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 2/32

D 2/2D 22/4D 223/4)2/3/(2D D

4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。

5理解晶体的解理现象；金刚石哪个晶面容易产生解理现象，为什么？

解理现象：是某些晶体特有的现象，晶体受到定向的机械力作用时，沿平行于某个平面平整的劈开的现象；

原因：（111）面的宽的面间距（0.154nm）是金刚石晶体中所有晶面间距中的最大的一个，并且其中的连接共价键数最少，只需击破一个价键就可使其劈开，故劈开比较容易。金刚石内部的解理劈开，在绝大多数情况下是与（111）面网平行，在两个相邻的加强（111）面网之间。在解理劈开时，可以得到很平的劈开平面。

6精密磨削加工机理；精密磨削砂轮如何选择？

精密磨削主要是靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后被加工表面留下大量极微细的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨削阶段的作用，获得高精度和小表面粗糙度表面，因此精密磨削机理可以归纳为以下几点：a微刃的微切削作用；b微刃的等高切削作用；c微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。

精密磨削使所用砂轮的选择以易产生和保持微刃及其等高性为原则。包括砂轮的粒度选择，砂轮结合剂的选择。

7超精密磨削加工机理（会画图解释单颗粒的磨削过程）

(1)超微量切除精密和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切应力就急速地增加并变得非常大，可能接近被磨削材料的剪切强度的极限。同时，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。对于普通磨，在这种高温、高压和高剪切力的作用下，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、低表面粗糙度值的磨削质量。因此，在超精密磨削时般多采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。

(2)单颗粒磨削加工过程砂轮中的磨粒分布是随机的，磨削时磨粒与工件的接触也是无规律的，为研究方便起见，对单颗粒的磨削加工过程进行分析。

1）磨粒是一颗具有弹性支承（结合剂）的和大负前角切削刃的弹性体。

2）磨粒切削刃的切入深度是从零开始逐渐增加，到达最大值再逐渐减少，最后到零。

3）磨粒磨削时在工件中，开始是弹性区，继而塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区。4）超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。

磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。

(3)连续磨削加工过程磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。

8理解掌握砂带磨削方式，特点（加以描述）及应用范围。

方式：闭式砂带磨削和开式砂带磨削；

（1）闭式砂带磨削采用无接头或有接头的环形砂带，通过张紧轮撑紧，由电动机通过接触论带动砂带高速回转，并有工件回转，砂带头架或工作台作纵向及横向进给运动，从而对工件进行磨削。这种方式效率高、但噪声大、容易发热，可用于粗、半精和精加工。

（2）开式砂带磨削采用成卷砂带，由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕过接触论并以一定的工作压力与工件被加工表面接触，并有工件回转，砂带头架或工作台作纵向及横向进给，从而对工件进行磨削。由于砂带在磨削过程中的连续缓慢移动，磨削区域不断出现新砂粒，退出旧砂粒，切削比较稳定，因此磨削质量高，磨削效果好，但效率不如闭式砂带磨削，多用于精密和超精密磨削中。

砂带磨削按砂带与工件接触形式来分又可分为接触轮式、支撑板（轮）式、自由浮动接触式和自由接触式。

按加工表面类型来分，砂带磨削又可分为外圆、内圆、平面、成形表面等磨削方式。

特点及应用范围：

1）砂带磨削时，砂带本身具有弹性，接触轮外缘表面有橡胶层或软塑料层，砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，具有较好的抛光作用，同时又能减振，因此工件的表面质量高，表面粗糙度可达Ra0.05~0.01um。砂带磨削又有“弹性”磨削之称。

2）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，有效的减少了工件