精密和超精密加工技術(shù)期末考試題及答案

1、1、 八面體的單晶金剛石的晶體結(jié)構(gòu)包括晶軸、晶面、面網(wǎng)密度和面網(wǎng)距。晶面：通過原子中心的平面，即晶體中各種方位上的原子面。晶軸：與晶面垂直的軸面網(wǎng)密度（致密度） :面網(wǎng)單位面積上的原子數(shù)面網(wǎng)距：晶體面網(wǎng)之間的距離用解理現(xiàn)象解釋晶體的好磨難磨方向：解理現(xiàn)象是某些晶體特有的現(xiàn)象，晶體受到定向的機械力作用時，沿平行于某個平面平整的劈開的現(xiàn)象。解理發(fā)生的原因主要是因為111）面的寬的面間距是金剛石晶體中所有晶面間距中的最大的一個，并且其中的連接共價鍵數(shù)最少，只需擊破一個價鍵就可使其劈開。金剛石的解理現(xiàn)象即沿解理面（111）平整的劈開兩半，且金剛石的破碎和磨損都和解理現(xiàn)象直接有關(guān)。金剛石的耐磨性可用相對

2、磨削率來表示，對于金剛石研磨時，各晶面均有“好磨”和“難磨”方向。高磨削率方向稱為“好磨方向”，低磨削率方向稱為“難磨方向”。2、高速切削應(yīng)用場合，由哪些特點決定的？應(yīng)用場合：1）航空航天：由于有大量薄壁、細筋的大型輕合金整體構(gòu)件加工，高速切削，隨切削速度提高，切削力可減少30%以上，可以減少工件變形。鋁合金整體結(jié)構(gòu)件的高速切削，不再鉚接，省去了裝配工作；薄壁件加工等。2）模具業(yè)：高速切削可加工硬度HRC4565的淬硬鋼鐵件，如高速切削加工淬硬后的模具可減少甚至取代放電加工和磨削加工，滿足加工質(zhì)量的要求，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，大大降低制造成本。3）汽車工業(yè)：采用高速數(shù)控機床和高速加工中心組成高速柔

3、性生產(chǎn)線，實現(xiàn)多品種、中小批量的高效生產(chǎn)，高速切削使加工時間減少，切削效率提高35倍。加工成本可降低20-40。 4）儀器儀表：精密光學零件加工。轉(zhuǎn)速的提高，使切削系統(tǒng)的工作頻率遠離機床的低階固有頻率，加工中鱗刺、積屑瘤、加工硬化、殘余應(yīng)力等也受到抑制。因此，高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度，加工表面質(zhì)量可提高12等級。有利于減少加工零件的內(nèi)應(yīng)力和熱變形，也提高了加工精度。 這題有個簡單的答案 由于高速切削加工具有高生產(chǎn)效率，減少切削力，提高加工精度和表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本并且可加工高硬材料等許多優(yōu)點，已在汽車和摩托車制造業(yè)、模具業(yè)、軸承業(yè)、航空航天業(yè)、機床業(yè)、工程機械、石墨電極等行業(yè)中廣

4、泛應(yīng)用。3.從切削用量和刀具幾何結(jié)構(gòu)兩方面說明普通車刀加工外圓和超精密金剛石修光刀車外圓對被加工表面粗糙度精度的影響？切削用量 超精切削都采用很小的進給量，很高的切削速度，使加工表面的殘留面積高度減小，背吃刀量減少，表面殘留應(yīng)力也減少，減小工件的變形量都使得加工出的工件精度和表面質(zhì)量提高。普通車刀加工以加工效率和提高刀具壽命為主要參考方向，一般采用較大的背吃刀量和進給量，其次才是提高一定的切削速度，不利于粗糙度和精度的提高。幾何結(jié)構(gòu)：金剛石刀具為增加刀刃的強度，采用較大的刀具楔角，故刀具的前角、后角都取得較小，減小刀具的變形。有修光刃的金剛石車刀具有鋒銳的刀刃， 刃口鋒銳度對加工表面有一定的影

5、響，相同條件下（背吃刀量、進給量），更鋒銳的刀具切出的表面粗糙度更小，能夠獲得高精度加工表面。在超精密加工中，金剛石刀具的刃口粗糙度小，對加工表面粗糙度的影響比普通刀具小的多。4、電子束、離子束、激光束加工范圍和優(yōu)缺點？ 電子束：電子束束徑?。ㄗ钚≈睆娇蛇_0.01-0.05mm），而其長度可達束徑幾十倍，可加工微細深孔、窄縫。1) 材料適應(yīng)性廣（原則上各種材料均能加工），特別適用于加工特硬、難熔金屬和非金屬材料。2) 非接觸加工，無工具損耗；無切削力，加工時間極短，工件無變形。3) 加工速度高，切割1mm厚鋼板，速度可達240mm/min。4) 在真空中加工，無氧化，特別適于加工高純度半導體材

6、料和易氧化的金屬及合金。5) 加工設(shè)備較復(fù)雜，投資較大。多用于微細加工。離子束1) 是目前特種加工中最精密、最微細的加工。離子刻蝕可達納米級精度，離子鍍膜可控制在亞微米級精度，離子注入的深度和濃度亦可精確地控制。2) 在高真空中進行，污染少，特別適宜于對易氧化的金屬、合金和半導體材料進行加工。3) 離子束加工是靠離子轟擊材料表面的原子來實現(xiàn)的，是一種微觀作用，所以加工應(yīng)力和變形極小，適宜于對各種材料和低剛件零件進行加工。4) 主要應(yīng)用于刻蝕加工(如加工空氣軸承的溝槽，加工極薄材料等)、鍍膜加工(如在金屬或非金屬材料上鍍制金屬或非金屬材料)、注入加工(如某些特殊的半導體器件)等。激光束1) 加工

7、材料范圍廣，適用各種金屬/非金屬材料，高熔點材料，耐熱合金及陶瓷、金剛石等硬脆材料。 2) 加工性能好，工件可離開加工機進行加工，可透過透明材料加工，可在不易達到的狹小空間加工。3) 非接觸加工方式，熱變形小，加工精度較高。4) 可進行微細加工。激光聚焦直徑理論上可至1m以下，實際可實現(xiàn)0.01mm的小孔加工和窄縫切割。 5) 加工速度快，效率高。6) 激光加工不僅可以進行打孔和切割，也可進行焊接、熱處理等工作。7) 可控性好，易于自動控制。加工設(shè)備昂貴。 5、電火花加工中的極性效應(yīng)？加工中如何利用極性效應(yīng)來提高加工效率降低工具損耗？線切割加工一般采用什么極性加工，為什么？1) 電火花加工中，

8、把由于正負極性接法不同而蝕除速度不同的現(xiàn)象叫極性效應(yīng)。2)1 選擇電極的極性短脈寬精加工時，選正極性加工，將工件接正極；用長脈寬粗加工時，選負極性加工，將工件接負極。2 正確選擇電極的材料，選擇熔點高、沸點高的材料，選擇導熱性好的材料。常用石墨和純銅作電極材料。3 正確選擇脈寬等電極參數(shù)。4 利用加工過程中的吸附效應(yīng)來補償和減少電極所耗，炭黑膜通常只在正極上形成，工具應(yīng)接正極，損耗小。3) 線切割加工一般采用正極性加工。因工具電極是很小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)的范圍較小，屬中、精、正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。6、 金剛石刀具切削時積屑瘤的生成規(guī)律及其對切

9、削過程和粗糙度的影響？積屑瘤的生成規(guī)律：不管在多大的切削速度下都有積屑瘤生成，切削速度不同，積屑瘤的高度也不同。當切削速度較低時，積屑瘤高度較高，當切削速度達到一定值時，積屑瘤趨于穩(wěn)定，高度變化不大。在進給量很小時，積屑瘤的高度很大。在背吃刀量25m后，h0值將隨著背吃刀量的增加而增加。對切削過程的影響：對切削力的影響，積屑瘤高時切削力也大，積屑瘤小時切削力也小。與普通切削規(guī)律正好相反。而普通切削鋼時，積屑瘤可增加刀具的實際前角，故積屑瘤增大可使切削力下降。積屑瘤前端半徑比切削刃鈍圓半徑大很多倍，實際切削力由刃口半徑R起作用，切削力明顯增加。積屑瘤不穩(wěn)定還會造成震動，降低加工精度。對粗糙度的影響：積屑瘤高度大，表面粗糙度大，積屑瘤小，表面粗糙度小。積屑瘤與切削層和已加工表面間的摩擦力增大，切削力增大。實際切削厚度超過名義值，切削厚度增加。7、選擇合適的特種加工