2015-机械加工新发展

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资源描述

1.先进制造技术的内涵/概念计算机技术、信息技术、自动化技术、现代管理技术与传统制造技术有机结合的产物。2.先进制造技术的主要内容现代设计技术,先进制造工艺,信息与自动化技术,系统管理技术等。3.21世纪的先进制造技术的主要发展方向及发展趋势精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化4.先进制造工艺的主要内容高效精密成形技术;高效高精度切削和磨削加工技术;表面技术;特种加工技术5.现代机械加工技术发展的主要趋势/特征高速化/高效化,高精密化,自动化,复合化6.机械加工新技术的主要内容通常指现代切削和磨削加工技术,包括加工机理和工艺;技术装备(机床、刀具、检测监控技术等)。7.试述电解电火花磨削加工的特点及应用答:电解电火花磨削加工是国外20世纪80年代中期开发成功、并用于生产的一种复合加工新工艺。它是由机械磨削、电解加工、电火花加工复合的加工方法、又称(MEEc)法。通过求最佳加工条件,对工件施加最佳加工能量。以最大限度地发挥被复合加工方法的优点。MEEC法的特点与应用:(1)MEEC法的电源有两种加工方式,可根据不同的工件状态进行选择。在每种加工方式下可设定工件的加工条件(直流、交流,最大电压、电流等),还可以进行通电、输出水平的微调。MEEC的工作液应为低浓度的特殊电解液,可发挥电解、放电、机械磨削时的润滑作用而且对机床无腐蚀。(2)具有高速、高精度的加工效果,对硬脆、难切削材料亦能如此。(3)工件被加工后,无机械损伤,不产生材料物理机械性能降低的变质层。(4)MEEC法可用于切割、成形研磨、平面研磨、圆柱研磨及用薄片砂轮切割窄槽。被加工对象的材料,除各种钢铁外.还可以加工软硅铝磁性合金、硬质合金、聚晶金刚石、立方氮化硼烧结体、玻璃、导电或不导电陶瓷等难切削材料。8.试述超声振动切削的特点A、切削力小、切削功率消耗低。B、工件加工精度高、表面粗糙度低C、刀具寿命高。D、加工范围广E.生产率高。9.试述复合电解磨削的特点复合电解磨削与机械磨削及电解加工相比,具有以下特点:a.加工范围广、加工效率高。由于主要是电解作用和工程材料的机械性能关系不大,因此,只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高硬度、高韧性的金属材料。加工硬质合金时,与普通的金刚石砂轮磨削相比,电解磨削的加工效率要高3~5倍。b.工件的加工精度和表面质量高。由于砂轮只起刮除阳极薄膜的作用,磨削力和磨削热都很小。不会产生磨削裂纹和烧伤现象,因而能提高加工表面质量和加工精度,一般表面粗糙度可忧于Ra0.16μm。c.砂轮的磨损量小。普通刃磨时,碳化硅砂轮磨削硬质合金其磨损量为硬质合金质量的1~6倍,电解磨削时仅为硬质合金切除量的50%~100%;与普通金刚石砂轮磨削相比,电解磨削砂轮的损耗速度仅为他们的l/5~1/10,可显著降低成本。d.对机床、工具腐蚀相对较小。由于电解磨削是靠砂轮磨粒来刮除具有一定硬度和粘度的阳极钝化膜,由此电解液中不能含有活化能力很强的活性离子(如C1—离子),一般使用腐蚀能力较弱的NaNO3、NaNO2等为主的电解液,以提高电解成形精度和有利于机床、工具的防锈、防蚀。10.实现高速切削机床结构的必要条件有哪些?高速主轴系统和电主轴;高速直线驱动进给系统;高速切削刀具技术及其系统;高性能数控和伺服驱动系统;高效冷却系统;安全装置与实时监控系统;方便可靠的换刀装置;高阻尼和高刚度的机床床体结构;良好的动态特性和热特性。11.如何理解高速切削?高速切削加工中,材料去除率、切削力和刀具耐用度随切削速度改变的变化趋势各有何特点?高速切削是指切削速度及进给速度高出普通切削加工范围下切削速度及进给速度的5~10倍的工艺方法。12.高速主轴的结构单元有哪些,目前采用的高速主轴轴承有哪些?高速主轴的结构单元:电主轴、轴承及其润滑单元、电主轴的冷却及动平衡单元。高速主轴轴承:滚珠轴承、空气静压轴承、液体动静压轴承、磁悬浮轴承。13.什么是双定位式刀柄,它有何特点?列举3种具有代表性的双定位式刀柄。双定位式刀柄是指采用主轴锥面和主轴端面同时定位,刀柄通过锥面定心,同时主轴端面和刀柄凸缘的端面紧靠。双定位式刀柄安装的重复精度高(轴向达1μm);在高速离心力的作用下,刀柄会牢固锁紧,径向跳动小于5μm,可保持高的静态和动态刚度;适合高速切削加工。代表性的双定位式刀柄:HSK、KM、BIG、PLUS14.高速机床的进给系统有何要求?高速直线驱动进给单元由哪几部分组成?高速机床的进给系统要求:进给速度高,最大达60m/min或更高;加速度大,最大加速度达1~10g;动态性能好,能够实现快速伺服控制和误差补偿,有高的定位精度和刚度。高速直线驱动进给单元组成:直线电机、工作台、滚动导轨、精密测量反馈系统、防护系统。15.提高加工精度的意义有哪些可提高产品和零件的性能和质量、稳定性和可靠性、小型化程度、互换性、自动化装配效率。16.超精密加工的概念加工精度在0.1~0.01mm,表面粗糙度Ra值在0.01~0.001mm以内的加工属于超精密加工。17.超精密加工的关键技术?超精密加工工具、超精密加工设备、超精密加工检测与误差补偿、超精密加工工作环境。18.超精密加工对工作环境的要求?恒温、恒湿、防振、超净。19.常见的超精密机械加工刀具(1)金刚石刀具及其超精密刃磨;(2)金刚石微粉砂轮及其修整。20.微细/纳米加工技术的内涵及工艺方法微细加工是指制造超微小尺寸零件的加工技术。纳米技术是指涉及具有下列几个关键特征的材料与系统。第一,它们必须至少有一个维具有1纳米到100纳米的尺度。第二,它们的设计过程必须体现微观操控的能力,即能够从根本上左右分子尺度的结构的物理性质与化学性质。第三,它们能够组合起来形成更大的结构。目前进行纳米加工的手段主要是运用SPM技术,其中的STM是利用量子力学所揭示的隧道效应来完成对导电样品的加工,而AFM则更适合不导电样品的加工。21.扫描隧道显微镜的工作原理及测量模式工作原理:STM工作原理基于量子力学的隧道效应。当两电极之间距离缩小到1nm时,由于粒子波动性,电流会在外加电场作用下,穿过绝缘势垒,从一个电极流向另一个电极。当一个电极为非常尖锐的探针时,由于尖端放电使隧道电流加大。探针与试件表面距离d对隧道电流密度非常敏感是STM的基础。两种测量模式:(1)等高测量模式——探针以不变高度在试件表面扫描,隧道电流随试件表面起伏而变化,从而得到试件表面形貌信息。(2)恒电流测量模式——探针在试件表面扫描,使用反馈电路驱动探针,使探针与试件表面之间距离(隧道间隙)不变。此时探针移动直接描绘了试件表面形貌。此种测量模式隧道电流对隧道间隙的敏感性转移到反馈电路驱动电压与位移之间的关系上,避免了非线性,提高了测量精度和测量范围。22.原子力显微镜的工作原理及测量模式工作原理:当两原子间距离缩小到原子级时,原子间作用力显示出来,造成两原子势垒高度降低,两者之间产生吸引力。而当两原子间距离继续缩小至原子直径时,由于原子间电子云的不相容性,两者之间又产生排斥力。两种测量模式:(1)接触式——探针针尖与试件表面距离<0.5nm,利用原子间的排斥力。由于分辨率高,目前采用较多。其工作时保持探针与被测表面间的原子排斥力一定,探针扫描时的垂直位移即反映被测表面形貌。(1)非接触式——探针针尖与试件表面距离为0.5~1nm,利用原子间的吸引力工作。23.给出单颗磨粒平均切厚公式,分别解析高速磨削与缓进给深切磨削提高磨削效率的机制。答:spwsdspwsdgVaVdNVaVlNa11其中:vs,vw––砂轮线速度,工件速度;ap,ds––砂轮切深,砂轮直径;ls––砂轮与工件接触弧长;Nd––单位圆周长度上的动态有效磨粒数。高速磨削:提高砂轮线速度,单位时间内参与切削的磨粒数增加。保持单颗磨粒平均切厚不变,则工件进给速度相应提高,材料去除率wpwVaZ相应提高。缓进给深切磨削:若选择砂轮切深使之提高n倍,则原则上只需将工件进给速度减小n倍,即可保持单颗磨粒的平均切厚不变。而此时材料去除率可以提高n倍wwpwpwwpwZnVanVnnaZVaZ1)('24.从结合剂、制作工艺、气孔、结合强度、修整难易的角度分析各类金刚石工具的主要特点。答:多层单层树脂结合剂工具陶瓷结合剂工具金属结合剂工具电镀工具钎焊工具结合剂树脂陶瓷金属(金属)金属制作工艺热压固化高温烧结粉末冶金常温电镀高温钎焊气孔无有无––––––结合强度不高高高不高高修整困难,整形后尚须修锐容易困难,整形后尚须修锐无需修整无需修整其它不耐温,易老化耐温,耐腐蚀耐温,导热性好磨料出露高度约20~30%磨料出露高度达70~80%25.简述高效深切磨削工艺的主要特点。答:以高砂轮线速度(80~200m/min)、高进给速度(0.5~10m/min)和大切深(0.1~30mm)为主要特征,可提高加工效率,又可提高工件表面质量。26.简述砂带磨削工艺的主要特点。答:①设备简单;②生产效率高,约为铣削的10倍;③加工质量和精度好;④砂带具有一定的柔曲性,可磨削复杂型面。27.简述缓进给强力磨削对机床及工具的要求。答:①需大功率磨头。由于缓进给磨削时金属去除量大,因此相比与普通磨削需要具有较大功率的磨头;②降低机床工作台进给量。缓进给磨削要求进给速度在20~300mm/min,且稳定无爬行。③需使用大气孔软质砂轮。由于排屑和散热的需要常采用大气孔和组织疏松的砂轮;④需要高压力和大流量的冷却系统。缓进给磨削时需高流速冷却液清洗砂轮并强制冷却工件。28.磨削热问题是高效磨削工艺实际应用中遇到的突出障碍之一,请简述有效解决途径。答:应从磨削热的产生和逸散两方面进行考虑,及通过有效的工艺措施尽可能减少磨削热的产生和将产生的磨削热有效地散出两条途径解决高效磨削时的磨削热问题。工艺上可采取采用大气孔砂轮增加容屑空间、增强工具与工件间的润滑等措施以减少磨削热的产生;可采取强力冷却如高压水射流、磨削弧区内冷却等更有效的冷却措施以散出磨削热。29.高速切削加工技术和常规切削相比,具有什么优势?30.高速切削的应用领域有哪些(3个以上),每个领域试举2-3种典型零件.31.试述高速进给系统两种传动方式,并分析其优缺点.32.用于高速切削加工的刀具夹头形式有哪些,各有什么特点?33.刀具涂层的制备方法有哪些,各有什么特点?34.刀具涂层材料有哪些,简述其特点?35.机械加工钛合金和工程陶瓷时分便应选用何种刀具,简述其原因?36.提高高速切削加工时刀具安全性措施有哪些?37.超硬刀具材料的种类,其特点及应用.38.高加速度的优点?39.高速加工刀具材料应具备的性能?40.什么是绿色加工,其内涵是什么?

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