精密和超精密加工技术复习

第十章
扫描隧道显微镜(简称STM)可以有两种测量模式,等高测量模式和恒电流测量模式。
第一章
第一节
弯头制作1.我国的机械制造工业近年来获得飞速的发展,现在已是世界制造大国,制造规模已经世界第4位,仅次于美国,日本和德国。虽机电产品出口不少,但高技术机电产品仍依赖进口,还不是制造强国,和某些发达国家相比,仍有相当大的差距。主要表现在两个发展方向上:(1)一个是自动化制造技术,以CAD/CAM一体化,FMS,并行工程和敏捷制造为代表:(2)另一个是精密和超精密加工,以超精密加工为代表。
裤衩裙2.当代的精密工程,细微工程和纳米技术是现代制造技术的前沿,也是明天技术的基础。
3.通常将加工精度在0.1~1um,加工表面粗糙度Ra在0.02~0.1 um之间的加工方法称为精密加工而将加工精度高于0.1 um,加工表面粗糙度Ra小于0.1 um之间的加工方法称为超精密加工。
4.现代机械工业之所以致力于提高加工精度,其主要的原因在于:提高制造精度后提高产品的性能和质量,提高其稳定性和可靠性:促进产品的小型化;增强零件的互换性,提高装配生产率,并促进自动化装配。
5.精密工程正向其终极目标—原子级精度的加工逼近,也就是做到“移动原子”。(最终目标原子级—nm)
第二节
1.超精密切削加工已不再是一种孤立的加工方法和单纯的工艺问题,而成为一项包含内容极其广泛的系统工程。实现超精切削加工,不仅需要超精密的机床设备和刀具,也需要超稳定的环境条件,还需要运用计算机技术进行实时检测,反馈补偿。只有将各个领域的技术成就集结起来,才有可能实现超精密切削加工。
2.金刚石刀具的超精密切削加工技术,主要应用于两个方面:单件的大型超精密零件的切削加工和大量生产的中小型零件的超精密切削技术。
3.超精密加工是一项内容广泛的新技术,它的加工精度和表面质量是由所使用的超精密机
床设备,金刚石刀具,切削加工工艺,计量和误差补偿技术,操作者的技术水平,环境支持条件等多种因素影响的综合结果。
4.简述DTM-3和LODTM机床原理:A该机床采用空气轴承主轴和高压液体静压主轴,刚度高,动态性能好。B为实现超精密位置的确定,采用了精密数字伺服方式,控制部分为内装式CNC装置和激光干涉测长仪,实现随机测量定位。C为了事现刀具的微量进给,在DC伺服机构内装有压电式微位移机构,可实现nm级微位移。D该车床采用了恒温油淋浴系统,油温控制在(20+ -0.0005)摄氏度,消除了加工中的热变形E该车床采用了压电晶体误差补偿技术,使加工精度达到0.025 um。F该车床可用于加工平面,球面和非球面,用于加工激光核聚变工程的零件,红外线装置用零件以及 大型天体望远镜。
5.工件材料对超精密切削有重要影响。其主要原因有:1表面出现不纯物,造成不规则的空穴和划伤;2结晶的晶面出现阶梯;3加工工件有残留变形和残留应力;4对金刚石刀具的亲和性,产生粘接现象等;5由于晶体材料的各向异性,影响切削变形和加工表面质量。
6.超精密加工要求测量精度比加工精度高一个数量级。(母系原则)
7.超精密测量技术的开发必须与超精密加工技术的开发保持同步。目前超精密测量仪正向高分辨率,高精度和高可靠性的方向发展。
8.超精密加工中的测量,应包括机床超精密部件运动精度的检测和加工精度的直接检测。
10.参考国外精密加工技术的经验和我国实际情况,如果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开发,在生产中稳定微米级加工,扩大应用亚微米加工技术,并开始纳米级加工的实验研究。
第二章
第一节
1. 用金刚石刀具进行超精密切削,用于加工铝合金,无氧铜,黄铜,非电解镍等有金属和某些非金属材料。
第二节
1.天然单晶金刚石刀具用于超紧密切削,破损或磨损而不能继续使用的标志为(加工表面
粗糙度超过规定值)。金刚石刀具的寿命平时以其(切削路程)的长度计。如切削条件正常,金刚石刀具的耐用度可达数百千米。
第四节
1.切削速度的变化将影响切削变形,将影响加工表面的粗糙度和变质层,但在常用的超精密切削速度范围内对加工表面粗糙度的影响并不显著。
2.为减小加工表面粗糙度值,超精切削都采用很小的进给量,刀具制成带修光刃。
3.超精密加工时用的单晶金刚石刀具,有做成直线修光刃的,也有做成圆弧刃的,直线刃刀具制造容易,国内用的较多。刀具有直线修光刃的,可减少残留面积,减少加工表面的粗糙度值。
4. 对有修光刃的金刚石车刀,加工时需要精确对刀,使修光刃和进给方向一致。生产中常使用对刀显微镜来精确对刀。
5.使用圆弧刃车刀时仍可切出高质量的超光滑表面。使用圆弧刃车刀时对刀使用方便,但刀具制造较复杂。
第七节
1. 大颗粒人造单晶金刚石是在超高压(500MPa)高温(1300摄氏度)下由子晶生长而成。
止推片2. 按晶体学原理,6方晶系的金刚石晶体有3个主要晶面:(100),(111),(110)。
第八节
1.金刚石晶体磨削率有各向异性:摩擦因数随金刚石晶面不同,研磨方向不同而有明显差别:1)研磨金刚石晶体时,(110)晶面摩擦因数最大,(100)晶面次之,(111)晶面最小。2)晶面的摩擦因数随摩擦方向不同而有明显差别。(100)晶面有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。北虫草菌种
2.金刚石晶体研磨时,各晶面各方向摩擦因数的变化规律和研磨时磨削率的变化规律非常一致,摩擦因数高时磨削率亦高,摩擦因数低时磨削率亦低,摩擦因数曲线的波峰方向即是磨削率最高的“好磨方向”;摩擦因数曲线的波谷方向即是磨削率最高的“难磨方向”;
3.研磨金刚石晶体时可以根据摩擦力的大小出所磨晶面的好磨方向。
4.金刚石晶体研磨时摩擦因数大,说明该方向金刚石表层易于微观破损去除,消耗的能量大。
第十一节
1. 机械夹固。这种夹固方式需将金刚石的底面和加压面磨平,用压板加压固定在小刀头上。用这种方式固定时,需要较大颗粒的金刚石。
2. 用粉末冶金固定。将金刚石放在合金粉末中,经加压在真空中烧结,使金刚石固定在小刀头内。这种固定方法可以用较小颗粒的金刚石,对金刚石的使用较为经济。
3. 金刚石刀具的精研与下列参数有关。;1)研磨粒度2)研磨盘质量3)研磨方向4)精抛 浸泡是研磨时让金刚石垂直于研磨方向的法向运动,以除去磨痕。金刚石刀具的最后精抛,对道具的研磨质量影响很大。精抛操作通常是用人工进行。
第三章
车辆排队长度第一节
名词解释
1精密和超精密砂轮磨削:精密砂轮磨削是利用精细修整的粒度为60#~80#砂轮进行磨削,其加工精度可达1um,表面粗糙度可达Ra0.025um. 超精密砂轮磨削是利用经过精细修整的粒度为W40~W50的砂轮进行磨削,可以获得加工精度为0.1um,表面粗糙度为Ra0.025~Ra0.008um的加工表面,其中超硬微粉砂轮超精密磨削已应用比较广泛。
2.精密和超精密砂带磨削:利用粒度为W63~W28的砂带可进行精密砂带磨削,其加工精度可达1um,表面粗糙度可达0.025um。利用粒度为W28~W3的砂带可进行超精密砂带磨削,其加工精度可达0.1um,表面粗糙度可达Ra0.025~Ra0.008um。
动静压主轴
3.涂覆磨具的制造方法有重力落沙法,涂敷法和静电植砂法等。
4.重力落砂法:现将粘接剂均匀涂敷在基底上,再靠重力将沙粒均匀地喷洒在涂层上,经烘干去除浮面砂粒即成卷状砂带,裁剪后可制成涂敷磨具产品。
5.静电植砂法:砂带通过60000V的两个基板之间,利用静电作用将砂粒吸附在涂胶的基底上,这种方法由于静电作用,使砂粒尖端朝上,因此砂带切削性强,等高性好,加工质量
好,受到广泛采用。
第三节
1.超硬磨料砂轮磨削的共同特点:1)可以来加工各种硬度,高脆性金属材料和金属材料,如陶瓷,玻璃,半导体材料,宝石,铜铝等有金属及其合金,耐热合金钢等。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。
2.车削法:用单粒天然金刚石笔,聚晶金刚石笔,修整片等车削金刚石砂轮以达到修整目的。这种方法的修整精度和效率都比较高,但修整后的砂轮表面平滑,切削能力低。
3.磨削法:用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进行修整。
4.研磨法主要用来修整砂轮端面,将超硬磨料砂轮端面置于铸铁平台上,用碳化硅等游离磨料进行手工研磨,效率高,劳动量大。
5.磨削液的作用:合理使用磨削液,可降低磨削温度,减少磨削力,改善磨削表面质量,提高磨削效率和砂轮使用寿命。
6.磨削液的基本性能有润滑性能,冷却性能,和清洗性能,根据不同磨削情况的要求尚有渗透性,防锈性,防腐性,消泡性,防火性,切削性和极压性等。极压性是指磨削液与金属表面起作用,形成一层牢固的润滑膜,在磨削区域的高压下由良好的润滑和抗粘着性能。
第五节
1.砂带制作时,用静电植砂法易于使磨粒有方向性,同时磨粒的切削刃间隔长,摩擦生热少,散热时间长,切屑不易堵塞,力,热作用小,有较好的切削性,有效的减少了工作变形和表面烧伤。对于开式砂带磨削,由于不断有新磨粒进入磨削区,钝化的磨粒不断退出磨削区,磨削条件稳定,切削性能更好。工件的尺寸精度可达5~0.5um,平面度可达1um。砂带磨削又有“冷态”磨削之称。
2.砂带磨削效率高,可以与铣削和砂轮磨削媲美,强力砂带磨削的效率可为铣削的10倍,普通砂轮磨削的5倍。砂带磨削无需修整,磨削比(切除工件质量与磨料磨损之比)可高达300:1甚至400:1,而砂轮磨削一般只有30:1.砂带磨削方法早已有之,由于基底材料强度和磨粒与基底的粘接强度有了极大的提高,才使得砂带磨削焕发新生,因此有“高效”磨削之称。
第四章
第三节
1. 液体静压轴承常用的油压为0.6~1MPa,压力油通过节流孔进入轴承偶合面间的油腔,使轴在轴套内悬浮,不产生固体摩擦。当轴受力偏歪时,偶合面间泄油的间隙改变,造成相对油腔中油压不等,这油的压力差将推动轴回向原来的中心位置。液体静压轴承可达到较高的刚度。液体静压推力轴承,一般由两个相对的止推面做在轴的同一端,这是因为液体静压轴承工作时常产生较大的温升,如两个相对的止推面分别做在轴的两端,当温度升高时轴的长度增加,造成推力轴承间隙的明显变化,使轴承的刚度和承载能力显著下降。

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