1、文檔供參考，可復制、編制，期待您的好評與關注！ 1-1試述精密和超精密加工技術對發展國防和尖端技術的重要意義。精密和超精密加工是國際競爭取得成功的關鍵技術。許多現代技術產品需要高精度制造。發展尖端技術，發展國防工業，發展微電子工業等都需要精密和超精密加工制造出來的儀器設備。1-2從機械制造技術發展看，過去和現在達到怎樣的精度可被稱為精密和超精密加工精密加工： 加工精度0.11um表面粗糙度Ra在0.020.1um超精密加工：加工精度高于0.1um表面粗糙度Ra小于0.01um1-3精密和超精密加工現在包括那些領域。1）超精密切削（各種鏡面）2）精密和超精密磨削研磨（集成電路基片和高精度磁盤）3

2、）精密特種加工（電子束、離子束加工使美國超大規模集成電路線寬達到0.1um）1-4試展望精密和超精密加工技術的發展。對精密和超精密加工技術給予足夠的重視，投入較多的人力物力進行研究和發展，在生產中穩定納米加工，擴大應用亞微米加工技術，并開始納米級加工的試驗研究，則在1015年內有希望達到美國等先進國家的水平。可先在某些單項技術上取得突破，逐步使我國的精密和超精密加工技術達到國際先進水平。1-5我國的精密和超精密加工技術和發達國家相比情況如何與發達國家相比，仍有不少的差距。不少精密機電產品尚靠進口。有些靠老工人手藝，且報廢高。某些精密機電產品我國雖已能生產，但其中的核心關鍵部件仍需依靠進口，我國

3、每年需進口大量尚不能生產的精密數控機床設備。1-6我國要發展精密和超精密加工技術，應重點發展哪些方面的內容?1）超精密切削、磨削的基本理論和工藝2）超精密設備的關鍵技術、精度、動特性和熱穩定性3）超精密加工的精度檢測、在線檢測和誤差補償4）超精密加工的環境條件；5）超精密加工的材料2-1金剛石刀具超精密切削有哪些應用范圍?用于加工鋁合金、無氧銅、黃銅、非電解鎳等有色金屬和某些非金屬材料。用于加工陀螺儀、激光反射鏡、天文望遠鏡的反射鏡、紅外反射鏡和紅外透鏡、雷達的波導管內腔、計算機磁盤、激光打印機的多面棱鏡、復印機的硒鼓、菲尼爾透鏡2-2金剛石刀具超精密切削的切削速度如何選擇？根據所使用的超精密

4、機床的動特性和切削系統的動特性選取，即選擇振動最小的轉速。2-3試述超精密切削時積削瘤的生成規律和它對切削過程和加工表面粗糙度的影響金剛石刀具精密切削有色金屬，不用切削液，在所有進行實驗的切削參數下都產生積削瘤。切削速度v較低時，積削瘤高度h0最高，當v314m/min時，積削瘤較小且趨于穩定進給量f很小時，積削瘤高度h0較大，在f=5um/r時h0值最小，f值再增大時，h0值稍有增加，背吃刀量ap25um時，積削瘤的高度h0變化不大，但在ap大于25um時，積削瘤的高度h0將隨ap的值增加而增加。2-4試述各工藝參數對超精密切削表面質量的影響1）速度小表面粗糙，但使用切削液的情況下，切削速度

5、的變化對加工表面的影響不大2）進給量和修光刃，使用修光刃的刀具，f0.02mm/r時，進給量對表面粗糙度影響不大3）切削刃形狀，圓弧刃比直線刃更易對刀，更能得到高質量的表面。4）背吃刀量減小時表面粗糙度加大，但在刀具切削刃鈍圓半徑rn足夠小（0.050.1um）2-5超精密切削時如何才能使加工表面成為優質的鏡面？1）進給量f=2.5um/r，背吃刀量ap=2um時，不同切削速度均能得到晶面2）使用圓弧切削刃刀具，在進給量f5um/r時，均達到Rmax0.05um的鏡面3）采用經過精密研磨的單晶天然金剛石刀具。2-6超精密切削時，金剛石刀具切削刃鋒銳度對切削變形和加工表面質量的影響如何？有明顯的

6、影響，用rn=0.6um的金剛石車刀，只能在較小的進給量和背吃刀量的條件下（ap=12um,f2.5um/r）可切出可切出Rmax=0.056um;更鋒銳的刀具（rn=0.3um）,可以在較寬的切削條件下切出Rmax=0.056um的表面。2-7超精密切削時極限最小切削厚度是多少？hDmin=rn1-(Fp+uFf)/sqrt(Ff2 +Fp2)(1+u2)2-8試述超精密切削用金剛石刀具的磨損和破損特點。屬于機械磨損，本質是微觀解理的積累。當作用應力相同時，（110）面破損的機率最大，（111）面次之，（100）面產生破損的機率最小。2-9金剛石刀具晶面選擇對切削變形和加工表面質量的影響如何

7、？直接影響切削變形和加工表面質量，用100晶面做金剛石刀具的前面和后面，可使切削變形減小，并可減小后面與加工表面間的摩擦2-10工件材料的晶體方向對切削變形和加工表面質量的影響如何？單晶體材料有很高的各向異性，不同晶向的切削變形和切削力都不相同。不同晶向的加工表面粗糙度都不相同。相同晶面的切削，晶面方向發生變化，切削變形和加工表面粗糙度也不相同2-11脆性材料用超精密切削如何加工出優質表面？需要實現塑性切削，要求金剛石刀具很鋒銳并有合理的切削角度，通過改變切削力作用方向來改變切削區的變形方向，使崩碎可能性小，其次，切削厚度極小，小于某臨界值后，可實現塑性切削，能切出極好的優質表面。2-12超精

8、密切削對刀具有哪些要求？為什么單晶金剛石是被公認為理想的、不能代替的超精密切削的刀具材料？1）硬度高、耐磨性高和彈性模量高，保證壽命長和耐用度高2）切削刃鈍圓及其鋒銳，及半徑rn極小，可實現超薄切削3）切削無缺陷4）和工件材料的抗粘結性好、化學親和性小、摩擦因數低。使加工表面完整。天然單晶金剛石有以上一系列優異的特性2-13單晶金剛石有哪幾個重要晶面？三個100、110、1112-14試述金剛石晶體的各向異性和不同晶面研磨時的好磨難磨方向。各項異性：對稱軸不同，與4次對稱軸垂直的是100面，與3次對稱軸垂直的是111晶面晶面，與2次軸對稱的是110晶面。網面最小單元不同，100是正方形，110

9、為矩形，111為三角形，網面密度100：110：111為1：1.414：2.308網面距不同：100與110為均勻分布，分別為D/4=0.089mm，sqrt(2)D/4=0.126mm,111為寬窄交替寬為sqrt(3)D/4=0.154mm，窄為sqrt(3)D/12=0.1051mm解理現象：111面的面網寬面距比100和110都大，最易解理。好磨難磨方向可用圖表示：100磨削率：111磨削率：110磨削率=5.8：1：12.82-15金剛石晶體有哪些定向方法？1）人工目測定向2）X射線定向3)激光定向2-16試述金剛石晶體的激光定向原理和方法。利用金剛石在不同晶面方向上,晶體結構不同,

10、對激光反射形成的衍射圖像不同而進行。2-17如何根據金剛石微觀破損強度來選擇金剛石刀具的晶面？在外力作用下，110面最易破損，111面次之，100面最不易破損，因此金剛石刀具的前面和后面應選擇最不易破損的100面。2-18比較直線修光刃和圓弧修光刃金剛石刀具的優缺點。直線修光刃制造容易，可減少殘留面積，減小加工表面粗糙度，長度通常取0.050.20mm。缺點是加長修光刃的長度對表面加工質量效果不大，對刀不易圓弧刃容易對刀，半徑可取R=25mm。可加工高質量的超光滑表面，缺點是刀具制造復雜2-19試述金剛石刀具的前面應選哪個晶面選用100面，111面硬度高，而微觀破損強度并不高，研磨加工困難。選

11、用100面的原因：1）100面耐磨性高于110面，刀具使用壽命長2）100面微觀破損強度高于110面，產生崩刃的機會小3）100面與有色金屬之間的摩擦因數低于110晶面，使切削變形小，使加工表面的變形和殘留應力小。有利于提高表面質量。2-20試述金剛石刀具的金剛石固定方法。1）機械加固2）用粉末冶金法固定3）使用粘結或釬焊固定2-21試述單晶金剛石刀具的研磨加工方法有粗研和精研粗研后的金剛石不能有大劃痕、刀具切削刃不能有崩刃或其他缺陷，粗研與研磨方向、研磨速度和壓力、使用的金剛石微粉的粒度等有關。精研加工是制造精密金剛石刀具的關鍵工序，與磨料粒度、研磨盤質量、研磨方向、精拋這些因素有關。2-2

12、2單晶金剛石刀具質量的好壞如何評定1）能否加工出高質量的超光滑表面（Ra=0.0050.02um）2）能否有較長的切削時間保持切削刃鋒銳（一般要求切削長度數百千米），切出極高質量的加工表面。3-1何謂固結磨料加工?何謂游離磨料加工？它們各有何特點？適用于什么場合？固結磨料加工，使用固結磨具和涂覆磨具進行加工。將磨粒或微粉與結合劑粘合在一起，形成一定的形狀并具有一定強度，再采用燒結、粘接、涂覆等方法形成砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。固結磨具用于精密砂輪磨削、油石研磨、精密研磨、精密超精加工，涂覆磨具用于精密砂帶磨削、砂帶研磨。游離磨料加工，加工時磨粒或微粉不是固結在一起，而是成游離狀態，用于研磨

13、和拋光。3-2試述超硬磨料磨具（金剛石砂輪、立方氮化硼砂輪）的特點。超硬磨料磨具為什么會成為精密加工和超精密加工的主要工具之一？1）磨具在形狀和尺寸上易于保持，使用壽命高，磨削精度高。2）磨料本身磨損少，可較長時間保持切削性，修整次數少，易于保持精度。3）磨削時，一般工件溫度較低，因此可以減小內應力、裂紋和燒傷等缺陷。精密加工和超精密加工要求能加工出質量高的表面。金剛石和立方氮化硼硬度高、耐磨性好。3-3在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技術性能時，有哪些技術性能的表示方法相同？有哪些技術性能的表示方法不同？為什么？相同：磨料的主要物理性能、磨料粒度、磨具強度，不同：組織和濃度、硬度普通磨具中

14、磨料的含量用組織，反映磨料、結合劑、氣孔三者之間體積的比例關系。超硬磨具中磨料含量用濃度，表示每1cm3體積中所含超硬磨料重量。普通磨具的硬度是指磨粒在外力作用下，自表面脫落的難易程度。超硬磨具沒有硬度項3-4為什么在超硬磨料磨具的結構中一般由磨料層、過渡層和基體三個部分組成？過渡層起什么作用？普通磨料磨具的結構為什么與超硬磨料磨具的結構不同？由于金剛石、立方氮化硼的價格高、具有很好的耐磨性能，用它們制造的固結磨具與普通磨料固結磨具不同，除超硬磨料層外，還有過渡層和基體。過渡層用于連接基體和超硬磨料層，由結合劑構成，有時也可省去。3-5涂覆磨具在制造技術上的質量關鍵是哪些？粘接劑、涂覆方法3-

15、6試述近年來涂覆磨具在精密和超精密加工中所占的地位。涂覆磨具是將磨料用粘接劑均勻地涂覆在紙、布或其他符合材料基底上的磨具。應用比較廣泛，產品有干磨砂布、耐水砂紙、剛紙磨片、環狀砂帶、卷狀砂帶。3-7試述涂覆磨具制造中三種涂覆方法的特點和應用場合1）重力落砂法，用于砂布、砂紙2）涂覆法，用于小量生產紙質材料基底的砂帶3）靜電植砂法，廣泛采用。3-8試從系統工程的角度分析精密磨削的技術關鍵精密磨削是指加工精度為10.1um、表面粗糙度達到Ra0.20.025um的磨削方法，又稱為小粗糙度磨削，多用于機床主軸、軸承、液壓導軌、量規等的精密加工。3-9試分析砂輪修整對精密磨削質量的影響。砂輪修整是精密

16、磨削的關鍵之一，通過砂輪修整，可以提高磨料的使用壽命，形成等高性很好的微刃。使砂輪表面更平整，從而提高精密磨削質量。3-10精密磨削能獲得高精度和小表面粗糙度表面的主要原因何在？精密磨削的磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，被加工表面留下大量極微細的磨削痕跡，殘留高度極小，加上無火花磨削階段的作用，獲得高精度和小表面粗糙度表面。3-11試分析超硬磨料砂輪的各種修整方法的機理、特點和應用范圍1）車削法 用單粒天然金剛石筆、聚晶金剛石筆、修整片等車削金剛石砂輪達到修整目的。2）磨削法 用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪對磨進行修整。修整陶瓷、金屬結合劑金剛石砂輪等各種超硬磨料砂輪3）滾壓擠壓法 用碳化

17、硅、剛玉、硬質合金或鋼鐵等制成的修整輪，與超硬磨料砂輪在一定壓力下進行自由對滾，使結合劑破裂形成容削空間，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。多用于修銳4）噴射法 氣壓噴砂法：將碳化硅、剛玉磨粒從高速噴嘴噴射到傳動的砂輪表面上，去除部分結合劑，使超硬磨粒突出。液壓噴砂法，用高壓泵打出流量為20L/min、壓力為150Pa的冷卻液，進入噴嘴的漩渦室時，形成低壓，從邊孔中吸入碳化硅或剛玉等磨粒及空氣，與冷卻液形成混合液，并以高速噴嘴噴射到轉動的砂輪上。5）電加工法 電解修銳法 利用電化學腐蝕作用蝕除金屬結合劑 多用于金屬結合劑砂輪的修銳 電火花修整法 其原理是電火花放電加工，適用于各種金屬結合劑砂輪，若

18、在結合劑中加入石墨粉，也可用于樹脂、陶瓷結合劑砂輪6）超聲波振動修整法 用受激振動的簧片或超聲波振動頭驅動的幅板作為修整器，并在砂輪和修整器間放入混油磨料，通過游離磨料撞擊砂輪的結合劑使超硬磨粒突出結合劑。主要用于修銳3-12試分析普通磨料砂輪和超硬磨料砂輪在修整機理上的不同。修整是整形和修銳的總稱。普通砂輪的整機和修銳一般是合為一步進行的，而超硬磨料砂輪的整形和修銳一般是分為先后兩步進行，有時，整形和修銳采用不同的方法。3-13在超硬磨料砂輪磨削時如何選用磨削液？由于超硬磨料砂輪組織緊密、氣孔少、磨削過程中易被堵塞，故要求磨削液有良好的潤滑性、冷卻性、清洗性和滲透性。金剛石砂輪磨削時常用油性

19、液和水溶性液為磨削液，視具體情況而定，如磨削硬質合金時普通采用煤油，但不宜使用乳化液；樹脂結合劑砂輪不宜食用蘇打水。立方氮化硼砂輪磨削時采用油性液為磨削液，一般不用水溶性液，因為在高溫下立方氮化硼磨粒和水會起化學反應，稱水解作用，會加劇砂輪磨損。可加極壓添加劑以減弱水解作用。3-14超精密磨削的含義是什么？鏡面磨削的含義是什么？加工精度達到或高于0.1um，表面粗糙度小于Ra0.025um，是一種亞微米級的加工方法。鏡面磨削一般是指加工表面粗糙度達到Ra0.020.01um,表面光澤如鏡的磨削方法。3-15試從系統工程的角度來分析超精密磨削能達到高質量的原因。影響超精密磨削的因素很多，各因素之

20、間又相互關連，所以超精密磨削是一個系統工程，超精密磨削需要一個高穩定性的工藝系統，對力、熱、振動、材料組織、工作環境的溫度和凈化等都有很高的要求，并有較強的抗擊來自系統內外的各種干擾能力，有了高穩定性，才能保證加工質量的要求。所以超精密磨削是一個高精度、高穩定性的系統。3-16試分析超硬微粉砂輪超精密磨削的特點。1）磨料粒度細，可同時獲得極小的表面粗糙度和很高的幾何尺寸和形狀精度2）加工效率高3）需要進行在線修整4）需要有微進給裝置的超精密磨床上進行，設備價格高3-17試比較精密砂輪磨削和精密砂帶磨削的機理、特點和應用場合精密砂輪磨削的機理：1)微刃的微切削作用形成小粗糙度表面2）微刃的等高切

21、削作用使加工表面殘留高度極小。3）微刃的滑擠、摩擦、拋光作用減小表面粗糙度特點是殘留高度小，表面精度高。應用于機床主軸、軸承、液壓滑閥、滾動導軌、量規等的精密加工精密砂帶磨削時彈性變形區的面積大，使磨粒承受的載荷大大減小，載荷值均勻，有減震作用。砂帶的粒度均勻、等高性好、磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃間隔長，切削不易堵塞，有較好的切削性砂帶磨削特點：1）彈性磨削2）冷態磨削3）磨削效率高4）砂帶制作比砂輪簡單方便。砂帶可加工外圓、內圓、平面和成形表面。磨削頭架可安裝在臥式車床、立式車床、龍門刨床等機床上進行加工，很強的適應性。不僅可以加工各種金屬材料，而且可加工木材、塑料、石材、水泥制品、橡

22、膠等非金屬材料以及單晶硅、陶瓷和寶石等硬脆材料。3-18比較閉式砂帶磨削和開式砂帶磨削的特點和應用場合閉式砂帶磨削特點是效率高、噪聲大、易發熱。可用于粗、半精和精加工開式砂帶磨削特點是磨削質量高，磨削效果好，但效果不如閉式砂帶磨削，多用于精密和超精密磨削。3-19論述接觸輪外緣截面形狀及其結構對砂帶磨削的影響接觸輪外圓截面形狀有平滑形用于細粒度砂帶精磨、精密和超精密磨及研拋，填充形用于粗磨，齒形又有鋸齒形用于粗磨和精磨，鋸齒形用于粗磨3-20分析接觸輪外緣材料的種類及其硬度對砂帶磨削的影響。接觸輪外緣材料種類很多，有鋼、橡膠、膠木、帆布、充氣橡膠等，硬度從硬到軟，在砂帶磨削的用途由重負荷磨削到

23、輕負荷磨削，到精密拋光3-21如何處理砂帶磨削時的冷潤與除塵問題？濕磨要選擇磨削液，磨削液選擇要考慮加工表面粗糙度和被加工材料，考慮砂帶粘結劑的種類，考慮基底材料，干磨要選用干磨劑除塵處理：設吸塵和集塵裝置。可用封閉罩或吸塵管等結構將磨削液、切削、磨粒等匯集于集塵箱，通過過濾回收，磨削液再用。4-1 試述精密和超精密機床的國內外發展概況第二次世界大戰前后精密機床的發展已逐漸完善成熟，主軸回轉精度在1um以下，主軸振擺在0.40.5um，直線度可達1um/100mm。20世紀50年代末期，美國首先發展了金剛石刀具超精密切削技術20世紀80年代，超精密切削技術已應用到民用產品。現在，美國的DTM-

24、3和LODTM大型機床是公認水平最高的、達到當前技術最前沿的大型超精密機床。我國雖已取得不小的成績，但與國外相比仍有不少差距。4-2 試述我國發展超精密機床概況20世紀60年代開始發展精密機床。1987年北京密云機床研究所研制成功加工球面的JSC-027型超精密車床。最大加工直徑400mm。1998年北京機床研究所制成的加工直徑800mm的NAM-800型CNC超精密金剛石車床和SQUARE-200型超精密銑床，主軸回轉精度達0.05um.。現在在研究加工直徑為1m以上的立式超精密機床。4-3 以美國為例，說明精密機床的發展過程1962年，美國聯合碳化物公司研制成功半球車床，是最早期的使用金剛

25、石刀具實現超精密鏡面切削的車床1968年，發展了Moore車床，主軸回轉精度0.05um70年代，Pneumo公司生產了MSG-325型超精密車床，機床空氣主軸的徑向圓跳動和軸向跳動均500N/um，x向采用平面液體潤滑導軌，z向采用平面空氣靜壓導軌3）導軌運動系統的驅動與控制 x軸、z軸的驅動有DC電動機與靜壓軸承的50mm的摩擦驅動輪驅動，頻帶寬10Hz，最大送進量2.5mm/s.并有PZT（PbZrO-PbT）陶瓷壓電元件驅動刀具的微位移機構（范圍：2.5um）進行誤差修正。4）恒溫控制及底座 在6m2空間內流體溫度控制可達（200.0006），空氣溫度控制可達（200.005）.機床底

26、座為價5萬美元的6.4m4.6m1.5m的花崗巖，膨脹系數低，對振動的衰減能力比鋼高15倍4-6 試述美國LLL實驗室生產的LODTM大型光學金剛石車床的主要技術性能采用面積較大的推力軸承、7路高分辨率雙頻激光測量系統、使用He-Ne 雙頻激光測量器、使用4路激光檢測橫梁上溜板的運動、使用3路激光檢測刀架上下運動位置、使用在線測量和誤差補償以提高加工精度、發熱部件用恒溫水冷卻，水溫控制在（200.0005）、大地基，地基周圍有防振溝、用4個大空氣彈簧支撐起來，有兩個空氣彈簧氣室是連通的。4-7試述美國Cranfield公司生產的OAGM2500大型超精密機床的必要性三軸聯動數控、x和y向導軌采

27、用液體靜壓、z向的磨軸頭和測量頭采用空氣軸承。床身采用型鋼焊接結構。中間用人造花崗巖、精密數控驅動、采用分辨率為2.5nm的ZYGO AXIOM雙頻激光測量系統檢測運動位置。4-8 舉例說明發展高效專用多功能超精密機床的必要性精密機床是實現精密加工的首要基礎條件，發展高效專用多功能的超精密機床能促進國家的微電子和家電工業的發展。日本研究超精密切削技術和研制超精密機床雖然起步較晚，但由于得到有關方面的重視和協同努力，發展很快，多功能和高效專用超精密機床在日本發展較好，促進了日本微電子和家電工業的發展，促進了經濟的發展。4-9 為什么超精密機床大部分都采用空氣軸承，它有哪些優缺點由于超精密切削時切

28、削力甚小，空氣軸承能滿足要求，故在超精密機床中得到廣泛的應用。優點：回轉精密高、高速轉動時溫升小熱變形誤差小缺點：剛度低、承受載荷小。4-10 空氣主軸軸承有哪些常用的機構形式？它有哪些優缺點？1、圓柱徑向軸承和端面止推空氣靜壓軸承。優點：能自動調整定心。采用多孔石墨的軸襯代替輸入空氣的小孔節流，效果好、使用多孔石墨在沒有空氣狀態下軸如少量旋轉，不會和軸套咬住使主軸損壞，缺點是這種多孔石墨要求組織均勻、各處透氣率相同，制造技術難度大。2、雙半球空氣軸承主軸。優點：氣浮面是球面有自動調心作用，當軸承尺寸較大時，可以有較高的剛度和較大的承載能力。3、前部用球形，后部用圓柱徑向空氣軸承的主軸。優點：

29、一端是球形，起到徑向和軸向推力軸承的作用，并有自動調心作用。缺點：剛度和承載能力不高4、立式空氣軸承。優點：下止推面大于上止推面，以平衡主軸的重量，使上下止推面的空氣間隙相等，處于最佳狀態。徑向軸承制成圓弧面，可起到自動調心、提高精度的作用。4-11 超精密主軸有哪些驅動方式？各自的優缺點是什么？1、電動機通過帶傳動驅動機床主軸。優點：無極調速、減少振動。缺點：超精密機床多數采用T形總布局，這種方式，十分不便。2、電動機通過柔性聯軸器驅動機床主軸。優點：主軸部件結構緊湊、無級調速、消除振動和回轉誤差。缺點：主軸軸向長度較大，使整個機床的尺寸加大。3、采用內裝式同軸電動機驅動機床主軸。優點：消除

30、電刷磨損對電動機的影響，回轉精度高，主軸軸箱的軸向長度縮短，主軸箱成為一個獨立的、很方便移動的部件。缺點：主軸部件熱變形，需要通恒溫油（或水）冷卻。4-12 超精密車床有哪幾種總體布局？各自的優缺點是什么？1、十字形滑板工作臺布局。優點：主軸箱位置固定，刀架在十字形滑板（或溜板）工作臺上。缺點：激光干涉測量系統的激光光路需要封閉結構，增加了工作臺體積。2、T形布局。優點：z向和x向運動相互獨立，誤差不累加，測量系統的安裝簡單，測量精度高。3、R-布局。優點：可加工平面和各種凹凸非球曲面。缺點：高精度的圓弧導軌制造不易，加工調整用極坐標不是直角坐標，用的不多。4、偏心圓轉角布局。優點：加工球面和

31、平面時，完全不需要導軌的直線運動，故加工精度和表面質量高，機床結構簡單緊湊。5、立式結構布局。優點：加工工件直徑較大并且重量較重。4-13 簡述精密和超精密機床使用的床身和導軌材料，并說明各自的優缺點1、優質耐磨鑄鐵。優點：工藝性好，耐磨性好、熱膨脹系數低、對振動衰減能力、經時效消除內應力。缺點：容易生銹2、花崗巖。優點：長期尺寸穩定性好、熱膨脹系數低、對振動衰減能力強、硬度高、耐磨、不會生銹。缺點：交給你小孔和螺紋比較困難。主要缺點是吸濕性，產生微量變形，影響精度。3、人造花崗巖。優點：可鑄造成形、吸濕性低、對振動的衰減能力加強。4-14 簡述精密和超精密機床的導軌結構形式，并說明各自的優缺

32、點1、滾動導軌。優點：直線運動精度高，達到微米級，磨擦因數極低，僅0.0020.0032、液體靜壓導軌。優點：導軌剛度高，能承受大的載重，直線運動精度高并且平穩，無爬行現象。缺點：左右不對稱，因此甚難做到極高精度。3、氣浮導軌。優點：直線運動精度高，導軌無爬行現象，無摩擦。缺點：剛度低于空氣靜壓導軌，受壓縮空氣壓力波動影響大。4、空氣靜壓導軌。優點：比氣浮導軌剛度和運動精度高，摩擦力小，不易發熱，沒有溫升。缺點：需要靜壓空氣節流方式用的多孔石墨制造不易。4-15 試述滾珠絲杠驅動系統的結構和優缺點滾珠在絲杠和螺母的螺紋槽內滾動，因此摩擦力小。滾珠在螺母內有再循環通道，行程長度不受滾珠限制。優點

33、：絲杠的螺紋槽精度高。有在線檢測系統作為進給量的檢測和反饋。缺點：進給全行程中絲杠和螺母配合的松緊度有變化，影響進給運動的平穩性。4-16 試述超精密機床中使用的摩擦驅動機構的原理、結構和優缺點和導軌運動體相聯的驅動桿夾在兩個摩擦輪之間。上摩擦輪是用彈簧壓板壓在驅動桿上，當彈簧壓板壓力足夠時，摩擦輪和驅動桿之間將無滑動。兩個摩擦輪均有靜壓軸承支承，可以無摩擦轉動。下摩擦輪和直流電動機相連，帶動下摩擦輪旋轉，靠摩擦力帶動驅動桿，帶動導軌做非常平穩的直線運動。優點：直線運動平穩，直線精度高。缺點：要求下摩擦輪直徑小，結構設計困難4-17 精密加工對微量進給裝置的性能要求是什么？1）精微進給和粗進給

34、分開，提高微位移的精度、分辨率和穩定性2）運動部分必須是低摩擦和高穩定度的。3）末級傳動元件及夾金剛石刀具處剛度要求高4）微量進給機構內部聯接必須是可靠聯接。5）工藝性好，容易制造6）微量進給機構應具有好的動特性，高頻響7）微量進給機構能實現微進給的自動控制4-18 試述壓電和電致伸縮傳感器的結構和主要性能結構：平時電致伸縮陶瓷片兩片一對，中間通正電，兩側通負電，將很多對陶瓷片疊在一起，正極聯在一起。主要性能：電容3uF，自振頻率100Hz，最大伸長量12um，承受最大壓力750N，滯后2%，蠕變2%，使用溫度040，線膨脹系數10-6/，彈性模量16106，最大拉伸力350N，響應時間100

35、us4-19 介紹幾種典型的壓電式或電致伸縮式微進給裝置的原理、結構和性能1、日本岡崎佑一研究的微量進給裝置壓電傳感器后側為固定支承，刀架體上有4個圓孔和臺體外側面形成薄壁并行元件，在圓孔間用三條縫開通，使前面裝車刀部分和臺體間能做前后彈性變形位移。當壓電傳感器在電壓作用下伸長時，將推動前面裝刀具部分向前移動實現微位移。2、美國FTS微量進給裝置壓電伸縮傳感器后端支承在固定的裝置本體上。刀具裝在前部為錐形后部為套筒形的位移部件上，這位移部件有前后各一薄膜（彈性變形元件）支承在固定的本體上。當壓電伸縮傳感器在電壓作用下向前伸長時，推動前面帶刀具的位移部件向前移動。實現微位移。3、英國Cranfi

36、eld公司微量進給裝置壓電伸縮傳感器后端支承在裝置的本體上，用螺釘可以進行預載加力。位移部分由兩個薄膜（彈性變形元件）支承在本體的外圓筒中。當電致伸縮傳感器在電壓作用下伸長時，推動帶刀具的位移部分向前移動，實現微量進給。4、新結構微量進給裝置微量進給裝置本體、彈性變形元件、位移進給部分是由整體材料制成，是一整體結構。電致伸縮傳感器后端有調節螺釘，可以很方便地調整預載力。電致伸縮傳感器在電壓作用下伸長時，推動前面的刀具的位移部分前進，實現微量進給。優點：結構簡單、體積小、使用方便、微位移穩定可靠。4-20 介紹一種兩坐標部件位移的激光在線檢測系統美國Pneumo公司MSG-325超精密機床的激光

37、檢測系統。主軸箱裝做Z向運動，刀架做X向運動。雙頻激光發生器發出的激光經分光鏡分成兩路，分別測Z向和X向的位移。測量系統分辨率為0.01um。測量系統除移動的測量反射鏡是安裝在移動部件隨主軸箱和刀架移動外，其余整個測量系統是固定安裝在花崗巖床身上。測量精度達0.1um4-21 介紹一種三坐標部件位移的激光在線檢測系統三坐標測量機多數裝有雙頻激光在線位移測量系統（少數使用光柵尺），測量分辨率為0.01um，測量精度在0.1um，激光器出來的激光經分光鏡分成三路激光，分別測x、y、z三個方向的移動位移。三坐標測量機裝上了激光位移在線測量系統后，不僅提高了測量精度，而且可以實現測量的自動化4-22

38、提高機床結構的抗振性和減少機床內部振動有哪些辦法？1、各運動部件都應經過精密動平衡，消滅或減少機床內部的振源2、提高機床結構的抗振性3、在機床結構的易振動部分，人為的加入阻尼，減小振動4、使用振動衰減能力強的材料制造機床的結構件4-23 精密和超精密機床的隔振防振措施有哪些？1、超精密機床應盡量遠離振源2、超精密機床采用單獨地基、隔振溝、隔振墻等3、使用空氣隔振墊（亦稱空氣彈簧）4-24 試述溫度變化對精密機床和精密加工誤差的影響精密加工中機床熱變形和工件溫升引起的加工誤差占縱誤差的40%70%。磨削直徑是100的零件，溫升10將產生11um的誤差。精密加工鋁合金零件100mm長時，溫度變化1

39、，將產生2.25um的誤差。若要求確保0.1um的加工精度，環境溫度就需要控制在0.05范圍內。要提高機床的加工精度，必須嚴格控制溫度變化。4-25 減少機床熱變形的措施有哪些？1、盡量減少機床中的熱源2、采用熱膨脹系數小的材料制造機床部件3、結構合理化4、使機床長期處在熱平衡狀態5、使用大量的恒溫液體澆淋4-26 美國LLL實驗室對大型超精密車床如何進行恒溫控制？達到什么水平？使用兩級水冷式熱交換器，用測熱傳感器測量進入的空氣的溫度，反饋控制熱交換器的水流量，空氣溫度可控制在0.005的變化范圍內。機床的重要部件的溫度是直接用恒溫水流來控制的。主軸的徑向和推力軸承都是帶夾層的，可以通過恒溫水

40、流。進入機床的恒溫水，流量為6.3L/s。通過熱交換器，改變冰冷水的流量。可以使恒溫水的溫度變化控制在（200.005）內。5-1 試述精密加工中測量技術的新發展1、極高精度測量方法和測量儀器的發展2、精密在線自動測量技術的發展3、測量數據的自動采集處理技術的發展。5-2 試述精密測量需要的環境條件1、恒溫條件2、隔振條件3、氣壓、自重、運動加速度和其他環境條件。5-3 怎樣選擇量具和量儀的材料？1、根據材料線膨脹系數選擇2、根據材料的穩定性和耐磨性選擇5-4 我國采用的長度標準是什么？現在國際上用的長度基準是什么？我國用米制，國際長用米制，規定1m=光在真空中在（1/299792458）s內

41、行走的長度。5-5 如何正確使用量塊以達到較高的測量精度？需要將各級精度的量塊檢定出其長度的實際值，使用時取檢定所得兩塊實際長度，將檢定量塊長度實際值的測量極限誤差作為誤差處理。需要將幾塊兩塊拼合成要求的尺寸。每兩量塊間的拼合面有油膜，將使長度增加6nm左右。為提高量塊測量精度，應使用最少量塊數拼合出要求的尺寸。5-6 精加工工廠如何選用自己的長度基準？可以使用經國家檢定的自己的長度基準。5-7 鑄鐵和花崗巖測量平臺比較，各有哪些優缺點？鑄鐵，優點：耐磨性好，短期穩定性好，缺點：易受潮會生銹，碰撞時表面會出毛刺。花崗巖，優點：耐磨性好，長期穩定性好，受潮不生銹，碰撞時出現小坑但沒有毛刺，缺點：

42、受潮會變形。5-8 簡述直線度和直線運動精度的檢測原理和方法直線度檢測：檢測長度短時，可用刀口形直尺檢測，根據光隙大小測知表面的直線度。檢測長度較長時，可采用分段檢測其水平傾角，經數據處理得到表面的直線度。直線運動精度檢測：在溜板（運動導軌）上安放高精度平尺，用測微儀檢測其直線運動的直線度誤差。在直線運動的精度很高時，用上述方法先檢測一次，然后將平尺在原位反轉（如原來測量面向左，翻轉后測量面向后）再測一次，兩次測量結果同位置相加，則平尺本身的誤差正負相消，余下的誤差即為直線運動的直線誤差。5-9 簡述平面度的檢測原理和方法小面積高精度的平面度常用光學平晶觀察其干涉條紋形狀而測出其平面度誤差大面

43、積時，可將被測表面劃定不同方向的直線若干條，檢測其直線度，綜合后即得到該表面的平面度誤差。5-10 簡述零件垂直度的檢測方法零件中垂直度的檢測，經常在測量平臺上用直角尺檢測。L形、T形、圓柱形5-11 試述使用圓光柵和圓感應同步器的精密測量轉臺的主要優點和它能達到的測量精度優點：測角精度高、易于實現自動化測量、測量系統不存在磨損問題。分辨率0.1測量精度0.30.55-12 試述精密多齒分度盤的測角原理，主要優點和能達到的測角精度多齒分度盤是由兩個直徑、齒數和齒形都相同的精度很高的上、下端面齒盤組成。工作時，上下齒盤在一定的軸向力下強迫嚙合，所有齒產生變形后全部都接觸，由于圓周封閉的特點，產生

44、齒距誤差的抵消均化作用，使偏差總和接近于零，保證端齒盤有很高分度精度。優點：自動定心、重復性好、無角位移空程、操作簡便、使用壽命長。精度達0.050.1.5-13 試述精密多齒分度盤的小角度分度器的測量原理、結構和測角精度采用細牙的精密千分絲桿來獲得移動的高放大倍數(約為1400：1)。千分絲桿和下齒盤相聯，其端面固連于底座的硬質合金小輪上，千分絲桿3轉下齒盤旋轉15。千分絲桿靠直徑100mm刻度盤的手輪轉動，刻度盤上加游標使讀書的分辨率達到0.15-14 試述用兩個多齒分度盤互檢標定的原理和方法利用圓周360度封閉的原理。方法：將兩多齒分度盤疊放（兩軸線盡量重合），頂上方子準直光管的反射鏡，

45、將自準直光管對準調零。將多齒分度盤2轉過A角（360能等分的角），再將多齒分度1逆轉名義值相同的X角，用自準直光管記下誤差值（X-A）；分度盤2轉同樣名義值的B角，分度盤1仍逆轉X角，再記下誤差值；繼續檢測直到多齒分度盤2已轉完360度。5-15 圓度有哪些測量方法直徑法、圓周界限量規、在頂尖上旋轉法、V形塊法、三點測頭法、圓度儀法、三點法（或兩點法）在線測量。5-16 試述圓度誤差的評定方法？1）最小外接圓法。先求出包容實際輪廓曲線且半徑為最小的外接圓，然后再畫出和它同心且半徑最小的外接圓，這兩圓的半徑差即為圓度誤差2）最大內接圓法。先求出內切于實際輪廓且半徑為最大的內接圓，然后再畫出和他同

46、心且半徑最小的外接圓，兩圓的半徑差即為圓度誤差。3）最小包容區域圓法。即最小半徑法。包容實際輪廓且半徑差為最小的兩個同心圓的半徑差為圓度誤差。5-17 圓度儀有哪兩種結構形式？各自的優缺點如何？一種是測量頭隨主軸（以下簡稱測量軸）旋轉，被測件固定在工作臺面上不動，優點：精度高，缺點：不易測量圓柱度、同軸度、平面度和垂直度一種是結構形式是測量頭固定不動，被測件隨旋轉工作臺轉動而進行測量。優點：即可測圓度，又可測圓柱度、同軸度、端面的平面度、端面和軸線的垂直度，軸線直線度等。5-18 試述主軸回轉精度的測量原理和方法1、用高精度鋼球測量主軸徑向跳動。測出的徑向跳動包含機床主軸的回轉誤差和鋼球的圓度

47、誤差，由于鋼球圓度誤差比主軸回轉誤差小很多，可以忽略不計，故測出的徑向跳動值，就是機床的回轉誤差。2、用三點誤差分離原理測精密主軸的回轉誤差。5-19 試述單頻激光測長度的原理光程的變化造成干涉條紋亮暗變化，被測件每移動/2（為激光波長），干涉條紋亮暗變化一周期，通過相位板獲得兩路相位差90度的干涉條紋信號的細分和辨向，再通過干涉測量器最后成為具有長度單位當量的脈沖，顯示出被測件的移動距離。5-20 試述雙頻激光測長度的原理，為何它比單頻激光測量的精度高？雙頻激光干涉測量系統受環境干擾的影響比單頻激光測量系統要小很多，使測量精度大為提高。將光源通過軸向強磁場分裂成兩個頻率的圓偏振光。得到一個頻

48、率差。一路光經過干涉測量器做參考信號，其余大部分激光刀偏振分光鏡，這兩路光透過反射棱鏡再經過偏振分光鏡匯合，經過干涉測量器再獲得拍頻信號和之前的頻率差做比較。得到具有長度單位當量的交流電信號。5-21 試述激光測小角度的原理雙頻激光f1、f2通過偏振分光鏡，垂直的線振偏光全部反射，經反射鏡到測小角度的雙反射棱鏡的上棱鏡而反射回去，頻率為f1f1，另一路水平光f2透過偏光鏡到雙反射棱鏡的下棱鏡反射回去，頻率為f2f2，這兩路光經偏振分光鏡匯合，如果反射棱鏡傾斜角，f1f2，讀數將顯示2l,雙棱鏡距離D為定值，tan=l/D5-22 試述激光測量中使用空氣參數補償的必要性和加補償后效果環境條件較差

49、時，誤差值可能較大，故空氣參數補償在要求較高測量精度時時十分必要的。加空氣參數補償后測量精度大大提高。5-23 使用光纖傳輸的激光測量系統有哪些優點？存在什么問題優點：激光頭可以隨意放置，沒有傳輸激光的固定封閉管路，給使用者帶了極大方便，很受歡迎問題：不能使用光纖傳輸。5-24 試述接觸式激光干涉測量表面形貌和表面粗糙度的原理激光通過分光鏡片分成兩路，一路經固定透鏡反射，另一路經測針臂透鏡反射，兩路激光產生干涉，干涉條紋的相位和移動反射鏡的唯一成正比。金剛石測針做水平掃描，測針隨被測表面的廓形高低做垂直運動，移動反射鏡做相應垂直運動。得到激光干涉條紋圖，再通過相應的計算機軟件處理，得到被測表面

50、的形貌和粗糙度。5-25 試述非接觸式激光干涉測量表面形貌和表面粗糙度的原理經分光鏡得到的極細激光束，一路照射到工件表面的固定參考點，另一路激光在被測表面做水平掃描，將隨被測表面廓形高低而產生相位變化。兩路激光產生干涉，干涉條紋的相位將隨廓形高低而變化。對表面掃描可得到相對應于該表面廓形的激光干涉條紋圖像。5-26 簡述精密自由曲面的測量原理自由曲面的測量是使用坐標法，用精密形貌測量儀測出表面廓形上個點的坐標尺寸，再將測量結果轉化為三維立體彩色圖形。5-27 簡述已知設計模型的自由曲面的測量結果評定原理將得到的測量面和理論曲面經過一定的坐標變換，達到最佳匹配，選擇一定的評定參數，即可進行形貌誤

51、差評估。5-28 簡述未知設計模型的自由曲面的測量結果評定原理首先重構基準曲面來實現測量面的誤差評定。得到重構的基準曲面后，與測量面進行比較，得出測量面的誤差評定。5-29 簡述測量精密自由曲面時的粗糙度和評定原理將該表面的基準自由曲面進行分離，才能得到能做表面粗糙度評定的表面微觀廓形。可用普通粗糙度評定方法進行評定。6-1 從提高加工精度的角度來看，試論述誤差的隔離和消除、誤差的補償兩條途徑的實質和特點1、誤差的隔離和消除，即找出加工中誤差產生的根源，采取相應措施，使誤差不產生或少產生。2、誤差的補償，立足于用相應的措施去“鈍化”、抵消、均化誤差，使誤差減小，是一種“后天”措施，不是“先天”

52、措施。6-2 試闡述離線檢測、在位檢測和在線檢測的含義，并分析其特點1、離線檢測是工件加工完畢后，從機床上取下，在機床旁或在檢測室中進行檢測。只能檢測加工后的結果，不一定能反映加工時的實際情況，也不能連續檢測加工過程中的變化，但精度高2、在位檢測是工件加工完畢后，在機床上不卸下工件的情況下進行檢測，稱之為在位檢測只能檢測加工后的結果，不一定能反映加工時的實際情況，也不能連續檢測加工過程中的變化，但其檢測結果更接近實際加工情況3、在先檢測是工件在加工過程中的同時進行檢測1）能夠連續檢測加工過程中的變化2）檢測結果能反映實際加工情況3）檢測難度大4）對傳感器性能要求高5）在線檢測一般是自動運行6-

53、3 試論述進行在線檢測的條件檢測傳感器的安置，切削液和切屑的狀況，傳感器的性能（靈敏度、頻響、穩定性、抗干擾能力等）及尺寸等都會影響在線檢測的可能性和測量結果的準確性。6-4 試述誤差補償的概念及其各種形式在機械加工中出現的誤差采用修正、抵消、均化、“鈍化”等措施使誤差減小或消除修正、抵消、均化、“鈍化”6-5 舉例說明誤差修正、誤差校正、誤差均化、誤差“純化”、誤差分離等概念1、通過杠桿將修正尺和母絲桿的螺母聯接起來，修正尺上的修正曲線使母絲桿的螺母做附加微小轉動，從而使刀架產生附加微小位移來補償母絲桿的螺距誤差，這是修正法、或稱校正法2、多齒分度盤采用四點易位對角研磨法進行終加工。研磨時上

54、齒盤上下運動與下齒盤產生研磨運動，兩盤之間有研磨劑，上齒盤以正轉180度后反轉90度的順序轉位，其位置為0度-180度-90度-270度-180度-360度-270度-90度-0度，八次為一循環，一次循環后，上齒盤相對下齒盤轉動一個齒，再進行下一個循環，直至全部齒轉完，這種研磨方式是使齒距誤差充分均化，可得到很高的分度精度，是一種誤差補償方式。3、車削加工時，刀具安裝在水平方向位置時，刀尖位置下降不處于誤差敏感方向，刀具安裝在垂直方向位置時，刀尖位置下降正是處于誤差敏感方向。使誤差出現在與誤差敏感方向相垂直的地方就會減小其影響，就是誤差“鈍化”4、在測量精密軸系徑向圓跳動時，常在其主軸上安裝一

55、個標準球，通過測量標準球的徑向圓跳動作為該軸系的徑向圓跳動。實際上，其檢測結果包含了標準球的形狀誤差。對于精密軸系來說不容忽視，因此要將這部分誤差分離出去，通常是在測量后通過數據處理來進行。就是誤差分離。6-6 試述軟件誤差補償與硬件誤差補償的特點及其相互間的關系軟件補償和硬件補償的區分是看補償信息是由軟件還是由硬件產生的。軟件補償的特點：1、動態性能高，補償值隨工作狀態的變化而即時變化，具有柔性。2、要有計算機控制系統3、補償系統機械結構簡單、經濟、工作方便可靠。6-7 論述綜合誤差補償、多維誤差補償、預報型誤差補償的含義和意義多維誤差補償是在多坐標上進行的誤差補償，其難度和工作量都比較大，是近幾年來發展起來的誤差補償技術。對工件尺寸、形狀和位置誤差同時進行綜合補償，其中包括對尺寸、形狀和位置一種誤差中的多項誤差進行綜合補償，如圓度和圓柱度的同時補償。實現了多加工過程的誤差補償。預報型補償利用在線隨機建模理論、先進的傳感技術、計算機技術、微位移技術等。可以對隨機誤差進行建模和預報，對動態誤差進行實時補償。它是時間序列分析、預報與控制在制造技術中的應用。6-8 試述誤差補償的過程1、反復檢測誤差出現的狀況，分析其數值和方向，尋找其規律，找出影響誤差的主要因素，確定誤差項目。2、進行誤差信號的處理，去除干擾信號，