《精密超精密加工技术》试题
1~6 题为必答题(每题 10 分)。
1、精密和超精密加工的精度范围分别为多少?超精密加工包括哪些领域?
答:(1)精密加工的加工精度为 1~0.1μm,加工表面粗糙度为 0.3~0.03μm;超精密加工
的加工精度为 0.1~0.01μm,加工表面粗糙度为 0.03~0.005μm。
(2)精密与超精密加工所包含的主要领域有
超精密切削加工:超精密金刚石切削,可加工各种镜面、反射镜、透镜等大型器件的精
密加工;
精密与超精密磨削:光盘、光学镜头、晶体等硬脆材料的精密加工;
精密研磨抛光:集成电路、光学元件等高精度加工;
精密特种加工:激光、超声波及电子束、离子束加工。
2、超精密切削对刀具有什么要求?天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人造聚晶金刚
石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削?
答:为实现超精密切削,刀具应具有如下性能:1)极高的硬度、极高的耐磨性和极高
的弹性模量,以保证刀具有很长的寿命和尺寸耐用度。2)切削刃钝圆半径要极小才能
实现超薄切削厚度。3)切削刃无缺陷,切削时刃形将复印在加工表面上,能得到超光
滑的镜面。4)和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低,能得到极好的
加工表面完整性。
天然单晶金刚石有着一系列优异的特性,如硬度强度耐磨性极高导热性好,与有色金属
摩擦因数低,刀具钝圆半径极小等。虽然价格昂贵,仍被公认为理想不能替代的超精密
切削刀具材料。二者等同称为 SPDT。
大颗粒人造单晶金刚石现在已能工业生产,并已开始用于超精密切削,但它的价格仍很
昂贵。
人造聚晶金刚石无法磨出极锋锐的切削刃,钝圆半径很难小于 1 微米,它只能用于有色
金属和非金属的精切,很难达到超精密镜面切削。
立方氮化硼(CBN)刀具现在用于加工黑色金属,但还达不到超精密镜面切削。
3、超精密磨削主要用于加工哪些材料?为什么超精密磨削一般多采用超硬磨料砂轮?
答:(1)主要针对玻璃与陶瓷等硬脆材料进行加工。
(2)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,但得不到高精度低表面粗糙度的磨削质量。因此,在超精密磨削时,一
般采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。
4、固结磨料加工和游离磨料加工各有什么特点?
答:固结磨料研磨方法优点:
1)可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料,如玻璃、陶瓷、半导体材
料、宝石、石材、硬质合金、铜铝等有色金属及合金等 2)磨削能力强、耐磨性好、耐
用度高,易于控制加工尺寸及实现加工自动化。3)磨削力小,磨削温度低,加工表面质
量好,无烧伤、裂纹和组织变化。4)磨削效率高,有锋利的刃口,耐磨性高,因此有
较高切除率和磨削比 5)加工成本柢,加工效率高,工时少,综合成本低。
游离磨料研磨的特点: