2022年2022年精密与超精密加工试题和答案 .pdf
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1、1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少?超精密加工包括哪些领域?答:精密与超精密加工的精度随着科学技术的发展不断提高,以目前的加工能力而言,精密加工的精度范围是0.11m,加工表面精度Ra 在 0.020.1m 之间。超精密加工的精度高于 0.1m,加工表面精度Ra 小于 0.01m。超精密加工领域:1)超精密切削,2)超精密磨削,3)超精密研磨和抛光。2.超精密切削对刀具有什么要求?天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削?答:超精密切削对刀具的要求:1)刀具刃口锋锐度刀具刃口能磨得极其锋锐,刃口圆弧半径 极小,能实现超薄切削厚度,减小切削表面弹性
2、恢复和表面变质层。与切削刃的加工方位有关,普通刀具530m,金刚石刀具10nm;从物理学的观点,刃口半径 有一极限。2)切削刃的粗糙度。切削时切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。普通刀刃的粗糙度Ry0.35 m,金刚石刀具刀刃的粗糙度Ry0.10.2 m,特殊情况Ry1nm,很难。3)极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量,保证长的刀具寿命。4)刀刃无缺陷,足够的强度,耐崩刃性能。5)化学亲和性小、与工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低,能得到极好的加工表面完整性。单晶金刚石硬度极高。自然界最硬的材料,比硬质合金的硬度高56 倍。摩擦系数低。除黑色金属外,与其它物质的亲和力小。能磨出极锋锐的刀
3、刃。最小刃口半径15nm。耐磨性好。比硬质合金高50100 倍。导热性能好,热膨胀系数小,刀具热变形小。因此,天然单晶金刚石被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削刀具。人造单晶金刚石已经开始用于超精密切削,但是价格仍然很昂贵。金刚石刀具不适宜切黑色金属,很脆,要避免振动而且价格昂贵,刃磨困难。人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃,切削刃钝圆半径很难达到 1m,它只能用于有色金属和非金属的精切,很难达到超精密镜面切削。立方氮化硼现在用于加工黑色金属,但还达不到精密镜面切削。3.超精密磨削主要用于加工哪些材料?为什么超精密磨削一般多采用超硬磨料砂轮?答:超精密磨削主要用于加工难加工材料,如各种高
4、硬度、高脆性金属材料,其中有硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等。这主要是由超硬磨料砂轮的特点决定的超精密磨削是一种极薄切削,切屑厚度极小,磨削深度可能小于晶粒的大小,磨削就在晶粒内进行,因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力,从而磨粒上所承受的剪切应力就急速地增加,可能接近被磨材料的剪切强度极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用,要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。普通磨料,在高温高压和高剪切应力的作用下,磨粒将会很快磨损或崩裂,以随机方式不断形成新切削刃,虽然使连续磨损成为可能,但得不到高精度低表面粗糙度的磨削质量。因此,在超精密磨削时,一般采用人造名师资料总结-精品资
5、料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 4 页 -金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。4.固结磨料加工和游离磨料加工各有什么特点?答:固结磨料研磨的特点: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、半导体材料、宝石、石材、硬质合金、耐热合金钢,以及铜铝等有色金属及其合金等。2)磨削能力强、耐磨性好、耐用度高,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,有锋利的刃口,耐磨性高,因此有较高切除率和磨削比。5)工件的受力易于分析。6)磨料的密度分布具有可控性7)加工成本低,加工效率高,工时少,综合成本低。
6、8)磨具修整困难。游离磨料研磨的特点:1)磨料散置于磨盘上,磨盘转速不能太高,以避免磨料飞溅,浪费磨料,因此加上效率低。2)磨料与从工件上磨下的碎屑混淆在一起,磨料不能充分发挥切削用,而且为提高加工效率过要经常将磨料与这些碎屑一起清洗掉,这既很费了能源、又浪费了磨料。3)磨料在磨盘上是随机分布的,只分布密度不均,造成对工件研磨切削量不均,工件面形精度不易控制;特别是磨料均工件间的相对运动具有随性,这也增加了工件面形精度的不确定因素,降低了加工精度的稳定性。4)在研磨加工过程中,磨料相互间既有作用力,又有相对运动,这造成了磨料之间产生切削作用,即磨料磨磨料,加重了磨料和能源的浪费。5)在研磨过程
7、小,大尺寸的磨料承受较大的压力,而小尺寸的磨料所受到的压力小,甚至不受压力,这使得大颗粒磨料切削深度大,产生的划痕深,影响表面质量,因此为提高工件表面质量,游离磨料研磨对磨料的尺寸均匀件要求较高。6)在研磨加工中要严格控制冷却液的流量,以避免冲走磨料,这使得冷却效果变差,容易引起工件升温,造成加工精度下降。7)在研磨过程中,磨盘产生的磨损影响加工工件的面形精度,这就要求经常修整磨盘,而修整磨散要求三个磨盘相万对研,既费事麻烦,又对上人操作技术水平要求高。8)为避免粗研中所用的大颗粒磨料被带到下道精研加工中,影响精研加工质量,要求各研磨工序间要对工件进ff 严格清洗。9)污染环境。10)工人劳动
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