特种加工考试题附有答案全解.doc

1、1一、填空题（15 分，每空 1 分）1、特种加工主要采用 机械能 以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。 （1 分）2、电火花加工原理是基于 工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象，来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。 （2 分）3、电火花加工系统主要由 工件和工具、 脉冲电源 、自动进给和调节装置几部分组成。 （3 分）4、在电火花加工中，提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：提高脉冲频率、增加单个脉冲能量、减少脉冲间隔。 （3 分）5、电火花加工的表面质量主要是指被加工零件的 表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能

2、。 （3 分）6、电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成：测量环节、 比较环节、 放大驱动环节、 执行环节、 调节对象。 （3 分）7、电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含 伺服进给控制系统 和 参数控制系统 。 （2 分）8、电火花加工是利用电火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法，其应用范围分为两大类：穿孔加工、型腔加工。 （2 分）9、线切割加工是利用 移动的、作为负极的、线状电极丝 和工件之间的脉冲放电所产生的电腐蚀作用，对工件加工的一种工艺方法。 （2 分）10、快走丝线切割机床的工作液广泛采用的是 乳化液，其注入方式为 喷入式。（2 分）11

3、、线切割机床走丝机构的作用：是使电极丝以一定的速度运动，并保持一定的张力。 （2 分）12、线切割控制系统作用主要是：1）自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹；2）自动控制伺服的进给速度。 （2 分）13、快速成形技术（RP）最早产生于二十世纪 70 年代末到 80 年代初，目前 RP技术的主流是： SLA 立体光造型 、LOM 薄材叠层制造 、SLS 激光烧结 、FDM 熔融成型 四种技术。 （4 分）14、快速成型的数据接口主要有：快速成型技术标准数据格式即 STL 格式 和 快速成型设备的通用数据接口即 CLI 格式。 （2 分）二、判断题（15 分，每题 1 分）1、目前线切割加工时应用

4、较普遍的工作液是煤油。 （错）2、在型号为 DK7740 的数控电火花线切割机床中，D 表示电加工机床。 （对）3、线切割机床通常分为两大类，一类是快走丝，另一类是慢走丝。 （对）4、3B 代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。 （错）25、离子束加工必须在真空条件下进行。 （对）6、电火花加工中的吸附效应都发生在阴极上。 （错）7、线切割加工一般采用负极性加工。 （错）8、电火花穿孔加工时，电极在长度方向上可以贯穿型孔，因此得到补偿，需要更换电极。 （错）9、弛张式脉冲电源电能利用率相当高，所以在电火花加工中应用较多。 （错）10、电火花成型加工和穿孔加工相比，前者要求电规准的调节范围相

5、对较大。（对）11、电火花成型加工属于盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差。（对）12、电火花加工的粗规准一般选取的是窄脉冲、高峰值电流。 （错）13、在采取适当的工艺保证后，数控线切割也可以加工盲孔； （错）14、当电极丝的进给速度明显超过蚀除速度，则放电间隙会越来越小，以致产生短路。 （对）15、通常慢走丝线切割加工中广泛使用直径为 0.1 mm 以上的黄铜丝作为电极丝。 （对）31、快走丝线切割加工中，常用的电极丝为钼丝。 （对）2、3B 代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。 （错）3、电火花线切割加工可以用来制造成形电极。 （对）4、快走丝线切割的电极丝材料比慢走丝差，所

6、以加工精度较后者低。 （错）5、电子束加工必须在真空条件下进行。 （对）6、电火花加工中的吸附效应都发生在阳极上。 （对）7、线切割加工一般采用正极性加工。 （对）8、电火花成型加工时，电极在长度方向上损耗后无法得到补偿，需要更换电极。 （对）9、电火花成型加工中的自动进给调节系统应保证工具电极的进给速度等于工件的蚀除速度； （对）10、电火花成型加工和穿孔加工相比，前者要求电规准的调节范围相对较小。（错）11、电火花成型加工电极损耗较难进行补偿。 （对）12、数控线切割加工是轮廓切割加工，不需设计和制造成形工具电极。 （对）13、数控线切割加工一般采用水基工作液，可避免发生火灾，安全可靠，可

7、实现昼夜无人值守连续加工。 （对）414、电火花加工的粗规准一般选取的是宽脉冲、高峰值电流。 （对）15、线切割机床走丝机构的作用是使电极丝以一定的速度运动，并保持一定的张力。 （对）16、电极丝的进给速度若明显落后于工件的蚀除速度，则电极丝与工件之间的距离越来越大，造成开路。 （对）17、通常慢走丝线切割加工中广泛使用直径为 0.1 mm 以下的细钼丝作为电极丝。 （错）3、电火花加工必须解决的问题有哪些？（6 分）答：1、由于在电火花加工的不同阶段，金属蚀除的速度不同，因此必须具有工具电极的自动进给和调节装置，使工具和工件之间保持合适的放电间隙；（2 分）2、火花放电必须是瞬时的、单极性、

8、脉冲放电；（2 分）3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。 （2 分）5、电火花加工的优缺点有哪些？（6 分）答：电火花加工的优点主要体现在以下四个方面：1、特别适合任何难以进行切削加工的材料；（1 分）2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；（1 分）3、工具与工件不接触，作用力极小；（1 分）4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小。 （1 分）但存在以下缺陷：1、主要用于加工金属等导电材料；（1 分）2、加工速度较慢（需进行预加工，去除大部分余量）且存在一定的电极损耗。 （1 分）6、简要叙述电火花加工的应用场合（6 分）答：1、可以使用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极

9、，去加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料；（2 分）2、加工时工件与工具不接触，无切削力，因此适于加工薄壁、窄槽、低刚度及微细精5密的零件。 （2 分）3、可以加工任何形状特殊、结构复杂的工件；（1 分）4、脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工、半精加工或精加工。（1 分）7、在电火花加工中，工作液的作用有哪些？（6 分）答：1）形成火花放电通道，并在放电结束后迅速恢复放电间隙的绝缘状态；（2 分）2）压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性；（2 分）3）加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏

10、性电弧放电；（1 分）4）加速电蚀产物的排除；（1 分）9、简述 RC 线路脉冲电源的工作过程（6 分）答：RC 线路脉冲电源的工作过程：1）当直流电源接通后，电流经限流电阻向电容器充电，电容器两端的电压上升，电能往电容器上储存；（2 分）2）当电容器两端的电压上升到工具与工件之间间隙的击穿电压时，电容器上储存的电能就瞬间释放，形成较大的脉冲电流；（2 分）3）电容器上的电能释放后，电压下降到接近于 0，极间工作液又迅速恢复到绝缘状态；此后，电容器再次充电，重复上述过程！（2 分）11、简述快走丝线切割机床的工作过程（6 分）答：快走丝线切割机床是利用细钼丝作为电极，多工件进行火花放电“切割”

11、加工；贮丝筒使钼丝作正、反向交替移动，加工能源由脉冲电源供给，电极丝和工件之间浇注专用工作液介质。 （3 分）工作台在水平面两个坐标方向上，各自按预定的控制程序、并根据火花间隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线运动，将工件切割成型。 （3 分）12、简述电化学反应加工的基本原理（6 分）答：当两铜片接上约 10v 的直流电流并插入 CuCl2 的水溶液时，即形成通路，在金属片和溶液的界面上，必定会产生电化学反应，溶液中的 Cu+2 移向阴极，在阴极上析出为铜；同时，在阳极上的 Cu 原子因失去电子而成为 Cu+2，进入溶液；这便是电解 (电镀)液中的电化学反应；（4 分） VCARE(a)

12、-(b) uducE0 t6这种以电化学反应为基础，对金属进行加工（阳极溶解、阴极沉积）的方法称为电化学加工；（2 分）13、简述激光加工的基本原理（6 分）答：激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应下产生高温熔融，来加工各种材料；（2 分）激光加工时，把光束聚集在工件的表面上，由于区域小、亮度高，其焦点处的功率密度极高，温度可以达到一万多度；在此高温下，可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料，并产生很强的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷射去除。 （4 分）14、简述激光加工的特点（6 分）答：1）不受工件材料硬度、熔点、导电性等各种性质的影响，几乎对所有金属和非金属都可以进

13、行激光加工；（2 分）2）激光能聚集成极小的光斑，可以进行细微和精密加工；（1 分）3）可使用反射镜，将激光输送到远离激光器的隔离室或其它地点，进行加工；（1 分）4）无刀具，属于非接触式加工，无机械加工变形；（1 分）5）对环境无特殊要求，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小；（1 分）15、简述电子束加工原理（6 分）答：电子束加工是利用电子高速运动时的冲击动能来加工工件的；（1 分）在真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，再经过加速极加速，将具有很高速度和能量的电子束聚焦在被加工材料上，高速电子撞击工件，其动能绝大部分转化为热能，使工件材料局部、瞬时熔融，汽化蒸发而去除

14、；（4 分）所以说电子束加工是通过热效应进行加工的。 （1 分）16、简述电子束加工特点（6 分）答：1、电子束加工时，电子束聚焦直径小，可实现精密微细的加工。 （1 分）2、电子束加工属非接触式加工，工件不受机械力作用，不产生宏现应力和变形。 （1分）3、加工材料范围很广，对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料都可加工。 （1 分）4、电子束的能量密度高，因而加工生产率很高。 （1 分）75、电子束容易控制，加工过程便于实现自动化。 （1 分）6、电子束加工在真空中进行，因而污染少，加工表面不氧化，特别适用于加工易氧化的金属及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。 （1 分）17、简述离子

15、束加工原理（6 分）答：与电子束加工比较相似，离子束加工也是在真空条件下，把惰性气体，通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以实现去除加工。 （4分）与电子束加工相比，离子束加工具有更大的能量。 （2 分）18、电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？（6 分）答：1、只有在较高的真空条件中，电子和离子才能高速运动。 （3 分）2、由于加工时的金属蒸汽会影响电子和离子发射，产生不稳定现象，所以在加工过程中，需要利用真空吸力，不断地把所产生的金属蒸汽抽出去。 （3 分）四、综合题1、参照右图，简述电火花加工的一般过程：脉冲电源提供脉冲电压作用于工具电极和工

16、件电极上两电极之间的工作液被电离、介质被击穿 形成放电通道；在电场力作用下电子奔向阳极、正离子奔向阴极导致火花放电；电子和离子的高速运动轰击阳极和阴极，使动能转化为热能（10000）电极表面金属迅速熔化甚至汽化工件表面形成一个极小的圆坑，工件被蚀除，工具不断进给工件不断被蚀除。特种加工技术的应用：1、 难加工材料的加工；2、 复杂型面、微细表面和低刚度零件的加工；3、 高精密表面的加工；4、 特殊要求零件的加工，如薄壁和弹性零件等；特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响1、提高了材料的可加工性2、改变了零件的典型工艺路线3、改变了试制新产品的模式4、影响了产品零件的结构设计5、改变了传统零

17、件工艺结构的评价标准6、成为微细加工的主要手段改变了零件的典型工艺路线1、落料模凸、凹模加工的原工艺路线为： 下料锻造正火粗加工调质精加工高频淬火及回火精磨 (a)(b)(c)(d) (e)BA82、落料模凸、凹模加工的现工艺路线为： 下料锻造正火粗加工高频淬火及回火线切割加工电火花加工定义：在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时，局部、瞬时产生的高温，将金属蚀除下来。电火花加工原理基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象，来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。参照右图，简述电火花加工的一般过程：脉冲电源提供脉冲电压

18、作用于工具电极和工件电极上两电极之间的工作液被电离、介质被击穿 形成放电通道；在电场力作用下电子奔向阳极、正离子奔向阴极导致火花放电；电子和离子的高速运动轰击阳极和阴极，使动能转化为热能（10000）电极表面金属迅速熔化甚至汽化工件表面形成一个极小的圆坑，工件被蚀除，工具不断进给工件不断被蚀除。电火花加工必须解决的问题1、由于在加工的不同阶段，金属蚀除的速度不同，因此必须具有工具电极的自动进给和调节装置，使工具和工件之间保持合适的放电间隙；2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。电火花加工系统的基本组成1、工件和工具；2、脉冲电源；3、自动

19、进给和调节装置 电火花加工的特点1、特别适合任何难以进行切削加工的材料；2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；3、工具与工件不接触，作用力极小；4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小但存在以下缺陷：1、主要用于加工金属等导电材料；2、加工速度较慢（需进行预加工，去除大部分余量） ；3、存在电极损耗， ；电火花加工的应用1、可以用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极，去加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料；2、可以加工任何特殊及复杂形状的工件；3、没有机械加工时那样的切削力，因此适于加工薄壁、窄槽、低刚度及微细精密的零件。4、脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工、半精

20、加工或精加工。电火花加工的机理电火花加工的机理是指电火花加工的物理本质，即火花放电时，电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的这一微观物理过程。电火花腐蚀的四个阶段1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道； (a)(b)(c)(d) (e)BA92、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；3、电极材料的抛出；4、极间介质的消电离；影响材料放电腐蚀的因素:1、极性效应 2、吸附效应 3、电参数 4、金属材料的热学常数 5、工作液极性效应对电蚀量的影响定义：单纯由于正、负极性不同，而彼此电蚀量不同的现象叫极性效应。原因：由于在不同的脉冲宽度下，工作液中所电离出来的电子与离子对电极发生作用的大小是不同的。

21、吸附效应对电蚀量的影响正电极表面能吸附工作液中分解、游离出来的带负电的碳离子，形成熔点和气化点比较高的薄层碳黑膜，保护正极，从而减少电极的损耗；吸附层主要是石墨化的碳素层，其次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。极性效应和吸附效应可以提高加工生产率、减少工具损耗，必须充分利用；因此，电火花加工所用的脉冲电源都是单向、直流的脉冲电源。电参数对电蚀量的影响提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：1）提高脉冲频率2）增加单个脉冲能量3）减少脉冲间隔放电所产生的热能主要消耗在以下几个方面：1、向电极其它部位和工作液中传导；2、使局部金属材料温度升高，达到熔点；3、熔化金属材料；4、使熔化后的金属材料继续升温

22、至沸点；5、使熔融金属气化；6、使金属蒸气继续加热成过热蒸气；金属材料热学常数对电蚀量的影响1）金属材料的熔点、沸点，比热容，熔化热，气化热愈高，电蚀量将愈小，愈难加工；2）导热率大的金属材料，能将热量传导、散失到其它部位，降低本身的蚀除量；工作液对电蚀量的影响1）形成火花放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；2）压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性；3）加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏性电弧放电；4）加速电蚀产物的排除；实验表明：介电性好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电通道，提高放电的能量密

23、度，强化电蚀产物的抛出效应；但是，粘度过大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。所以，粗加工使用粘度大的机油，精加工时使用粘度小的煤油；提高加工速度的途径1、选用适当的脉冲宽度102、选用适当的脉冲间隔3、增加单位脉冲能量（主要是增加峰值电流）4、提高脉冲频率 f影响加工精度的主要因素 1放电间隙大小及其一致性：采用较小的电规准，可以缩小放电间隙；这样，可以提高仿形精度，也使间隙变化量小，从而提高加工精度。2工具电极的损耗及其稳定性：电火花穿孔加工时，电极在长度方向上可以贯穿型孔，因此得到补偿；但电火花成型加工时，电极损耗后无法得到补偿，需要更换电极；3二次放电 电火花加工的表面质量：表面粗糙度

24、、表面变质层、表面力学性能影响表面粗糙度的因素：1）单个脉冲能量大，则表面粗糙度差；2）材料熔点高，则表面粗糙度好；3）工具电极的表面粗糙度对工件表面粗糙度有复印现象；4）工作液的电阻率降低，可以形成多个并存的放电通道，脉冲放电能量被分散，相应的放电痕迹较小，可以获得较好的表面粗糙度。表面变质层：火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果，表面变质层的厚度大约在 0.010.5 mm 之间，一般将其分为熔化层和热影响层 显微裂纹：火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果；1）脉冲能量越大，显微裂纹越明显；2）工件材料越脆，显微裂纹越明显；（硬质合金、预先热处理、淬火材料等脆性大）电火花加工用的脉冲电源脉冲电源作用：把工频交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量，以蚀除金属。脉冲电源输入为 380 V、50 Hz 的交流电，其输出应满足如下要求：(1) 足够的放电能量(2) 短时间放电(3) 波形单向(4) 主要参数有较宽的调节范围(5) 有适当的脉冲间隔时间对电火花加工用脉冲电源的要求1、总的要求有较高的加工速度、工具电极损耗低、加工过程稳定性好、工艺范围广，从而，能适应粗加工、半精加工、精加工的要求；能适应不同材料的加工；能采用不同工具电极材料进行加工。2、具体要求1）所产生的脉冲应该是单向的；