精密与特种加工知识点
精密与特种加工知识点
概论1.特种加工：是指利用机，光，电，声，热，化学，磁，原子能等能源来进行加工的非传统加工方法。
2.特种加工特点：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除材料2.工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，如激光加工，电子束加工等，根本不需要任何工具3.在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的切削力作用，工件不承受切削力，特别适合加工低刚度零件。
第二章金刚石刀具精密切削加工1.超精密加工难度：1.工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制2.工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响3.去除层越薄，被加工表面受到的切削力越大，材料就越不易去除。
2.超精密加工按加工方式分为（切削加工，磨料加工，特种加工，复合加工）；加工方法的机理（去除加工，结合加工，变形加工）3.超精密加工实现条件：1.超精密加工的机理与工艺方法2.工艺装备3.工具4.工件材料5.精密测量及误差补偿技术6.工作环境条件等4.超精密加工对机床要求：1.高精度2.高刚度3.高稳定性4.高自动化5.主轴：液体静压轴承，空气静压轴承6.主轴驱动方式：柔性联轴器驱动，内装式同轴电动机驱动7.导轨结构形式：燕尾型，平面行，V-平面型，双V型。
8.微量进给装置：压电和电致伸缩式进给装置，摩擦驱动装置9.金刚石具有各向异性和解离现象。
解离现象：指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行与某个平面平整的劈开的现象。
10、金刚石在小刀头上的固定方法：①机械固定。
②用粉末冶金固定。
③使用粘结或钎焊固定。
三1、精密与超精密磨料加工：固结磨料加工、游离磨料加工固结磨料加工：固结磨具、涂覆磨具游离磨料加工：精密研磨、精密抛光2、精密磨削主要是依靠砂轮具有微刃性和等高性的磨料实现的。
3、精密磨削机理①微刃的微切削作用②微刃的等高切削作用③微刃的滑挤、摩擦、抛光第四章、1、电火花加工机理：基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工。
精密与特种加工
精密与超精密加工1什么是精密与超精密加工？目前在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握的加工精度是1微米。
与此相应，通常将加工精度在0.1~1微米、加工表面粗糙度Ra 在0.02~0.1微米之间的加工方法称为精密加工；而将加工精度高于0.1微米、加工表面粗糙度Ra 小于0.01微米的加工方法称为超精密加工。
2积屑瘤对切削力的影响规律；能够画出积屑瘤的模型；会解释积屑瘤产生规律的原因 规律：积屑瘤高时切削力大，积屑瘤小时切削力也小，和普通切削钢时的规律正好相反。
普通切削切钢时，积屑瘤可增加刀具的前角，故积屑瘤增大可使切削力下降，但是超精密切削时积屑瘤增大反而使切削力增大； 模型如图；产生原因：1）积屑瘤前端R 大约2～3μm ，实际切削力由积屑瘤刃口半径R 起作用，切削力明显增加 。
2）积屑瘤与切削层和已加工表面间的摩擦力增大，切削力增大。
3）实际切削厚度超过名义值，切削厚度增加 ，切削力增加。
3会画金刚石晶体三个面的原子分布图、面网距、面网密度的计算。
100晶面 110晶面 111晶面面积=面积=面积=原子数4x1/4+1=2 原子数 4x1/4+2x1/2+2=4 原子数3x1/6+3x1/2=2 面网密度 面网密度 面网密度面网距 面网距 面网距22D 2D 2/32D 2/2D 22/4D 223/4)2/3/(2D D4理解掌握我国采用哪个晶面作为前后刀面；为什么？应考虑因素：刀具耐磨性好；刀刃微观强度高，不易产生微观崩刃；刀具和被加工材料间摩擦系数低，使切削变形小，加工表面质量高；制造研磨容易。
选用（100）晶面的原因：（111）不适合作前后面。
推荐采用（100）晶面作金刚石刀具的前后面，理由如下：1)（100）晶面的耐磨性高于（110）晶面；2 )（100）晶面的微观破损强度高于（110）晶面，（100）晶面受载荷时的破损机率比（110）晶面低很多；3 ) （100）晶面和有色金属之间的摩擦系数要低于（110）晶面的摩擦系数。
精密与特种加工知识点总结精炼版
实现精密与超精密加工的基本条件；精密加工机床，金刚石刀具，精密切削机理及变化规律，稳定的加工环境，误差补偿技术，精密测量技术。
超精密机床特征：1.高精度2.高刚度3.高稳定性4.高自动性超精密机床的关键部件及其系统：精密主轴部件，床身和精密导轨，超精密运动驱动部件，超精密微量进给装置，超精密运动检测系统，超精密数控系统。
为实现精密-刀具要求：1.极高的硬度、耐磨性、弹性模量以保证刀具的寿命、尺寸、耐用度2.刃口能磨的及其锋锐、刃口半径极小，能实现超薄切削3.刀刃无缺陷，切削时刃形将附印在加工表面上，能得到超光滑镜面4.和工件的抗粘结性能好、化学亲和性小、摩擦系数低能得到极好的加工表面完整性金刚石特性：如硬度极高、耐磨性和强度高，导热性能好，和有色金属摩擦系数低，能磨出极锋锐的刀刃口，因此虽然其价格昂贵，仍被一致公认为理想的不能替换的超精密切削材料建议选用（100）晶面的理由：1.（100）晶面的耐磨性明显高；2.（100）晶面的微观破损强度要高；3.（100）晶面和有色金属之间的摩擦因数要低。
金刚石定向方法：人工目测定向，X射线定向，激光定向。
--减少机床振动的措施：1.各运动部件都经过精密动平衡，消灭或减少机床内部的震源2.提高机床的抗振性 3.在机床结构的易振部分人为的加入阻尼减少振动 4.使用振动衰减能力强的材料，制造机床的结构件5.机床尽量远离振源6.使用空气隔振垫。
7.机床采用单独地基金刚石刀具的磨损：机械磨损（常见）、破损(裂纹、碎裂、解理)、碳化磨损刀具磨损的三个阶段：初期磨损阶段、正常--、急剧--刀具的磨钝标准：工艺磨损极限∆g、合理磨损极限∆h刀具寿命：刀具由开始切削到磨钝为止的切削总时间成为刀具寿命，它代表刀具磨损的快慢程度，金刚石刀具寿命平时以其切削路径的长度表示毛刺的定义：在切削加工中，被切削层材料在刀具前面和切削刃的作用下，超出工件理想尺寸的多余材料。
--毛刺的影响：1)影响工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度 2）影响下道加工工序定位 3）影响工件的测量精度 4）影响装配质量甚至无法进行正常装配 5）影响操作者安全 6）影响工件表面美观度切削方向毛刺的形成：正常切削、挠曲变形、弹性效应、继续切削、剪断分离切削方向亏缺：正常切削、挠曲变形、产生裂纹、推挤过切、剪断分离影响毛刺生成及变化的主要因素：工件材料的性质、刀具的几何参数、切削用量、切削加工方式、被加工工件终端的支撑刚度控制毛刺的基本原则：精度原则为上策、效率--为中、位置-- 为下控制或减小毛刺的基本途径：工件结构的少无毛刺设计；少无毛刺切削加工工艺安排；切削用量的调整；刀具几何参数的优化；工件终端部的强化。
精密与特种加工知识点
第1章概论1. 精密和特种加工方法分类（根据成型原理和特点）去除加工、结合加工、变形加工、切削加工、磨料加工、特种加工复合加工、镜面切削、镜面磨削、镜面研磨。
2. 国内外现状(1)前苏联，美国和欧洲是开展研究最早的国家。
(2)日本是当今世界上精密和特种加工技术发展最快的国家。
(3)我国的精密与特种加工技术在70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的精密和特种加工机床以及相应的工艺水平。
3. 技术发展趋势精密与特种加工技术的发展趋势是：向更高精度、更高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展；不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。
21世纪初十年将是制造技术达到纳米加工技术的关键十年。
4.精密和特种加工是先进制造技术的基础和关键第2章精密切削加工1.. 精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工有色金属和非金属，可以直接加工出超光滑的加工表面(粗糙度Ra0.02～0.005µm，加工精度<0.01µm)。
2. 金刚石刀具的精密加工技术主要应用于单件大型超精密零件的切削加工和大量生产中的中小型超精密零件加工。
3. 按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
4. 精密加工：加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1µm之间的加工方法称为精密加工；5. 超精密加工：加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工（微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等）。
6. 精密加工的关键技术精密加工机床：主轴回转精度、工作台直线运动精度以及刀具微量进给精度金刚石刀具：金刚石晶面选择、刀具刃口锋利性（刀具刃口圆弧半径）精密切削机理：微量切削过程的特殊性稳定的加工环境：恒温、防振和空气净化误差补偿：根据规律设定补偿，反馈控制系统精密测量技术7. 超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。
第四章精密与特种加工
(1) 设备简单，操作方便；(2) 加工余量极小； (3) 生产率较高；(4) 表面质量好；(5)仅能提高
工件的表面质量，不能提高尺寸和形位精度。 超级光磨的应用也很广泛，如汽车和内燃
机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面的光 整加工。它不仅能加工轴类零件的外圆柱面， 而且还能加工圆锥面、孔、平面和球面等。
磨膏—由磨料（氧化铬、氧化铁等） 和油酸、软脂等配制而成。
A
抛光
A
抛光机
A
抛光轮 (具有一定弹性的软轮)
组成
毛毡 橡胶 皮革
棉制品 （压制纸板）
A
抛光膏
磨料 (氧化铬、氧化铁等)
油酸
软脂
A
工作原理
抛光时，将零件压于高速旋转的抛光 轮上，在抛光膏介质的作用下，金属表面 产生的一层极薄的软膜，可以用比零件材 料软的磨料切除，而不会在零件表面留下 划痕。加之高速摩擦，使零件表面出现高 温，表层材料被挤压而发生塑性流动，这 样可填平表面原来的微观不平，获得很光 亮的表面(呈镜面状)。
从所用工具和设备来看，抛光最简单，研磨 和超级光磨稍复杂，而珩磨则较为复杂。
A
超精密加工 指加工的尺寸精度以微米计的加工方 法的统称。是指加工精度和表面质量达到 极高精度的加工工艺。
根据所用的工具不同，超精密加工可以 分为超精密切削、超精密磨削和超精密研 磨等。
A
加工原理
零件旋转，磨具以恒力轻压于零件表面， 作轴向进给的同时作轴向微小振动，从而对 零件微观不平的表面进行光磨。
A
加工原理
油石 油膜 零件
超精加工
超精加工
加工过程中，在油石和零件之间注入光磨液 (一般为煤油加锭子油)，一方面为了冷却、润滑 及清除切屑等，另一方面为了形成油膜，以便自 动终止切削作用。
04精密加工和特种加工
抛光特点：
①方法简便、经济，不用特殊设备；
②容易对曲面进行加工；
③只能提高粗糙度，不能改变零件的尺寸精度、形状精度或位置精度；
④劳动条件差。
抛光应用： 抛光主要用于零件表面的装饰加工，或者利用抛光方法去除前道工序的加工
痕迹，提高零件的疲劳强度。
抛光零件表面的形状可以是平面、外圆、孔、以及各种成形表面等。 五、各种精密加工方法的比较：
用装有细磨粒、低硬度的油石磨头，在一定压力下 对工件表面进行光整加工的方法称为超级光磨 。
• 加工时工件旋转，油石以恒力轻压于工件表面， 在作轴向进给的同时作轴向微小振动，从而达到 对工件微观不平的表面进行光磨的效果。
超级光磨的特点 ： ①加工余量极少，一般为3 ~ 10μm； ②生产率较高，一般加工时间只需30~60秒； ③表面质量好，Ra<0.012μm； ④设备简单，操作方便。 但是，超级光磨只能提高表面质量，不能提高尺寸精度和形位精度。
第二节 特种加工
特种加工是相对于传统的切削加工而言，传统的切削加工是用刀具靠机械 能去除工件表面的多余材料。当工件材料的强度、硬度、脆性、韧性过高， 或零件的结构过于复杂，或尺寸太小，或零件的刚度较差时，传统的切削加 工方法就难于实现。特种加工就是为解决这些难题而发展起来的一种新的加 工方法.
特种加工是直接利用电能、光能、声能、热能、化学能或多种能量复合形 式进行加工的方法。常用的特种加工有电火花加工、电解加工、超声波加工、 激光加工、电子束加工和离子束加工等。
精度为3～O．3 μm，粗糙度为O．3～O·03μm的叫精密加工；
精度为0．3～0．03 μm，粗糙度为0．03～0．005 μm的叫超精密加工，或亚微米 加工；
精度为0．03 μm（30纳米），粗糙度优于0．005 μm以上的则称为纳米（nm）加工。
精密加工与特种加工
一、名词解释1、杂散腐蚀：电解加工时，由于系统中杂散电流的存在而对零件产生的腐蚀。
杂散腐蚀是衡量电解液加工精度高低的指标。
2、空气静压轴承：是利用气体作为润滑剂的滑动轴承。
具有很高的回转精度，但刚度较低，只能承载较小的载荷。
3、激光束模式：激光束的断面能量分布称为模式，用TEM表示，是指横截面上的电磁能分布。
4、多电极更换法：采用多个电极依次更换加工同一个型腔，每个电极加工时必须把上一标准的放电痕迹去掉。
5、解理面：矿物晶体在外力作用下严格沿着一定结晶方向破裂，所裂出的光滑平面称为解理面。
6、电化学当量：在一个电极反应中，相当于1摩尔电子参与反应的发应物的质量。
7、浓度超电压：电解加工时，为减轻浓度极化现象保持一定电化学电流和加工速度而外加的一个电压。
8、精密研磨：属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具上注入磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。
9、分解电极法：根据型腔的具体问题将型腔形状分解成几个部分，分别制作不同的电极工具，再分别进行型腔的电火花加工。
是单电极平动加工法和多电极更换加工法的综合应用。
10、面网密度：面网上单位面积内结点的数目。
11、极性效应：在电火花加工过程中，两电极的电蚀量不同的现象。
12、电极电位：任何一种金属插入含该金属离子的水溶液中，在金属或溶液界面上形成的电位差。
二、计算电解加工三、简答1、研磨与抛光的差异。
答：（1）基本原理不同：研磨是通过介于工件与研具之间的磨料或研磨液的流动产生机械摩擦或化学作用去除微量加工余量。
抛光是指采用无纺布等软质材料，具有一定研磨性质地获得光滑表面的加工方法。
（2）磨具不同：研磨用磨具包括铸铁盘、沥青盘、锡盘等硬质材料（刚性材料）；抛光采用无纺布、平绒布等软质材料（柔性材料）。
（3）作用不同：抛光只能提高工件表面的光亮度，不改变零件表面的粗糙度；研磨不但可以减小零件的粗糙度，还能在一定程度上提高零件的尺寸和形状精度。
精密加工和特种加工
六、离子束加工
1、原理
2、工艺特点与应用 离子束的直径在1um以内 离子束的直径在1um以内 真空中加工， 真空中加工，防止氧化 微观作用力 主要用作纳米加工，甚至是分子级、 主要用作纳米加工，甚至是分子级、原子 级加工， 级加工，IC 制造
五、比较
抛光 超级光磨 研磨 珩磨 加工质量 提高光 降低 Ra 亮程度 应用范围 加工各种表面 工具设备 简单 生产效率 最高 稍复杂 最低 既降低 Ra，又提高 Ra， 尺寸、 尺寸、形状精度 孔 复杂 较高
第2节 特种加工
一、电火花加工 二、电解加工 三、超声波加工 四、激光束加工 五、电子束加工 六、离子束加工
二、电解加工
电化学加工： 电化学加工： 电解加工： 电解加工：从工件上去除金属 电镀 ：向工件上沉积金属
1、原理（阳极溶解） 原理（阳极溶解）
工件阳极反应： 工件阳极反应： Fe2+ + 2(OH)— Fe(OH)2 （沉淀） 沉淀） 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 工具阴极反应： H2 工具阴极反应：2H+ + 2e—
2、工艺特点 与电火花相同的方面） （与电火花相同的方面） 可加工难切削材料，如淬火钢、 可加工难切削材料，如淬火钢、硬质合金 无切削力 可加工复杂型面零件 与电火花不同的方面） （与电火花不同的方面） 工具不损耗 生产效率高 精度低、表面无应力和毛刺， 精度低、表面无应力和毛刺，Ra 低 对机床有腐蚀
一、电火花加工
1、原理
2、工艺特点 可加工难切削材料 即硬、 即硬、脆、软、韧、高熔点的导电材料 无切削力， 无切削力，不接触加工 以柔克刚” 工具材料软（ 石墨） “以柔克刚” ，工具材料软（铜、石墨） 可加工复杂型面零件
精密加工与特种加工
一、名词解释：[每小题3分，共15分]：1.电极相对损耗(电火花加工中)指工具电极损耗速度ve与工件蚀除速度vw之比的百分数，即θ=ve/vw×100% 。
2.混气电解加工在气液混合器中将一定压力的气体与电解液混合成含无数小气泡的混合液再进入加工间隙进行加工的方法，可改善电解液性能，提高复制精度。
3.晶体的解理现象指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。
4.非线性电解液如NaClO3、NaNO3电解液，其电流效率不是常数，vl-i曲线为不通过原点的曲线。
当电流密度i小于切断电流密度ia时，加工速度为零。
加工精度高，没有杂散腐蚀，加工生产率低。
5.复合加工把两种特种加工方法复合在一起，或者把一种或两种特种加工方法和常规机械加工方法复合在一起，使之相辅相成、相得益彰的加工工艺，例如电解电火花加工、电解电火花磨削等。
1.试述特种加工的特点及所能解决的主要加工问题，应该如何正确处理传统加工和特种加工工艺之间的关系?答：特点主要有：①不是主要依靠机械能，而是利用其它的能量(如电能、热能、化学能、光能、声能等)去除工件材料;②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些根本不需要工具;③加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。
可以解决：①高硬度、高强度、高韧性、高脆性等各种难加工材料的加工问题;②精密、微细、形状复杂零件的加工问题;③薄壁、弹性等低刚度零件的加工问题。
传统加工是指使用刀具进行的切削加工和磨削加工，是行之有效的实用加工方法，而且今后仍然占主导地位。
但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，传统加工工艺必然难以适应。
所以可以认为特种加工工艺是传统加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分传统加工工艺，但不可能取代和排斥主流的传统加工工艺。
1．极间介质消电离电火花加工中当脉冲电压结束时，放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘强度，以免总是在同一处重复放电。
精密加工和特种加工
薄膜作为成形材料。 69. SLS（选择性激光粉末烧结成形）工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激 光照射下烧结的原理，在计算机控制下逐层堆积成形。 70. SL（液相光敏树脂固化成形）工艺的成形材料称为光固化树脂（或称光敏树脂） 。 71. 磨料硬度愈高，加工速度愈快；磨料粒度愈粗，加工速度愈快，但精度和表面粗糙度则 变差。 72. 超声加工时并不是整个变幅杆和工具都是在作上下高频振动，它和低频或工频振动的概 念完全不一样；超声波在金属棒杆内主要以纵波形式传播。 73. 为了使弹性杆处于最大振幅共振状态，应将弹性杆设计成半波长的整数倍；而固定弹性 杆的支持点，应该选在振动过程中的波节处，这一点不振动。 74. 当频率超过 16000Hz 超出一般人耳听觉范围，就称为超声波。 75. 离子刻蚀是从工件上去除材料，是一个撞击溅射过程。 76. 目前用于改变零件尺寸和表面物理力学性能的离子束加工有：用于从工件上去除加工的 离子刻蚀加工； 用于给工件表面涂覆的离子镀膜加工； 用于表面改性的离子注入加工等。 77. 离子束加工是所有特种加工方法中最精密、 最微细的加工方法， 是当代纳米加工的基础。 78. 离子束加工的原理：粒子束加工的原理和电子束加工基本类似，也是在真空条件下，将 离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之撞击到工件表面。不同的是离子带正电荷，其 质量比电子大数千、数万倍，如氩离子的质量是电子的 7.2 万倍，所以一旦离子加速到 较高速度时离子束比电子束具有更大的撞击功能，它是靠微观的机械撞击能量，而不是 靠动能转化为热能来加工的。 79. 电子束加工按其功率密度和能量注入时间的不同，可用于高速打孔、加工型孔及特殊表 面、刻蚀、焊接、热处理、电子束光刻。 80. 电子束加工的基本组成：电子枪、真空系统、控制系统和电源等部分组成。 81. 电子束加工是在真空条件下。 82. 一般激光的实际焦点在工作的表面或略微低于工件表面为宜。 83. 利用激光几乎可在任何材料上打微型小孔。 84. 激光加工机的组成部分：激光器、激光器电源、光学系统、机械系统。 85. 光既有波动性，又有微粒性，即光具有波粒二象性。 86. 电解加工工艺：深孔扩孔加工，型孔加工，型腔加工，套料加工。 87. 电解液的净化方法很多，用得比较广泛的是自然沉淀法；介质过滤法也是常用的方法之 一。 88. 点解加工的基本设备包括直流电源，机床及电解液系统三大部分。 89. 电解液可分为中性盐溶液，酸性溶液与碱性溶液。最常用的有 NaCL、NaNO3、 NaClO3 三种电解液。 90. 电解加工的主要缺点和局限性： （1） 不易达到较高的加工精度和加工稳定性； （2） 电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很难适用于单件生产；（3）点解加工的附属设 备较多，占地面积大，机床要有足够的刚性和防腐性能，造价较高；（4）点解产物需 要进行妥善的处理，否则将污染环境。 91. 电解加工与其他加工方法相比较，具有下述特点：（1）加工范围广；（2）点解 加工的生产率较高； （3）可以达到较好的表面粗糙度； （4）不会引起残余应力和变形， 没有飞边毛刺；（5）点解加工过程中阴极工具在理论上不会耗损，可长期使用。 92.电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形的。 93.电化学加工的分类：第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工；第二类是利用电化学阴
机械设计制造精密加工和特种加工
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第一节 精密加工
超级磨光
原理：用极细磨料的油石，以恒定压力和复杂相对 运动对工件进行微量切削，以减小表面粗糙度为主 要目的的精密加工方法。
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第一节 精密加工
超级磨光
用细粒度的磨具对工件施加很小的压力，并作往复振 动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整 加工方法。
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第二节 特种加工
电火花加工
特点：
（1）由于放电通道中电流密度很大，局部区域内产生的高温足以 熔化甚至气化任何导电材料，因此能加工各种具有导电性能的 硬、脆、软、韧材料。
（2）无切削力，适于加工小孔、薄壁、窄腔槽及各种复杂的型孔 、型腔和曲线孔等，也适用于精密细微加工
（3）由于脉冲能量间断地以极短的时间作用在工件上，整个工件 几乎不受热的影响，有利于提高加工精度和加工表面质量，也 有利于加工热敏感性强的材料
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第一节 精密加工 第二节 特种加工
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精密加工是指在一定的发展时期，加工精 度和表面质量达到较高程度的加工工艺。
第一节 精密加工
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3
精密加工范畴：微细加工、光整加工、精整加工等 精密加工方法：研磨、珩摩、超级光磨、抛光等
第一节 精密加工
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研磨
原理：在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面 进行精密加工的方法。
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第一节 精密加工
珩磨
原理：利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精 密加工的方法
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第一节 精密加工
珩磨
利用珩磨工具对工件表面 施加一定压力，珩磨工具 同时作相对旋转和直线往 复运动，切除工件上极小 余量的光整加工方法。
精密与特种加工
第一章1、精密加工：加工精度在0.1~1μm、表面粗糙度在0.02~0.1μm之间的加工方法。
超精密加工：加工精度高于0.1μm、表面粗糙度小于0.01μm的加工方法。
2、现代制造技术的前沿：精密工程、微细工程、纳米技术。
3、现代机械工业致力于提过加工精度的原因：提高制造精度可以提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性；可以促进产品的小型化；增强零件的互换性，促进自动化装配。
4、精密和超精密加工的三个领域：超精密切削；精密和超精密磨削、研磨；精密特种加工。
5、超精密加工是一个系统工程：需要超精密的机床设备和刀具；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。
6、超精密机床设备的构成：主轴采用空气轴承、液体静压轴承，刚度高、动态性能好；采用精密数字伺服方式，内置CNC控制装置和激光干涉测长仪，实现随机测量定位；采用压电式微位移机构实现刀具的微量进给；采用恒温油淋浴系统，消除热变形；采用压电晶体误差补偿技术。
7、金刚石刀具的两个主要问题：晶面选择——各向异性，对刀具使用性能有重要关系；刀具研磨质量——切削刃钝圆半径r n，它关系到切削变形和最小切削厚度。
8、超精密加工时，金刚石刀具的性能、切削刃钝圆半径、最小切削厚度、积屑瘤等对提高切削表面质量、减少变质层和减少表面残留应力有直接关系。
9、工件材料对超精密切削有重要影响的主要原因：表面有不纯物；结晶的晶界出现阶梯；加工工件有残留应力和变形；对金刚石刀具的亲合性，产生粘结现象；晶体材料的各向异性，影响切削变形和表面质量。
10、检测：需要比加工精度高一个数量级的测量精度；采用激光干涉、非接触式测量。
11、超精密加工中的测量，包括机床超精密部件运动精度的检测（三点检测主轴回转误差、激光测量工作台运动精度）和加工精度的直接检测。
12、超稳定的加工环境条件：恒温、恒湿、防振、超净。
热变形产生的误差占全部误差的50%以上。
防振方法：防振沟、大底基、空气弹簧隔振。
精密与特种加工
主轴部件：液体静压轴承主轴，回转精度高、刚度较高、转动平稳、无振动，用于超精密机床。
缺点：油温随着转速的升高而升高、静压回油时将空气带入油源，形成小气泡悬浮在油中，不易排出。
空气静压轴承主轴，工作原理和前面相同。
微量进给装置：电致伸缩式和弹性变形式微量进给机构能够满足精密和超精密微量进给装置的要求。
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材料。
硬度极高、耐磨性和强度高、导热性能好、和有色金属摩擦因数低。
规整的八面体、十二面体和六面体单晶金刚石晶体中均有三根四次对称轴、四根三次对称轴、六根二次对称轴。
金刚石晶体的解理现象：指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。
超硬磨料砂轮磨削主要是指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等高硬度、高脆性材料。
特点：1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。
2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。
3磨削效率高。
4加工成本低。
电火花加工：1电极之间始终保持确定的距离2放电点的局部区域达到足够高的电流密度3必须是脉冲性的放电4及时排除电极间的电蚀产物。
办法：使用脉冲电源和放电间隙自动进给控制系统，在具有一定绝缘强度和一定粘度的电介质中进行放电加工。
正极性接法是将工件接阳极，工具接阴极；负极性接法是将工件接阴极，工具接阳极。
单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
脉宽越大，正负极接受的此部分光能差越显著。
极性效应不用正交流电，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。
电火花加工表面完整性的主要参数是：表面粗糙度、表面变质层和表面力学性能。
工件材料对加工表面粗糙度也有影响。
熔点高的材料，在相同能量下加工的表面粗糙度要比熔点低的材料好脉冲电源脉冲电源：又称脉冲发生器，起作用是把220V或380V的50Hz工频交流电转换成一定形式的单向脉冲交流电，供给电极放电间隙产生火花所需要的能量来蚀除金属。
精密加工与特种加工重要知识点整理
精密加工与特种加工重要知识点整理第一部分1、立方氮化硼砂轮磨削时可采用油性液。
2、最适合超声加工的材料是金刚石。
3、金刚石晶体的各向异性表现为金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不同，同一个晶面上不同方向上的耐磨性不一样。
4、属于超硬磨料的是立方氮化硼。
5、具有整形和修锐两个功能的修整方法是电火花修整法。
6、超精密加工机床中采用的T型总体布局为：主轴做Z向运动，进给系统做X向运动，因而其主轴的驱动方式是电动机通过柔性连轴节驱动主轴、采用内装式电动机驱动。
7、可选作测量平台的制作材料的是铸铁。
8、多齿分度盘的齿数为1440，则其分度增量是1/4度。
9、直线度误差测量方法中，既可用于在线测量，又可用于实时控制的是导轨直线度的2点测量法。
10、具有误差均化效果的机构是多齿分度盘。
11、铜、光学玻璃不适用于电火花加工。
12、选取制造空气主轴和轴承的材料时，不能采用45号碳钢。
13、高功率密度的电子束加工是针对工件打孔。
14、离子束加工所具有的特点加工中无机械应力和损伤。
15、在电火花加工中，存在吸附效应，它主要是影响工具电极的损耗。
16、电火花线切割加工中，其工作液一般是采用水基形成工作液17、电火花加工中的等脉冲电源，控制每个脉冲周期内用于加工的脉冲能量值相同。
18、圆度误差评定方法有四种，适合计算机实时测量处理的是最小二乘法。
19、超精密加工机床中用的主轴部件常采用的是静压空气轴承结构。
20、受温升影响主轴精度最大的轴承是液体静压轴承。
21、决定金刚石晶体各向异性的因素是金刚石晶体的各个晶面的面网间距离不同，各面网上原子排列形式不同，原子密度不同。
22、金刚石晶体面网间距分布不均匀的是 111 晶面。
23、金刚石晶体的111晶面的硬度和耐磨性均为最高。
24、金刚石刀具前、后面的晶面选择时，不宜选取111晶面。
25、在刚玉类磨料中，以单晶刚玉最好。
26、电火花加工用脉冲电源中，RLC线路脉冲电源稳定性最差。
MOS管式等脉冲电源、晶闸管式脉冲电源、电子管式脉冲电源稳定性最好。
精密加工和特种加工
精密加工和特种加工一、精密和光整加工精密加工是指在精加工之后从零件上切除很薄的材料层，以提高零件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法。
光整加工是指不切除或从零件上切除极薄材料层，以减小零件表面粗糙度为目的的加工方法。
1.研磨研磨是用研磨工具和研磨剂，从零件上研去一层极薄表面层的精加工方法。
研磨外圆尺寸精度可达公差等级IT6~IT5以上，表面粗糙度可达R a为0.1μm ~0.08μm。
研磨的设备结构简单，制造方便，故研磨应用在高精度和精密配合的零件加工中。
研磨方法分手工研磨和机械研磨两种。
手工研磨是人手持研磨具或零件进行研磨的方法，如图7-56所示，手工研磨生产率低，只适用于单件小批量生产。
机械研磨是在研磨机上进行，生产率高，适合大批大量生产。
图7-56 手工研磨外圆实用文档研磨具有加工简单、不需要复杂设备，研磨质量高（加工后表面的尺寸误差和形状误差可以小到0.1μm ~0.3μm，表面粗糙度R a值可达0.025μm以下），生产率较低（上道工序为研磨留的余量一般不超过0.01mm~0.03 mm的微量切削）等特点。
研磨应用很广，可研磨加工钢件、铸铁件、铜、铝等有色金属件和高硬度的淬火钢件、硬质合金及半导体元件、陶瓷元件等。
常见的表面如平面、圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮齿面等，都可以用研磨进行精整加工。
精密配合偶件如柱塞泵的柱塞与泵体、阀芯与阀套等，往往要经过多个配合件的配研才能达到要求。
2.珩磨珩磨是利用带有磨条（由几条粒度很细的磨条组成)的珩磨头对孔进行精整加工的方法。
如图7-57所示为珩磨加工示意图，珩磨精度可达IT7～IT5以上，表面粗糙度R a 值为0.1μm ~0.008μm。
在大批量生产中，珩磨在专门的珩磨机上进行。
在单件小批生产中，常将立式钻床或卧式车床进行适当改装，来完成珩磨加工。
珩磨具有生产率较高（珩磨余量比研磨大，一般珩磨铸铁时为0.02 mm ~0.15mm，珩磨钢件时为0.005 mm ~0.08mm），精度高，珩磨表面耐磨损，珩磨头结构较复杂等特点。
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概论
1.特种加工：是指利用机，光，电，声，热，化学，磁，原子能等能源来进行加工的非传
统加工方法。
2.特种加工特点：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除材料2.工具的硬度可
以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，如激光加工，电子束加工等，根本不需要任何工具3.在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的切削力作用，工件不承受切削力，特别适合加工低刚度零件。
第二章金刚石刀具精密切削加工
1.超精密加工难度：1.工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制
2.工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响
3.去除层越薄，被加工表面受到的切削力越大，材料就越不易去除。
2.超精密加工按加工方式分为（切削加工，磨料加工，特种加工，复合加工）；加工方法的
机理（去除加工，结合加工，变形加工）
3.超精密加工实现条件：1.超精密加工的机理与工艺方法2.工艺装备3.工具
4.工件材料
5.
精密测量及误差补偿技术6.工作环境条件等
4.超精密加工对机床要求：1.高精度2.高刚度3.高稳定性4.高自动化
5.主轴：液体静压轴承，空气静压轴承
6.主轴驱动方式：柔性联轴器驱动，内装式同轴电动机驱动
7.导轨结构形式：燕尾型，平面行，V-平面型，双V型。
8.微量进给装置：压电和电致伸缩式进给装置，摩擦驱动装置
9.金刚石具有各向异性和解离现象。
解离现象：指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行与某个平面平整的劈开的现象。
10、金刚石在小刀头上的固定方法：①机械固定。
②用粉末冶金固定。
③使用粘结或钎焊固
定。
三
1、精密与超精密磨料加工：固结磨料加工、游离磨料加工
固结磨料加工：固结磨具、涂覆磨具
游离磨料加工：精密研磨、精密抛光
2、精密磨削主要是依靠砂轮具有微刃性和等高性的磨料实现的。
3、精密磨削机理①微刃的微切削作用
②微刃的等高切削作用
③微刃的滑挤、摩擦、抛光
第四章、
1、电火花加工机理：基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工。
2、正极性接法是将工件接阳极，工具接阳极负极性接法是将工件接阴极，工具接阳极：
3、电火花加工特点：1试用的材料范围广
2适于加工特殊及复杂的零件，3脉冲参数的可以在较大的范围内调节，可以在同一台的机床上连续进行粗、半精及精加工4直接利用电能进行加工，便于实现自动化。
4、极性效应：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极都会受到不同程度的电蚀，单纯
由于正负极不同而彼此电蚀量不一样的现象
5、影响加工精度的主要因素：放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性和
“二次放电”
6、对脉冲电源的要求：①影响工艺指标的主要参数可调，如脉宽、脉间、峰值电流、开路
电压。
②通用电源的主要参数可调范围广，以适应粗、中、精加工的要求，而且适应不同的工件材料和不同工具电极材料进行加工要求。
③专用脉冲电源主要参数的调节灵活方便。
④性能稳定可靠，模块化结构，以便于检测和维修。
⑤无污染、低成本、低能耗、长寿命。
7、（1）冲模的电火花加工工艺
冲头和凹模是冲模制造的关键，对凹模来说，主要的质量指标是尺寸精度。
凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证
保证达到配合精度间隙的方法：①直接配合法（常用）②修配冲头法③修配电极法（2）工具电极电极的设计：工具电极的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一级
电极结构：整体式、镶拼式、组合式
8、型腔膜电火花加工电极材料的选择：常用的电极材料有铜钨合金、银钨合金（成本高制造比较困难）、纯铜以及石墨（较为广泛的试用）
9、纯铜的优点：①不容易产生电弧，在较困难的条件下能稳定的地加工②精加工比石墨电
极损耗小③采用精微加工能获得很高的表面粗糙度④经锻造后还可以做其他型腔加工用的电极，材料利用率高
10、石墨：机械加工性能比纯铜好，石墨电极在宽脉冲大电流的情况下具有更大的电极损耗，
容易产生电弧烧伤，要求：颗粒小、组织细密、强度高和导电性好
第五章
1、电火花线切割加工机床的分类
答：按电极丝的运动速度分为①高速走丝电火花线切割机床②低速走丝电火花线切割机床2、电火花线切割加工机床结构
答：主要有机械和电气两大部分组成
机械部分有床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液循环系统等
电气部分由脉冲电源和数字程序控制系统组成
第六章
1、电解加工的特点①能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔②可以加工高硬度，高强度和高韧性等难以切削加工的金属材料③加工过程无切削力和切削热，工件不易产生内应力和变形④加工后的零件无毛刺和残余应力⑤与其他加工方法相比，生产效率高⑥加工过程中工具电极（阴极）基本不损耗
2、电解加工机理: 利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理实现金属零件的成形加工
3、电解液的特性：①杂散腐蚀是衡量电解液加工精度高低的指标②电流效率不同电解液的电流效率特点也不同③加工速度的非线性电解加工时加工速度与电流密度的关系曲线
第七章.
1激光加工的原理：激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。
2.激光加工阶段：①材料对激光的吸收和能量转换②材料的加热熔化，气化③蚀除产物的抛出
激光加工特点：1）由于激光的功率密度高，加工的热作用时间很短，热影响区小，因此几乎可以加工任何材料，如各种金属材料、非金属材料。
透明材料只要采取一些色化、打毛等措施，即可采用激光加工。
2）激光加工不需要工具，不存在工具损耗、更换和调整等问题，适于自动化连续操作。
3）激光束可聚焦到微米级，输出功率可以调节，且加工中没有机械力的作用，故适合于精密微细加工。
4）可以透过透明的物质，故激光可以在
任意透明的环境中操作，包括空气、惰性气体、真空甚至某些液体。
5)激光加工不受电磁干扰。
6）激光除可用于材料的蚀除加工外，还可以进行焊接、热处理、表面强化或涂敷、引发化学反应等加工。
3激光加工设备（激光器、电源、光学系统、冷却系统、机械系统控制系统及安全系统）
第八章．
1超声波加工是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。
实质：磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果。
2超声波加工的特点：1）特别适合加工各种硬脆材料2)加工精度高，加工表面质量好。
3）工件在加工过程中受力较小，对于加工薄壁、窄缝等低刚度工件非常有利。
4）加工出的工件形状与工具形状一致5）与电火花加工、点解加工相比，采用超声波加工硬质金属材料的效率较低。
3超声波加工设备（超声波发生器、超声振动系统、超声加工机床本体、磨料悬浮液冷却及循环系统（工作液：水磨粒：碳化硅、氧化铝））
第九章
1、电子束加工的基本原理和特点
答：电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面的极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使被
冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部融化和气化，而实现加工的目的。
特点：①加工面积可以很小，是一种精密微细的加工方法②工件不受机械力作用，不产生宏观应力和变形，是一种非接触式加工③加工生产率很高④整个过程便于实现自动化⑤污染少，加工表面不氧化
2、电子束加工设备和应用
答：设备由电子枪、真空系统、控制系统和电源等组成
应用：可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和曝光加工等
3、离子束加工基本原理和特点
基本原理：离子束加工是利用离子束对材料成形或表面改性的加工方法
特点：①加工精度高，易精确控制②污染少高真空中进行③加工应力、变形极小。
4、离子束加工设备：离子源、真空系统、控制系统和电源。