《精密与超精密加工技术》知识点总结1.加工的定义：改变原材料、毛坯或半成品的形状、尺寸及表面状态，使之符合规定要求的各种工作的统称。

规定要求：加工精度和表面质量。

2.加工精度：是指零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状、位置）与图纸规定的理想零件的几何参数相符合的程度。

符合程度越高，加工精度则越高。

3.表面质量：指已加工表面粗糙度、残余应力及加工硬化。

4.精密加工定义：是指在一定时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工技术（工艺）。

5.超精密加工：是指在一定时期，加工精度和表面质量达到最高程度的加工技术（工艺）。

6.加工的划分普通加工（一般加工）、精密加工和超精密加工。

普通加工：加工精度在1μm 以上（粗加工IT13～IT9、半精加工IT8～IT7、精加工IT6～IT5），粗糙度Ra0.1-0.8μm。

加工方法：车、铣、刨、磨等。

适用于:普通机械（汽车、拖拉机、机床）制造等。

精密加工：加工精度在1～0.1μm ，粗糙度Ra0.1μm 以下（一般Ra0.1～0.01μm ）的加工方法。

加工方法：车削、磨削、研磨及特种加工。

适用于：精密机床、精密测量仪器等中的关键零件的制造。

超精密加工：加工精度在0.1～0.01μm ，粗糙度小于Ra0.01μm（Ra0.01～Ra0.001μm）的加工方法。

加工方法：金刚石刀具超精密切削、超精密磨削、超精密特种加工。

适用于：精密元件的制造、计量标准元件、集成电路等的制造。

7.精密加工影响因素8.切削、磨削加工：精密切削和磨削、超精密切削与磨削。

9.特种加工：是指一些利用热、声、光、电、磁、原子、化学等能源的物理的，化学的非传统加工方法。

10.精密加工和超精密加工的发展趋势：向高精度方向发展、向大型化，微型化方向发展、向加工检测一体化发展、研究新型超精密加工方法的机理、新材料的研究。

11.精密加工和超精密加工的特点：形成了系统工程它是一门多学科的综合高级技术；它与特种加工关系密切传统加工方法与非传统加工方法相结合；加工检测一体化在线检测并进行实时控制、误差补偿；与自动化技术联系密切依靠自动化技术来保证；与产品需求联系紧密加工质量要求高、技术难度大、投资大、必须与具体产品需求相结合。

12.金刚石刀具是超精密切削中的重要关键。

金刚石刀具有两个比较重要的问题：一是晶面的选择，因为金刚石晶体各向异性；二是研磨质量，也就是刃口半径，因为影响变形和最小切削厚度。

13.检测技术是超精密切削中一个极为重要的问题。

超精密加工要求测量精度比加工精度高一个数量级。

14.超精密加工必须在超稳定的加工环境条件下进行：恒温条件、防振条件。

恒温：20℃±(1～0.02)℃恒湿：35﹪～45﹪空气净化、防振等。

15.金刚石分类：天然金刚石和人造金刚石两大类（碳的同素异形体）。

16.金刚石晶体的三种晶面晶体——原子具有规则排列的物体。

晶体中各种方位上的原子面叫晶面。

晶体中各种方位上的原子列叫晶向。

金刚石晶格中有三种重要晶面，(100),(110),(111)。

17.金刚石晶体具有强烈的各向异性不同晶面，不同方向性能有明显差别；金刚石刀具的晶面选择直接影响切削变形和加工表面质量；金刚石晶体和铝合金、紫铜间的摩擦系数在0.06～0.13之间，而且随金刚石晶面不同和摩擦方向不同而变化。

18.金刚石刀具的晶面选择直接影响切削变形和加工表面质量。

19.金刚石刀具的特点:硬度极高、耐热性差不宜超过800℃、强度低自脆性大，对振动敏感，只能微量切削、与铁有强的化学亲和力不宜加工黑色金属，适宜有色金属，非金属、超精密切削使用天然单晶金刚石刀具：切削刃可磨得极锋利，硬度极高（是硬度最高的物质），耐磨性好，热传导系数高，摩擦系数低。

20.刀具耐用度T：新刃磨的刀具从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间。

21.随着V增大，切削温度也增大，刀具磨损加快，所以刀具耐用度是选择切削速度的重要依据。

22.动特性包括抗振性和动态稳定性；抗振性是抵抗强迫振动的能力；动态稳定性是预防自激振动的能力。

23.金刚石刀具对有色金属进行超精密切削：多数属于正常磨损情况—刀具磨损甚慢，耐用度极高，原因：机械磨损。

有时出现剧烈磨损情况—磨损形式为层状微小剥落，沿(111)面解理造成。

24.解理现象：晶体受到定向的机械力作用，可以沿平行于某个平面平整地劈开，即晶体沿一定晶面（解理面）破裂的现象。

25.切削钢和镍的磨损形式：沿切削方向产生磨损沟槽，由于金刚石和铁镍发生化学反应和物理亲和所致。

26.金刚石刀具的耐用度，通常以其切削路径的长度计算。

刀具破损或磨损而不能继续使用的标志为加工表面粗糙度超过规定值。

金刚石刀具磨损甚微，耐用度极高，正常可达数百公里。

同一刀具可以加工很多零件，零件的尺寸一致，基本不受刀具磨损的影响。

刀具达不到高耐用度的原因主要是振动使切削刃产生微小崩刃。

27.积屑瘤：来自切屑和工件上的金属冷焊（粘结）并层积在前刀面上形成硬度很高的楔块，能代替切削刃及前刀面进行切削工作。

28.积屑瘤在切削过程中的作用：1)保护刀具2)增大前角3)增大切削厚度4)增大已加工表面粗糙度29.所有切削速度范围内都产生积屑瘤，但切削速度变化将影响积屑瘤的高度。

30.超精密切削时切削速度对积屑瘤生成的影响: 切削速度较低时，积屑瘤高度大。

说明低速时，切削温度较低，适合积屑瘤生长; 当切削速度> 314 m/min 时，积屑瘤较小且趋于稳定; 在切削速度相同条件下，刀刃的微观缺陷直接影响积屑瘤高度。

如完整刃的积屑瘤高度为 5 μm，而微小崩刃的刀刃积屑瘤高度为18 μm。

31.超精密切削时积屑瘤对切削力的影响: 积屑瘤高度大时，切削力大；积屑瘤小时，切削力小；原因：（积屑瘤代替刀具切削）(1)鼻形积屑瘤前端的圆弧半径R(2～3m)比刀具刃口钝圆半径ρ(0.2～0.3m)大得多，导致切削力大。

(2)积屑瘤与切屑和工件间的摩擦系数和摩擦力较金刚石与切屑和工件的摩擦系数及摩擦力大。

(3)积屑瘤产生的切削厚度大于原切削厚度，使切削力增大。

32.超精密切削时积屑瘤对表面粗糙度的影响：积屑瘤高度大，表面粗糙度差；积屑瘤小时，表面粗糙度好。

33.切削液的主要作用之一—润滑→减小摩擦和变形。

超精密切削，使用切削液，减小切削中的摩擦，可减小积屑瘤，减小Rz。

这时，切削速度的改变对Rz 无影响，这一点不同于普通切削。

加工黄铜时，切削液作用不明显，因为它是脆性材料，变形和摩擦力小。

34. 切削速度对加工表面粗糙度的影响：使用切削液时，在机床、刀具、环境条件都符合时，从极低到很高的切削速度，都能够得到粗糙度极小（Ra<0.01m)的加工表面。

这个结论具有实际意义，超精密切削常用于车端面，切速是变化的，但表面粗糙度则要求不变。

使用切削液时，切削速度对表面粗糙度的影响甚微。

使用切削液时，切削速度对铝合金加工表面粗糙度的影响甚微，微小的变化主要是受机床动特性的影响。

35. 进给量和修光刃对加工表面粗糙度的影响：普通切削f 是影响Ra 的主要因素；超精密切削采用很小的f，而且刀具要有修光刃。

36.超精密切削的金刚石刀具通常做成直线修光刃或圆弧修光刃直线修光刃—制造容易，国内用得较多，修光刃长度常取0.05～0.20mm；圆弧修光刃—易于对刀，圆弧半径R=2-5mm，制造较复杂。

(f较小)37.修光刃长度对Ra 的影响：修光刃的长度过长，对减小Ra效果不大。

（常取0.05～0.20mm）；要精确对刀，使修光刃和进给方向一致，使用对刀显微镜。

38.精密切削背吃刀量对Ra的影响1）当ρ较大时：结论：ap 减小，使Ra 增大。

原因：ρ较大。

ap 减小，使切削困难，变质层大，Ra↑。

2）2)当ρ< 0.05～0.1m，最小ap< 0.1m，可得到Ra < 0.02m，表面变质层极小。

在刀具刃口半径足够小时（ρ<0.05～0.1m），ap 对Ra 影响甚小。

39.识图：背吃刀量对加工表面残余应力的影响。

ap减小，表面残余应力减小；减小到一定值后增大；临界点与刀具锋锐度有关。

40.刀刃锋锐度：反映刀具切削刃的锋利程度，大小用刃口半径ρ(或rn)表示。

刃口半径ρ(或rn)愈小，表示刀刃愈锋利。

41.识图：刀刃锋锐度对加工表面粗糙度的影响。

两把车刀几何形状完全相同，仅锋锐度有差别，ρ1=0.6μm，ρ2=0.3μm。

结论：刀刃锋锐度对加工表面粗糙度有明显影响。

ρ增大，Rmax 增大。

两把刀具在不同背吃刀量ap 时的加工表面粗糙度两把刀具在不同进给量ƒ时的加工表面粗糙度结论：刀刃锋锐度对加工表面粗糙度有明显影响。

ρ增大，Rmax 增大。

42.刀刃锋锐度对切削变形和切削力的影响。

ρ↓，变形系数ξ↓，Fz↓。

ap 很小时，ρ值的很小变化将使ξ，Fz 产生很大变化。

（ap 很小时，要求ρ值小）43.刀刃锋锐度对切削表面层的冷作硬化和组织位错的影响。

ρ不同时，加工表面变质层的冷硬和显微硬度有明显差别。

ρ↑，ξ↑，位错密度增大。

（ρ↑，挤压和摩擦作用更强）即使刃口较锋利的情况下，也存在着加工硬化。

要求变质层小时，ρ↓。

44.刀刃锋锐度对加工表面残留应力的影响。

ρ增大，残余应力增大。

a p=1 μm为临界值，此时继续减小a p，残余应力增大。

45.超精密切削实际达到的最小切削厚度：研究结果证明，使用极锋锐的刀具和机床条件最佳的情况下，金刚石刀具的超精密切削，可以实现切削厚度为纳米级（1nm）的连续稳定切削。

46.金刚石各晶面特性：1) (100)晶面的摩擦系数曲线有4个波峰和波谷；(110)晶面的摩擦系数曲线有2个波峰和波谷；(111)晶面的摩擦系数曲线有3个波峰和波谷；2) 以摩擦系数的坡谷比较，(100)晶面最低，(111)次之，(110)晶面最高。

3) 同一晶面值的变化比较，(100)晶面最大，(110)次之，(111)晶面最小。

金刚石切削有色金属。

摩擦曲线比较波谷，越小越好（100）晶面最好。

47.金刚石晶面不同对切削变形的影响。

(100)晶面车刀切削时的切削变形< (110)晶面车刀的切削变形。

原因：(100)晶面μ小。

结论：晶面不同的刀具，切削变形不同，(100)晶面的车刀切削变形小。

48. 金刚石刀具晶面不同对加工表面质量的影响。

1.加工表面粗糙度(100)和(110)晶面车刀加工紫铜，相同切削条件，加工表面粗糙度相差不多。

2.加工表面残余应力(100)晶面车刀< (110)晶面车刀，特别是切向残余应力。

原因：(100)晶面车刀的μ小，→ξ↓，后刀面与加工表面摩擦↓，→残余应力↓。

这对要求残余应力小，要求长期尺寸稳定性高的精密零件的加工非常适合。

49.金刚石刀具晶面不同对刀具磨损的影响。