特种加工作业.doc

山西广播电视大学开放教育非统设课程

第一次《特种加工》作业与评价

姓 名_____________
学 号_____________
分 校_____________
教学点_____________

山西广播电视大学 编 制

*******课程形成性考核作业说明：

一、本课程形考作业共安排四次，每次作业总分为100分。每次形考作业内容及要求如下：
序次
章节
形式
布置时间
提交时间
权重
备注
1
1、3
阶段性测试
第3周
第10周末
25%

2
4-5
阶段性测试
第6周
第12周末
25%

3
6-7
阶段性测试
第9周
第15周末
25%

4
8-9
阶段性测试
第12周
第17周末
25%

二、本课程形成性考核成绩为各次形考作业加权平均分数，形考作业不及格者将不能参加终结性考试。

姓 名:____________
学 号:____________
得 分:____________
评阅教师:____________

********形考作业

(本次作业内容包含教材第1章-第3章)

得分
评卷人

一、填空题(本题型共11题，每空1分，共 20分)

1、精密加工是指加工精度和表面质量达到极高精度的加工工艺，通常包括精密切削加工和精密磨削加工。
2、特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等物理能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加到被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方法，也称为非传统加工技术。
3、精密与特种加工方法非常多，但如果按照加工成形的原理和特点来分类，可分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。
4、立方氮化硼的硬度略低于金刚石，但耐热性比金刚石高，有良好的化学稳定性，与碳在2000℃时才起反应，故运用于磨削钢铁材料。由于它在高温下易与水产生反应，因此一般多用于干磨。
5、磨料粒度及其选择。粒度的选择应根据加工要求、被加工材料、磨料材料等来决定。其中影响很大的是被加工工件的表面粗糙度值、被加工材料和生产率。一般多选用180#～240#的普通磨料、(170/200)～(325/400)超硬磨料的磨粒和各种粒度的微粒。粒度号越大加工表面粗糙度值越小，但生产率相对也越低。
6、普通磨具的硬度是指磨粒在外力作用下，磨粒自表面脱落的难易程度。磨具硬度低表示磨粒容易脱落。
7、磨粒的微刃是由砂轮的精细修整形成的，分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多，磨粒的等高性好
8、金属切削时切屑、工件与砂轮界面的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。
9、磨削液的分类。最常用的磨削液，一般分为非水溶性磨削液和水溶性磨削液两大类。
10、对于已淬火的钢件，很高的磨削温度往往会使表面层金属的金相组织产生变化，使表层金属硬度下降，使工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。
11、抛光是指用低速旋转的软质弹性或黏弹性材料(塑料、沥青、石蜡、锡等)抛光盘或高速旋转的低弹性材料(棉布、毛毡、人造革等)抛光盘，加抛光剂，具有一定研磨性质地获得光滑表面的加工方法。抛光一般不能提高工件形状精度和尺寸精度。

得分
评卷人

四、简答题(本题型共8题，每题 5分，共 40分)

1、现代工业对机械制造技术提出了哪些新的课题？
答：（1）解决各种难加工材料的加工问题。如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英以及硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属和非金属材料的加工。
（2）解决各种特复杂型面的加工问题。如各种热锻模、冲裁模、冷拔模和注射模的模腔和型孔、整体涡轮、喷气涡轮机叶片、炮管内膛线、喷油嘴、喷丝头小孔等。
（3）解决各种超精密、光整或需要特殊要求零件的加工问题。如精密光学透镜、航空航天陀螺仪、伺服阀、高灵敏度的红外传感器部件、大规模集成电路、光盘基片、复印机和打印机的感光鼓、微型机械和机器人零件、细长或薄壁件等各种对表面质量和精度要求比较高的零件的加工。

2、磨粒表现的四种切削形态是什么？
答：一带而过的摩擦，工作表面仅留下一条痕迹；发生塑性变形，擦出一条两边隆起的沟纹；或者犁出一条沟，两边翻边；或者切下切削，其形状随磨粒切削刃形状、工件材料、切削深度、切削速度而变化。

3、磨削力的主要特征
答：（1）单位磨削力很大。由于磨粒几何形状的随机性和参数不合理，磨削时的单位切削力P值很大，可达70000N/mm²以上。
（2）三向分力中切深力Fy值最大。在正常磨削条件下，Fy/Fz为2.0～2.5.由于Fy对砂轮轴、工件的变形与震动有关，直接影响加工精度与表面质量，故该力是十分重要的。

4、磨削质量可从哪几方面来讨论？
答：（1）加工表面的几何特征，如表面粗糙度、加工表面缺陷；
（2）加工表面层材料的性能，如反映表面层的塑性变形与加工硬化、表面层的残余应力及表面层的金相组织变化等方面的力学性能及一些特殊性能。

5、改善磨削烧伤的工艺途径有哪三种？
答：（1）正确选择砂轮。
（2）合理选择磨削用量。
（3）改善冷却条件

6、液体静压轴承主轴结构特点
答：液体静压轴承有很高的回转精度和较高的刚度，转动平稳无震动。液体静压轴承常用的油压为6-10大气压。压力油通过节流孔进入轴承耦合表面直接的油腔，当轴受力偏歪时，耦合表面之间泄油的间隙改变，造成相对油腔中油压不等，油压的压力差将推动主轴回向原来的中心位置。

7、对微量进给装置的要求
答：（1）精微进给和粗进给应严格分开，以提高微位移的精度、分辨率和稳定性。
（2）运动部分必须是低摩擦和高稳定度的，以便实现很高的重复精度。
（3）末级传动元件必须有很高的刚度。
（4）微量进给机构内部连接必须是可靠连接，尽量采用整体结构或刚性连接，否则微量进给机构很难实现很高的重复精度。
（5）工艺性好，容易制造。
（6）微量进给机构应具有良好的动态特性，即具有高的频率响应（简称频响）。
（7）微量进给机构应能实现微进给的自动控制。

8、减小机床热变形的措施有哪些？
答：（1）尽量减少机床中的热源。
（2）采用热膨胀系数小的材料制造机床部件。
（3）机床结构合理化。
（4）使机床长期处于热平衡状态，使热变形量成为恒定。
（5）使用大量恒温液体喷淋，形成机床附近局部地区小环境的紧密恒温状态。

得分
评卷人

五、论述题(本题型共5题，每题 8分，共 40分)

1、试述精密磨削机理。
答：（1）磨粒的微刃性，在精密磨削中，通过较小的修整导程和修整深度来精细地修整砂轮，使磨粒具有较好的微刃性（即磨粒产生细微的破碎，而且形成细而多的切削刀）。
（2）磨粒的等高性，微刃是由砂轮的精细修整形成的，分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多，等高性好（即细而多的切削刃具有平坦的表面）。
（3）微刃的滑擦、挤压、抛光作用，砂轮修正后出现的微刃切削开始比较锐利，切削作用强，随着磨削时间的增加微刃逐渐钝化、同时等高性得到改善。这时切削作用减弱，滑擦、挤压、抛光作用增强。
（4）弹性变形的作用，砂轮的切削深度虽只有1-20um，但由于单位摩擦力比较大，所以总磨削力是很大的。与通常的切削加工不同的是，由于法向分别是切向分力的2倍以上，由此而产生的弹性变形所引起的砂轮的切削深度的变化量，对于原有的微小的切削深度来说是不能忽视的。

2、试述磨削液的作用机理。
答：磨削液的基本性能有润滑性能、冷却性能和清洗性能，根据不同情况的要求还有清洁性、防锈性、防腐性、消泡性、防火性、切削性和挤压性等。挤压性是指磨削液与金属表面起作用形成一层牢固的润滑膜，在磨削区域的高压下有良好的润滑剂和抗粘着性能。
（1）磨削液的冷却作用。磨削液的冷却作用主要靠热传导带走大量的切削热，从而降低磨削温度提高砂轮的耐用度，减少工作的热变形，提高加工精度。
（2）磨削液的润滑作用。金属切削时切屑、工作与砂轮界面的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。如果不用摩削液，则形成工件与砂轮接触的干摩擦，此时的摩擦因数较大，当加磨削液后，切削、工件、砂轮之间形成完全的润滑油膜，砂轮与工件直接接触面积很小或近于零，则成为流体润滑。
（3）磨削液的清洗作用。磨削液具有冲刷磨削中产生的磨粉的作用。清洗性能的好坏与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关。磨削液的清洗作用对于磨削精密加工和自动线加工十分重要，而深孔加工时，要利用高压磨削液来进行排屑。

3、试述精密研磨与抛光的机理。
答：精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具（如铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑料等）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，除去微量的工作材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。
抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料（塑料、沥青、石蜡、锡等）抛光盘或高速旋转的低弹性材料（棉布、毛毡、人造革等）抛光盘，加抛光剂，具有一定研磨性质地获得光滑表面的加工方法。抛光一般不能提高工件形状精度和尺寸精度。

4、试述各种非接触抛光的加工原理。
答：非接触抛光是一种研磨抛光新技术，是指在抛光中工件与抛光盘互不接触，依靠抛光剂冲击工件表面，以获得完美表面完美结晶性和精确形状的抛光方法，其除去量仅为几个到几十个原子级。非接触抛光主要用于功能晶体材料抛光和光学零件的抛光。
弹性发射加工原理是利用水流加速微细磨粒，以尽可能小的入射角冲击工件表面，在接触点处产生瞬时高温高压而发生固相反应，造成工件表层原子晶格的空位及工件原子和磨粒原子互相扩散，形成与工件表层其他原子结合力较弱的杂质点缺陷。
浮动抛光是一种平面度极高的非接触超精密抛光方法，高回转精度的抛光机采用高平面度平面并带有同心圆或螺旋沟槽的锡抛光盘，抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在两者之间的抛光液呈动压流体状态，并形成一层液膜，从而使工件在浮起状态下进行抛光。
动压浮离抛光是另一种非接触抛光。平面非接触抛光装置的工作原理是：当沿圈周方向制有若干个倾斜平面的圆盘在液体中转动时，通过液体揳产生液体动压，使保持环中的工件浮离圆盘表面，由浮动间隙中的粉末颗粒对工件进行抛光。
非接触化学抛光，普通的盘式化学抛光方法，是通过向抛光盘面供给化学抛光液，使其与被加工面作相对滑动，用抛光盘面来去除被加工件面上产生的化学反应生成物。
切断、开槽及端面抛光，采用非接触端面抛光可以实现对沟槽的壁面、垂直柱状轴断面进行镜面加工，这是传统抛光方法难以做到的。断面非接触镜面抛光装置是，工具与工件互不接触，高速旋转的工具驱动微粒冲击工件形成沟槽或切断，然后再用同一种工具，对同一位置进行数次抛光，即可实现断面的镜面抛光。

5、试述精密研磨与抛光的机理。
答：精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具（如铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑料等）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，除去微量的工作材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。
抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料（塑料、沥青、石蜡、锡等）抛光盘或高速旋转的低弹性材料（棉布、毛毡、人造革等）抛光盘，加抛光剂，具有一定研磨性质地获得光滑表面的加工方法。抛光一般不能提高工件形状精度和尺寸精度。