《精密与特种加工》大作业

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1、大连理工大学研究生试卷题号标准分数实得分数1.52.53.104.105.106.107.108.109.1010.1011.10总分授课教师****系别：机械工程学院课程名称：精密与特种加工学号：************姓名：***考试时间：***************1.目前精密和超精密加工的精度范围分别为多少？答：（1）目前超精密加工技术是指加工尺寸、形状精度达到亚微米级，加工表面粗糙度达到纳米级的加工技术。在某些领域已经延伸到纳米尺度范围，其加工精度已接近纳米级，表面粗糙度已经达到0.1nm级，并且正向原子级加工精度逼近。其中，超精密切削的加工精度高于0.01um，表

2、面粗糙度在0.02~0.005um之间；超精密磨削的加工精度达到或高于0.1um，表面粗糙度在0.025~0.003um之间；超精密抛光的加工精度可达数纳米，加工表面粗糙度可达0.1nm级。（2）精密加工的加工精度为0.1~1um，加工表面粗糙度为0.3~0.03um；其中精密磨削的加工精度约为1um，表面粗糙度为0.025um。2.超精密切削对刀具有什么要求？答：（1）刀具刃口锋锐度ρ小，以实现超薄切削，减小切削刃表面的弹性恢复和表面变质层；（2）极低的切削刃粗糙度，，以减少刀具刃口误差复映的影响，获得超光滑表面；（3）极高的硬度与耐磨性，极高的弹性模量，以保证刀具具有极高的

3、寿命及很高的尺寸耐用度；（4）足够的强度，刃口无缺陷，耐崩刃，以抵抗切削时晶粒内部强大的分子、原子间结合力；（5）化学亲和力小，和工件材料的抗粘结性好、摩擦系数低，以得到极好的加工表面完整性。3.简述超精密切削时刀具刀刃锋锐度对切削过程和加工表面质量的影响。答：在超精密切削条件下,刀具的刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量有直接的、很明显的影响。（1）刀具刀刃锋锐度对切削变形有着很大的影响，特别是在背吃刀量和进给量较小的时候。（2）金刚石刀具的刀刃锋锐度对加工表面粗糙度有一定的影响。（3）但它对加工表面变质层的冷硬和显微硬度有明显差别，使用较锋锐的刀具切削时加工表面变质层存在的冷

4、硬较少。（4）切削表面层的组织位错密度主要由切削变形决定，故刀具刀刃锋锐度对组织位错也有着很大的影响。（5）刀具刀刃锋锐度对加工表面残留应力也有很大的影响，用锋锐的刀具切削时的残留应力要比用较钝的刀具切削时低得多。背吃刀量和进给量也会影响加工表面质量，所以并不是越锋锐的刀具加工出的表面质量越高，要根据加工表面质量要求合理的选择刀具刀刃锋锐度。4.简述慢刀伺服车削和快刀伺服车削的特点及应用。答：（1）慢刀伺服车削：切削时车床主轴与Z轴均进行控制，使机床主轴变成位置可控的C轴，机床的X、Z、C三轴在空间构成了柱坐标系，同时，高性能和高编程分辨率的数控系统将复杂面形零件的三维笛卡尔坐

5、标转化为极坐标，并对所有运动轴发送插补进给指令，精确协调主轴和刀具的相对运动，实现对复杂面形零件的车削加工。慢刀伺服车削Z轴和X轴往往同时作正弦往复运动，需要多轴插补联动。因此，在加工前需要对零件面形进行多轴协调分析，进而确定刀具路径和刀具补偿。此外，慢刀伺服受机床滑座惯性和及电动机响应速度影响较大，机床动态响应速度较低，适合加工面形连续而且较大的复杂光学器件。 应用：对主轴与进给轴、Z轴均进行位置控制且三轴联动插补运动，可以将光学阵列如微透镜阵列、微反射镜阵列等看成自由曲面，利用慢刀伺服车削技术可以一次加工成型，可以解决传统加工中将光学阵列分块加工后拼装和调整的困难。 （2）

6、快刀伺服车削：在车床上安装具有快速响应能力的刀具微进给伺服系统，在车削过程中，主轴带动工件旋转，刀具在伺服系统的驱动下，以与主轴转速相关联的频率沿工件径向（对于非圆车削）或轴向（对于非轴对称车削）做往复进给运动，从而加工出工件的非圆截面轮廓或非轴对称截面。它将被加工的复杂形面分解为回转形面和形面上的微结构，然后将两者叠加。由X轴和Z轴进给实现回转形面的轨迹运动，对车床主轴只进行位置检测并不进行轨迹控制。借助安装在Z轴但独立于车床数控系统之外的冗余运动轴来驱动刀具，完成车削微结构形面所需的Z轴运动。这种加工方法具有高频响、高刚度、高定位精度的特点。应用：快刀伺服切削的应用实例有加

7、工内燃机活塞轮廓、凸轮轴、凸轮、非圆轴承内轮廓等。5.为什么超精密磨削硬脆材料多采用金刚石砂轮？答：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，可能接近磨粒的剪切强度极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用要求磨粒有很高的强度和高温硬度。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