精密与特种加工知识点教材.doc

第1章 概论 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。 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。 精密和特种加工是先进制造技术的基础和关键 精密切削加工 . 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)。 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。 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。 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； 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 ）。 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 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。 天然单晶金刚石刀具只能用在机床主轴转动非常平稳的高精度车床上，否则由于振动金刚石刀具将会很快产生刀刃微观崩刃。 不管在多大的切削速度下都有积屑瘤生成，切削速度不同，积屑瘤的高度也不同。当切削速度较低时，积屑瘤高度较高，当切削速度达到一定值时，积屑瘤趋于稳定，高度变化不大。 积屑瘤高时切削力也大，积屑瘤小时切削力也小。与普通切削规律正好相反。 修光刃的长度过长，对加工表面粗糙度影响不大。 刃口半径增大，切削力增大，即切削变形大。背吃刀量很小时，切削力显著增大 精密切削对刀具的要求 1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量。 2）刃口能磨得极其锋锐，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。 3）刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面。 4）与工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩擦系数低，以得到极好的加工表面完整性。 不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。 精密磨削和超精密磨削 所谓精密和超精密磨料加工，就是利用细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。 固结磨料加工 将磨料或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。 精密和超精密砂轮磨削 精密砂轮磨削：砂轮的粒度60＃～80＃，加工精度1μm，Ra0.025μm；超精密砂轮磨削：砂轮的粒度W40～W50，得加工精度0.1μm， Ra0.025～0.008μm。 精密和超精密砂带磨削 精密砂带磨削：砂带粒度W63～W28，加工精度1μm，Ra0.025;超精密砂带磨削：砂带粒度W28～W3，加工精度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。 精密和超精密砂轮磨料磨具 磨料及其选择、磨料粒度及其选择、结合剂及其选择、组织和浓度及其选择、硬度及其选择、磨具的强度、磨具的形状和尺寸及其基体材料 砂轮修整是精密磨削的关键，有单粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整等。砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次数和光修次数。修整导程（纵向进给量）为10～15mm/min，修整深度为2.5μm/单行程，精修次数2～3次，光修次数1次单行程。 精密磨削要在精密磨床上进行。精密磨床应满足的要求： 1、高几何精度：主要有砂轮主轴回转精度和导轨平直度，以保证工件的几何形状精度要求，主轴轴承一般采用动压和动静压组合轴承。 2、低速进给运动的稳定性：要求无