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rn
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波峰和波谷,(110)晶面有2波峰和波谷,(111)晶面有3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、激光晶体定向机器人装配生产线。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机床总体布局。
18、保证零件加工精度的途径:
  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
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。
23、微位移技术的应用:微进给、误差补偿、精密调整、微吃刀。
24、精密研磨和抛光加工的主要工艺因素包括加工设备、研具、磨粒、加工液、工艺参数和加工环境等。
25、微细加工分为分离加工、结合加工和变形加工
26、三束加工:电子束、粒子束、激光束冷轧酸洗。电子束靠热效应,离子束靠力效应,激光束靠热效应
27、精密和超精密加工的外部支撑环境有空气环境、热环境、振动环境、声环境、光环境和电场、电磁环境
28、微量进给装置有6种类型:机械传动或液压传动式、弹性变形式、热变形式、流体膜变形式、磁致伸缩式、电致伸缩式。
名词解释
1、解离现象:解离现象是某些晶体特有的现象,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,成为解离现象。
2、磨削率:磨削率是指单位载荷和单位线速度下的磨削体积(um3/(N.m.s-1)).
3、固结磨料加工:将磨粒或微粉与结合剂粘合在一起,形成一定的形状并具有一定强度,再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。
4、游离磨料加工:在加工时,磨粒或微粉不是固结在一起,而是成游离状态,其传统加工方法是研磨和抛光。
5、浓度:超硬磨具中磨料的含量用浓度表示,它是指磨料层中每1cm3体积中所含的超硬磨料的重量,浓度越高,其含量越高。
6、超精密磨削:一般是指加工精度达到或高于0.1um,表面粗糙度小于Ra0.025um,是一种亚微米级的加工,并正向微米级发展。
7、镜面磨削:一般是指加工表面粗糙度达到Ra0.02—0.01um,表面光泽如镜的磨削方法,它比较强调表面粗糙度的要求,从精度和表面粗糙度相应和统一的观点来理解,应该认为镜面磨削是属于精密磨削和超精密磨削范畴。
8、离线检测:工件加工完毕后,从机床上取下,在机床旁或在检测室中进行检测。
9、在位检测:工件加工完毕后,在机床上不卸下工件的情况下进行检测。
10、在线监测:工件在加工过程中的同时进行检测。
11、误差补偿:在机械加工中出现的误差采用修正、校正、抵消、均化、钝化、分离等措施使误差减小或消除。
12、微细加工:微细加工技术是指制造微小尺寸(尺度)零件的生产加工技术。
13、好磨方向:高磨削率的方向;难磨方向,低磨削率的方向。
14、最小切削厚度:超精密切削实际达到的最小切削厚度。
15、空气净洁度:空气中含尘埃量的多少的程度。
16、修光刃:在精车刀中,刀尖与副切削刃之间的平直刀刃为修光刃。
解答题
1、 超精密切削时积屑瘤的生成规律和其对切削过程及加工表面粗糙度的影响。
答:当切削速度v较低时,积屑瘤高度最高,当切削速度>314m/min时,积屑瘤较小且趋于稳定。(低速切削时,切削温度低,较适于积屑瘤生长,且在低速时积屑瘤高度值比较稳定。在中速时高度值不稳定。切黄铜和纯铜,积屑瘤不稳定且比较小)
进给量f很小时,积屑瘤的高度h0较大,在f=5um/rh0最小,f值再增大时,h0值稍有增加,这种变化大概是由切削温度变化引起的。
背吃刀量ap<25um时,积屑瘤的高度h0变化不大,但在ap旱獭油大于25um后,积屑瘤高度h全部视频列播放表本站0将随ap值的增加而增加。(大概是由切削温度变化和积屑瘤底部粘附面积的变化造成)
积屑瘤越高,切削力越大。(鼻形积屑瘤前段的圆弧半径R大约为2—3um,较原来金刚石车刀的切削刃钝圆半径ra=0.2—0.3um大得多。由于超精密切削的切削层极薄,实际切削是由积屑瘤半径R起作用,这将导致切削力明显增加;积屑瘤存在时,它代替金刚石切削刃进行切削,积屑瘤和切屑间的摩擦及积屑瘤和已加工表面之间的摩擦都很严重,摩擦力很大,大大超过金刚石和这些材料之间的摩擦力,这导致切削力的增加;积屑瘤呈鼻形并自切削刃前伸出,这导致实际切削厚度超过名义值。超精密切削的切削厚度原来就甚小,增加切削厚度将使切削力明显增加)
积屑瘤越大,表面粗糙度越大。(超精密切削的积屑瘤呈鼻形,代替切削刃进行切削,积屑瘤和已加工表面剧烈摩擦,使表面粗糙度加大)
2、 超精密切削对刀具的要求?为什么单晶金刚石是被公认为理想的、不能替代的超精密切削的刀具材料?
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。
切削刃钝圆能磨得及其锋利,切削刃钝圆半径ra值极小,能实现超薄切削厚度。
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。
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。
天然单晶金刚石具有一系列优异的特性,如硬度极高、耐磨性和强度高、导热性能好、和有金属摩擦因数低、能磨出极锋利的切削刃等。因此虽然价格昂贵,但是被公认为…………
3、 超硬磨料砂轮磨削特点?
: 1)可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料,如陶瓷、玻璃等。
  2)磨削能力强,耐磨性好,寿命高,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
5)加工成本低
4、 为什么超精密机床大部分都采用空气轴承,它有哪些优缺点?
答:优点: 1)回转精度高、转速高,可达100,000r/min2)转动平稳、几乎没有振动,因为完全空气润滑。3)不发热、即使在高速下,温升很小,变形小。4)摩擦阻力小、寿命长,因为几乎没有摩擦。5)因为不使用油,不存在密封和泄露问题。6)可靠性高、维护保养方便。
镂空雕花    缺点:刚度低,承载能力不如液体静压轴承高,主要用于中、小型超精密加工机床
5、 超精密加工机床床身和导轨材料及其优缺点?
竖流式沉淀池
答:1)优质耐磨铸铁
        早期采用较多,工艺性好,可减振、热涨低
2)花岗岩
  优点: 尺寸稳定、热涨低、硬度高、可减振、不生锈
  缺点:公益性差、连接不便、吸潮
3)人造花岗岩
  花岗岩碎粒用树脂粘结而成,可铸造成形、吸湿性低、减振性强。
6、 超精密主轴有哪些驱动方式?各自的优缺点是什么?
答:1)电动机通过带传动驱动主轴
      优点:实现无级调速,使主轴尽可能和振动隔离
      缺点:无法应用在采用T型总体布局的超精密机床上
2)电动机通过柔性联轴器驱动主轴
  优点:方便实现无级调速,提高超精密机床主轴的回转精度
  缺点:主轴部件的轴向长度较大,使整个机床的尺寸加大
3)内装式同轴电动机驱动主轴
  优点:提高主轴回转精度、主轴箱的轴向长度缩短、主轴箱成为独立机构、移动方便,具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等
  缺点:电机发热,容易使主轴产生热变形
  解决措施:电机定子应采取强制通气冷却或定子外壳做成夹层,通恒温油或水冷却。
7、 微量进给装置应满足的要求:
1)精微进给和粗进给应分开,以提高微位移的精度、分辨力和稳定性。
2)运动部分必须是低摩擦和高稳定度的,以便实现很高的重复精度。
3)末级传动原件必须有很高的刚度,即夹金刚石刀具处必须是高刚度的。
4)微量进给机构内部连接必须是可靠连接,尽量采用整体结构或刚性联接,否则这微量进给机构很难实现很高的重复精度。
5)工艺性好,容易制造。
6)微量进给机构应具有好的动特性,即有高的频响。
7)微量进给机构应能实现微进给的自动控制。
8、试述研磨加工的机理和特点
答:在硬脆材料的研磨过程中,被加工材料的出去是依靠磨粒的滚轧作用和微切削作用,金属材料的研磨相当于普通切削和磨削的切削深度极小的状态。
特点:微量切削、按进化原理成形、多刃多向切削

本文发布于:2024-09-22 01:02:36,感谢您对本站的认可!

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