《機(jī)械加工新發(fā)展》復(fù)習(xí)題

1、機(jī)械加工新發(fā)展復(fù)習(xí)題1.先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵/概念計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。2.先進(jìn)制造技術(shù)的主要內(nèi)容現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，先進(jìn)制造工藝，信息與自動(dòng)化技術(shù)，系統(tǒng)管理技術(shù)等。3.21世紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)的主要發(fā)展方向及發(fā)展趨勢(shì)精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化4.先進(jìn)制造工藝的主要內(nèi)容高效精密成形技術(shù)；高效高精度切削和磨削加工技術(shù)；表面技術(shù)；特種加工技術(shù)5.現(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)/特征高速化/高效化，高精密化，自動(dòng)化，復(fù)合化6.機(jī)械加工新技術(shù)的主要內(nèi)容通常指現(xiàn)代切削和磨削加工技術(shù)，包括加工機(jī)理和工藝；技術(shù)裝備（機(jī)床、刀具、

2、檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)等）。7.列表歸納常用復(fù)合加工方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。常用復(fù)合加工方法分類(lèi)及其優(yōu)缺點(diǎn)表加工方法主要能量來(lái)源及形式作用形式及符號(hào)優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍復(fù)合切削加工機(jī)械、聲、磁、熱能切削復(fù)合切削加工是以傳統(tǒng)的切削或磨削為主的復(fù)合加工：其投入少、容易實(shí)施，可獲得事半功倍的效果，具有很大的開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用前景，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者、企業(yè)界的高度重視。目前以超聲振動(dòng)切削、磁化切削、低(高)溫切削和磨削相結(jié)合等工藝方法應(yīng)用較多，在改善工件表面質(zhì)量、提高加工效率、擴(kuò)大加工范圍等方面，已獲得獨(dú)特而明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益復(fù)合電解加工電化學(xué)、機(jī)械能切蝕復(fù)合電解加工是利用電解作用與機(jī)械切削或磨削作用相結(jié)合面進(jìn)行加工的復(fù)合

3、加工。它比電解加工具有較好的加工精度和表面租極度，比機(jī)械切削(磨削)有較高的生產(chǎn)率。近來(lái)電解復(fù)合加工方面的研究一直比較活躍，而且比較成熟，經(jīng)常用于生產(chǎn)的主要有電解磨削、電解所磨、電解研磨光整加工等。超聲復(fù)合加工聲、電、熱能熔化、切蝕超聲加工的加工精度和表面粗糙度都比電火花、電解加工好，甚至一些電火花加工后的淬火鋼、硬質(zhì)合金沖模，最后還常用超聲拋磨進(jìn)行光整加工。但其生產(chǎn)率低，如果將超聲和電火花或電解等加工方法相結(jié)合進(jìn)行復(fù)合加工，將會(huì)有效地解決硬質(zhì)合金、耐熱合金等硬質(zhì)金屬材料超聲加工速度低，工具損耗大等問(wèn)題。電解電火花磨削加工聲、電、機(jī)械能離子轉(zhuǎn)移、熔化、切削（MEEC）電解電火花磨削加工是國(guó)外2

4、0世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)成功、并用于生產(chǎn)的一種復(fù)合加工新工藝。它是由機(jī)械磨削、電解加工、電火花加工復(fù)合的加工方法、又稱(chēng)(MEEC)法。通過(guò)求最佳加工條件，對(duì)工件施加最佳加工能量。以最大限度地發(fā)揮被復(fù)合加工方法的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)對(duì)MEEC法又作了重大改進(jìn)，派生出新的MEEC法。8.試述電解電火花磨削加工的特點(diǎn)及應(yīng)用答：電解電火花磨削加工是國(guó)外20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)成功、并用于生產(chǎn)的一種復(fù)合加工新工藝。它是由機(jī)械磨削、電解加工、電火花加工復(fù)合的加工方法、又稱(chēng)(MEEc)法。通過(guò)求最佳加工條件，對(duì)工件施加最佳加工能量。以最大限度地發(fā)揮被復(fù)合加工方法的優(yōu)點(diǎn)。MEEC法的特點(diǎn)與應(yīng)用：(1)MEEC法的電源有

5、兩種加工方式，可根據(jù)不同的工件狀態(tài)進(jìn)行選擇。在每種加工方式下可設(shè)定工件的加工條件(直流、交流，最大電壓、電流等)，還可以進(jìn)行通電、輸出水平的微調(diào)。MEEC的工作液應(yīng)為低濃度的特殊電解液，可發(fā)揮電解、放電、機(jī)械磨削時(shí)的潤(rùn)滑作用而且對(duì)機(jī)床無(wú)腐蝕。(2)具有高速、高精度的加工效果，對(duì)硬脆、難切削材料亦能如此。(3)工件被加工后，無(wú)機(jī)械損傷，不產(chǎn)生材料物理機(jī)械性能降低的變質(zhì)層。(4)MEEC法可用于切割、成形研磨、平面研磨、圓柱研磨及用薄片砂輪切割窄槽。被加工對(duì)象的材料，除各種鋼鐵外還可以加工軟硅鋁磁性合金、硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、立方氮化硼燒結(jié)體、玻璃、導(dǎo)電或不導(dǎo)電陶瓷等難切削材料。9.試述超聲振動(dòng)切

6、削的基本原理和特點(diǎn)超聲振動(dòng)切削的基本原理：當(dāng)啟動(dòng)超聲波發(fā)生器磁化電源時(shí)，供給鎳磁致伸縮式換能器一定的超聲頻電流及磁化用直流電流，在換能器線圈內(nèi)產(chǎn)生交變的超聲頻磁場(chǎng)和恒定的極化磁場(chǎng)，便換能器產(chǎn)生同頻的縱向機(jī)械振動(dòng)能，同時(shí)傳遞給變幅桿，并將振幅放大到預(yù)定值，推動(dòng)諧振刀桿進(jìn)行振動(dòng)切削。換能器、變幅桿、刀桿均與發(fā)生器輸出的超聲電頻率處于諧振狀態(tài)，形成一個(gè)諧振系統(tǒng)，其固定點(diǎn)都應(yīng)在位移節(jié)點(diǎn)上。其特點(diǎn)：A、切削力小、切削功率消耗低。B、工件加工精度高、表面粗糙度低C、刀具壽命高。D、加工范圍廣E生產(chǎn)率高。10.試述復(fù)合加工發(fā)展的趨勢(shì)。答：特種加工可以解決傳統(tǒng)加工難以或無(wú)法加工的難題，在加工范圍、加工質(zhì)量、生

7、產(chǎn)效率等方向。顯示了許多優(yōu)越性和獨(dú)到之處。但是，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料的應(yīng)用，國(guó)防、航空、尖端工業(yè)生產(chǎn)的需求向其提出更新的問(wèn)題有許多問(wèn)題是不能用一種加工手段所解決的。人們既不能一味追求“以柔克剛”，發(fā)展某種特種加工方法；也不應(yīng)排斥“以硬對(duì)柔”的某些特點(diǎn)；而應(yīng)從加工的可能性、方便性、經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考試，探索研究新的加工方法。復(fù)合加工正是在這種前提下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。目前，復(fù)合加工主要從以下三個(gè)方向發(fā)展：(1)以滿(mǎn)足工件加工尺寸精度、表面粗糙度或其它表面質(zhì)量方面的要求為目的，去發(fā)展已有的加工方法組合新的復(fù)合加工方式；(2)以提高生產(chǎn)率和擴(kuò)大加工范圍為目的發(fā)展復(fù)合加工；(3)環(huán)境問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)性問(wèn)

8、題也會(huì)限制一部分加工方法的使用發(fā)展。11.試述復(fù)合電解磨削的特點(diǎn)復(fù)合電解磨削與機(jī)械磨削及電解加工相比，具有以下特點(diǎn)：a加工范圍廣、加工效率高。由于主要是電解作用和工程材料的機(jī)械性能關(guān)系不大，因此，只要選擇合適的電解液就可以用來(lái)加工任何高硬度、高韌性的金屬材料。加工硬質(zhì)合金時(shí)，與普通的金剛石砂輪磨削相比，電解磨削的加工效率要高35倍。b工件的加工精度和表面質(zhì)量高。由于砂輪只起刮除陽(yáng)極薄膜的作用，磨削力和磨削熱都很小。不會(huì)產(chǎn)生磨削裂紋和燒傷現(xiàn)象，因而能提高加工表面質(zhì)量和加工精度，一般表面粗糙度可憂于Ra0.16m。c砂輪的磨損量小。普通刃磨時(shí)，碳化硅砂輪磨削硬質(zhì)合金其磨損量為硬質(zhì)合金質(zhì)量的16倍，

9、電解磨削時(shí)僅為硬質(zhì)合金切除量的50100；與普通金剛石砂輪磨削相比，電解磨削砂輪的損耗速度僅為他們的l5110，可顯著降低成本。d對(duì)機(jī)床、工具腐蝕相對(duì)較小。由于電解磨削是靠砂輪磨粒來(lái)刮除具有一定硬度和粘度的陽(yáng)極鈍化膜，由此電解液中不能含有活化能力很強(qiáng)的活性離子(如C1離子)，一般使用腐蝕能力較弱的NaNO3、NaNO2等為主的電解液，以提高電解成形精度和有利于機(jī)床、工具的防銹、防蝕。12.電解研磨復(fù)合拋光的基本原理和特點(diǎn)電解研磨復(fù)合拋光是把電解加工與機(jī)械研磨結(jié)合在一起構(gòu)成一種新的加工方法。如圖所示。電解研磨拋光加工采用鈍化型電解液，利用機(jī)械研磨能去除表面微觀不平度各高點(diǎn)的鈍化膜，使其露出基體金

10、屬并再次形成新的鈍化膜實(shí)現(xiàn)表面的鏡面加工。電解研磨按磨料是否穩(wěn)固在彈性合成無(wú)紡布上可分為固定磨粒加工和流動(dòng)磨粒加工兩種。固定磨粒加工是將磨粒粘在無(wú)紡布上之后包覆在工具陰極上，無(wú)紡布的厚度即為電解間隙。當(dāng)工具陰極與工件表面充滿(mǎn)電解液并具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件表面將依次被電解，形成純化膜，同時(shí)，受到磨粒的研磨作用，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。流動(dòng)磨粒電解研磨加工時(shí)工具陰極只包括彈性大紡布，極細(xì)的磨粒則懸浮在電解液中。因此，磨粒研磨軌跡就更加雜亂而無(wú)規(guī)律，這正是獲得鏡面的主要原因。13.實(shí)現(xiàn)高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)的必要條件有哪些？高速主軸系統(tǒng)和電主軸；高速直線驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)；高速切削刀具技術(shù)及其系統(tǒng)；高性能數(shù)控和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

11、；高效冷卻系統(tǒng)；安全裝置與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)；方便可靠的換刀裝置；高阻尼和高剛度的機(jī)床床體結(jié)構(gòu)；良好的動(dòng)態(tài)特性和熱特性。14.如何理解高速切削？高速切削加工中，材料去除率、切削力和刀具耐用度隨切削速度改變的變化趨勢(shì)各有何特點(diǎn)？高速切削是指切削速度及進(jìn)給速度高出普通切削加工范圍下切削速度及進(jìn)給速度的510倍的工藝方法。15.高速主軸的結(jié)構(gòu)單元有哪些，目前采用的高速主軸軸承有哪些？高速主軸的結(jié)構(gòu)單元：電主軸、軸承及其潤(rùn)滑單元、電主軸的冷卻及動(dòng)平衡單元。高速主軸軸承：滾珠軸承、空氣靜壓軸承、液體動(dòng)靜壓軸承、磁懸浮軸承。16.什么是雙定位式刀柄，它有何特點(diǎn)？列舉3種具有代表性的雙定位式刀柄。雙定位式刀柄是指

12、采用主軸錐面和主軸端面同時(shí)定位，刀柄通過(guò)錐面定心，同時(shí)主軸端面和刀柄凸緣的端面緊靠。雙定位式刀柄安裝的重復(fù)精度高（軸向達(dá)1m）；在高速離心力的作用下，刀柄會(huì)牢固鎖緊，徑向跳動(dòng)小于5m，可保持高的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度；適合高速切削加工。代表性的雙定位式刀柄：HSK、KM、BIG、PLUS17.高速機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有何要求？高速直線驅(qū)動(dòng)進(jìn)給單元由哪幾部分組成？高速機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求：進(jìn)給速度高，最大達(dá)60m/min或更高；加速度大，最大加速度達(dá)110g；動(dòng)態(tài)性能好，能夠?qū)崿F(xiàn)快速伺服控制和誤差補(bǔ)償，有高的定位精度和剛度。高速直線驅(qū)動(dòng)進(jìn)給單元組成：直線電機(jī)、工作臺(tái)、滾動(dòng)導(dǎo)軌、精密測(cè)量反饋系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)。18.

13、提高加工精度的意義有哪些可提高產(chǎn)品和零件的性能和質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性、小型化程度、互換性、自動(dòng)化裝配效率。19.超精密加工的概念加工精度在0.10.01mm，表面粗糙度Ra值在0.010.001mm以?xún)?nèi)的加工屬于超精密加工。20.超精密加工的關(guān)鍵技術(shù)？超精密加工工具、超精密加工設(shè)備、超精密加工檢測(cè)與誤差補(bǔ)償、超精密加工工作環(huán)境。21.超精密加工對(duì)工作環(huán)境的要求？恒溫、恒濕、防振、超凈。22.常見(jiàn)的超精密機(jī)械加工刀具（1）金剛石刀具及其超精密刃磨；（2）金剛石微粉砂輪及其修整。23.納米級(jí)測(cè)量技術(shù)主要有哪些（1）光干涉測(cè)量技術(shù)。如雙頻激光干涉測(cè)量、激光外差干涉測(cè)量、X射線干涉測(cè)量、衍射光柵尺測(cè)量

14、。（2）掃描顯微測(cè)量技術(shù)。如掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、磁力顯微鏡（MFM）、激光力顯微鏡（LFM）、靜電力顯微鏡（EFM）、光子掃描隧道顯微鏡（PSTM）。24.微細(xì)/納米加工技術(shù)的內(nèi)涵及工藝方法微細(xì)加工是指 制造超微小尺寸零件 的加工技術(shù)。納米技術(shù)是指涉及具有下列幾個(gè)關(guān)鍵特征的材料與系統(tǒng)。第一，它們必須至少有一個(gè)維具有1納米到100納米的尺度。第二，它們的設(shè)計(jì)過(guò)程必須體現(xiàn)微觀操控的能力，即能夠從根本上左右分子尺度的結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)。第三，它們能夠組合起來(lái)形成更大的結(jié)構(gòu)。目前進(jìn)行納米加工的手段主要是運(yùn)用SPM技術(shù)，其中的STM是利用量子力學(xué)所揭示的隧道效應(yīng)來(lái)完成

15、對(duì)導(dǎo)電樣品的加工，而AFM則更適合不導(dǎo)電樣品的加工。25.掃描隧道顯微鏡的工作原理及測(cè)量模式工作原理：STM工作原理基于量子力學(xué)的隧道效應(yīng)。當(dāng)兩電極之間距離縮小到1nm時(shí)，由于粒子波動(dòng)性，電流會(huì)在外加電場(chǎng)作用下，穿過(guò)絕緣勢(shì)壘，從一個(gè)電極流向另一個(gè)電極。當(dāng)一個(gè)電極為非常尖銳的探針時(shí)，由于尖端放電使隧道電流加大。探針與試件表面距離d對(duì)隧道電流密度非常敏感是STM的基礎(chǔ)。兩種測(cè)量模式：（1）等高測(cè)量模式探針以不變高度在試件表面掃描，隧道電流隨試件表面起伏而變化，從而得到試件表面形貌信息。（2）恒電流測(cè)量模式探針在試件表面掃描，使用反饋電路驅(qū)動(dòng)探針，使探針與試件表面之間距離（隧道間隙）不變。此時(shí)探針移

16、動(dòng)直接描繪了試件表面形貌。此種測(cè)量模式隧道電流對(duì)隧道間隙的敏感性轉(zhuǎn)移到反饋電路驅(qū)動(dòng)電壓與位移之間的關(guān)系上，避免了非線性，提高了測(cè)量精度和測(cè)量范圍。26.原子力顯微鏡的工作原理及測(cè)量模式工作原理：當(dāng)兩原子間距離縮小到原子級(jí)時(shí)，原子間作用力顯示出來(lái)，造成兩原子勢(shì)壘高度降低，兩者之間產(chǎn)生吸引力。而當(dāng)兩原子間距離繼續(xù)縮小至原子直徑時(shí)，由于原子間電子云的不相容性，兩者之間又產(chǎn)生排斥力。兩種測(cè)量模式：（1）接觸式探針針尖與試件表面距離0.5nm，利用原子間的排斥力。由于分辨率高，目前采用較多。其工作時(shí)保持探針與被測(cè)表面間的原子排斥力一定，探針掃描時(shí)的垂直位移即反映被測(cè)表面形貌。（1）非接觸式探針針尖與試件

17、表面距離為0.51nm，利用原子間的吸引力工作。27.從單顆磨粒平均切厚公式出發(fā)，分別解析高速磨削與緩進(jìn)給深切磨削提高磨削效率的機(jī)制。答：其中：vs，vw砂輪線速度，工件速度； ap，ds砂輪切深，砂輪直徑； ls砂輪與工件接觸弧長(zhǎng)； Nd單位圓周長(zhǎng)度上的動(dòng)態(tài)有效磨粒數(shù)。高速磨削：提高砂輪線速度，單位時(shí)間內(nèi)參與切削的磨粒數(shù)增加。保持單顆磨粒平均切厚不變，則工件進(jìn)給速度相應(yīng)提高，材料去除率相應(yīng)提高。緩進(jìn)給深切磨削：若選擇砂輪切深使之提高n倍，則原則上只需將工件進(jìn)給速度減小倍，即可保持單顆磨粒的平均切厚不變。而此時(shí)材料去除率可以提高倍28.從結(jié)合劑、制作工藝、氣孔、結(jié)合強(qiáng)度、修整難易的角度分析各類(lèi)

18、金剛石工具的主要特點(diǎn)。答：多 層單 層樹(shù)脂結(jié)合劑工具陶瓷結(jié)合劑工具金屬結(jié)合劑工具電鍍工具釬焊工具結(jié) 合 劑樹(shù)脂 陶瓷 金屬(金屬)金屬制作工藝 熱壓固化 高溫?zé)Y(jié) 粉末冶金 常溫電鍍 高溫釬焊 氣 孔 無(wú)有無(wú)結(jié)合強(qiáng)度 不高 高 高 不高 高 修 整 困難，整形后尚須修銳容易 困難，整形后尚須修銳 無(wú)需修整 無(wú)需修整 其 它 不耐溫，易老化 耐溫，耐腐蝕 耐溫，導(dǎo)熱性好 磨料出露高度約2030% 磨料出露高度達(dá)7080% 29.簡(jiǎn)述高效深切磨削工藝的主要特點(diǎn)。答：以高砂輪線速度（80200m/min）、高進(jìn)給速度（0.510m/min）和大切深（0.130mm）為主要特征的高效深切磨削技術(shù)是近幾年才興起的一項(xiàng)新技術(shù)，其即可提高加工效率，又可提高工件表面質(zhì)量。30.簡(jiǎn)述砂帶磨削工藝的主要特點(diǎn)。答：設(shè)備簡(jiǎn)單；生產(chǎn)效率高，約為銑削的10倍；加工質(zhì)量和精度好；砂帶具有一定的柔曲性，可磨削復(fù)雜型面。31.簡(jiǎn)述緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削對(duì)機(jī)床及工具的要求。答：需大功率磨頭。由于緩進(jìn)給磨削時(shí)金屬去除量大，因此相比與普通磨削需要具有較大功率的磨頭；降低機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給量。緩進(jìn)給磨削要求進(jìn)