的热量，从而使刀尖局部区域产生很大的温度。
因此，采用微量切削的切削方法进行精密切削时，需要采用耐热性高、耐磨性强，有较好的高温硬度和高温强度的刀具材料。
四、积屑瘤
切削速度对积屑瘤的影响：
普通切削(以加工45钢为例)时,在低速υ60m/min范围内,都不易形成积屑瘤;只有在
中速υ≈20m/min时,切削温度约为300℃,积屑瘤高度达到最大值
而在超精密切削时，在所有的切削速度范围内,甚至在υ=800m/min的高速下,如果没
有切削液,都会在刀尖处产生积屑瘤。
低速时,切削温度比较低,容易发生冷焊而形成积屑瘤,切削速度越低,积屑瘤高度越高,而且比较稳定;中速范围内切削速度变化对积屑瘤影响
很大,随着切削速度和温度的逐渐提高,材料的硬化倾向逐渐减弱,摩擦系数有所下降,使得
积屑瘤高度逐渐降低,而且呈现明显的不稳定性;进入高速范围后,高速高温使得积屑瘤高
度随着速度提高越来越低且趋于稳定,
五、切屑形成
普通切削中给定的切削厚度较大，足以产生切屑，在超精密加工中应当考虑最小切削
厚度。
最小切削厚度：由于在微细切削过程中的切削厚度与刀具刃口圆弧半径相差很小，因此在切削塑性工件材料时，切削厚度必须要比某个临界切削厚度大才会形成连续切屑。
如果切削厚度小于最小切除厚度，则不会形成连续切屑，此时工件表面发生了弹性变形，
刀刃因“咬不
住”工件而打滑，只起到挤压作用，失去了微细切削通过去除材料而达到零件尺寸与
形状等技术要求的意义。
最小切削厚度和刀刃刃口半径是微细切削中切屑成形模型最重要
的参数。
最小切削厚度决定微细切削的最高加工精度，主要与刀具的锋利性（切削刃圆弧
半径大小）、机床性能、加工环境以及工件材料的物理性能有关。
六、切削力
微细加工中的尺度效应:微细加工中的切削力特征是切削力较小，而单位切削力大(这
是由于切削刃刃口圆弧半径的存在，切削刃刃口圆弧半径尺寸在微米级切削时有较大的负
前角，使切削变形增大，因而切削时的单位切削力增大)且切削深度方向的切削分力大于
主切削力，切削力随切削深度的减小而增大，且在切削深度很小时切削力会急剧增大，这
就是微细切削力的尺度效应。
精密切削切削力的影响因素：
1、切削速度
在不考虑积屑瘤的影响下，普通切削时，切削力随着切削速度的增高而降低；精密切
削时，切削速度的增高对硬质合金车刀的切削力影响不明显，但用金刚石时，切削力随着
切削速度的增加而下降。
2、进给量与背吃刀量
一般常规切削时，Fc与Fp的比值总是大于1，而精密微细切削时情况不一定是这样，它取决于切削用量（f、ap）同刀具刃口半径的比值。
当切削刃口半径之比值达到一定数
值时，Fc与Fp的比值可小于1。
如硬质合金车刀切削时，当进给量小于一定值时，Fp>Fc。
另外，在一般常规切削时，背吃刀量ap对切削力的影响大于进给量对切削力的影响。
而
在精密微细切削当时，情况则正好相反，进给量对切削力的影响大于背吃刀量的影响。
这
与精密微细切削时通常采用进给量f大于背吃刀量ap的切削方式有关。
3、积屑瘤对切削力的影响：
在超精密切削时积屑瘤高时切削力大,积屑瘤小时切削力也小,这与普通切削时的情况
完全不同。