青岛科技大学《数控与特种加工》简答题题库带答案.doc

1、特种加工与传统切削加工方法在加工原理上的主要区别有哪些？特种加工是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。（2分）2）特种加工打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度。（2分）3）特种加工过程中，工具与工件不受切削力的作用。（2分）2、特种加工的本质特点是什么？答：1）特种加工所使用的工具硬度可以低于被加工材料的硬度；（2分）2）特种加工不依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除材料（2分）3）特种加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。（2分）3、机械常规工艺与特种加工工艺之间有何关系？答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用 工艺,而且今后也始终是主流工艺.但是随着难加工的新材料,复杂表面和有特殊要求的零件 愈来愈多,常规,传统工艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的 补充和发展.特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺,但不可能取代和排 斥主流的常规加工工艺. 电火花加工 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、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）4、什么是电火花加工的机理？火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？（6分） 答：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。（2分）火花放电过程大致可分为如下四个阶段：1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道；（1分2、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；（1分）3、电极材料的抛出；（1分） 4、极间介质的消电离；（1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，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性电弧放电；（1分）4）加速电蚀产物的排除；（1分）8、简述电火花加工用的脉冲电源的作用和输出要求（6分） 答：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。（2分）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：（4分）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7、什么是极性效应？在电火花加工中如何充分利用极性效应？答：极性效应单纯由正、负极性不同而引起的电蚀量不同的现象。在电火花加工 时，相同材料（如用钢电极加工钢）两电极的被腐蚀量是不同的，其中一个电极比另一个电极的蚀除量在，这种现象叫做极性效应。在电场的作用下，放电通道中的电子奔向正极，正离子奔向负极。在窄脉宽度加工时， 由于电子惯性小，运动灵活，大量的电子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面迅速溶化和气化；而正离子惯性大，运动缓慢，中有一小部分能够到达负极表面，而大量的正离子不能到达，因些电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量在于负极的电蚀量，这是应采用正极性加工。 在窄脉宽度加工时，因为质量和惯性都大的正离子将有足够的时间到达负极表面，由 于正离子的质量大，它对负极表面的轰击破坏作用要比电子强，同时到达负极的正离子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将大于正极，这时应采用负极性加工。 在实际加工中，要充分利用极性效应，正确选择极性，最大限度地提高工件的蚀除量， 降低工具电极的损耗。8、试比较常用电极和优缺点及使用场合。9、什么是覆盖效应？请举例说明覆盖效应的用途。答：在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一 定厚度的覆盖层，这种现象叫做覆盖（镀覆、吸附）效应。 这覆盖效应主要用在电为花表面强化和刻字。10、在实际加工中如何处理加工速度、电极损耗、表面粗糙度之间的关系？答：第一，先主后次， 如在用电火花加工去除断工件中的钻头、丝锥时，应优先保证速度，因为此时，工件的表面粗糙度、电极 损耗已经不重要了。 第二，采用各种手段，兼顾各方面。 （1）粗、中、精逐挡过渡式加工方法。 （2）采用机械加工去除大量的材料，再用电火花加工保证加工精度和加工质量。 （3）采用多电极。 第三章 电火花线切割加工 1、线切割机床有那些常用的功能和分类？简单说，两类主要功能：第一，小批量切割加工模具类工件。第二，大批量切割用于太阳能电池的多晶硅、单晶硅。2、简述快走丝线切割机床的工作过程利用移动的金属丝作工具电极，并在金属丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。3、电火花加工与电火花线切割加工的异同点是什么？电火花加工和线切割加工都是利用电脉冲高频放电对工件进行电蚀加工，不过电火花加工是要事先制作电极的。要加工什么形状的工件，就要制作什么样的电极；而线切割加工则是利用导电的钼丝对工件进行电蚀加工。切割的形状则是由编程软件绘制出图形，然后输入到线切割机床的控制器里，线切割机床则按照编程切割加工出所需的形状的工件。电火花一般可以加工盲孔的形状的工件，也可以加工通透的工件；而线切割加工则只能加工通透性的工件，不能加工盲孔的工件。4、试分析影响线切割加工速度的因素。影响加工速度的最主要是工件厚度和电流大小：工件越厚，需要汽化的面积就越大，加工速度自然下降；此外，短路电流不能无限大，否则机器会直接毁掉，必须设置一个电流截止值，当短路电流达到这个设置值就不再上升了。因此，如果电流截止值设定很大，意味着电流很大，产生的热量很大，腐蚀速度自然加快。5、试分析影响线切割加工中工件表面粗糙度和加工精度的因素。6、按3B格式编出电极丝中心轨迹为如下图形的程序。 第四章 电化学加工 1、简述电化学反应加工的基本原理。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； 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、为什么说电化学加工过程中的阳极溶解是氧化过程，而阴极沉积是还原过程？答：从电化学过程来说，凡是反应过程中原子失去电子成为正离子（溶入溶液）的， 称为氧化，反之，溶液中的正离子得到电子成为中性原子（沉积在阴极上）的称为还原，即 由正离子状态还原成为原来的中性原子状态。例如在精炼电解铜的时候，在电源正极上纯度 不高的铜板上的铜原子在电场的作用下，失去两个电子成为Cu2+正离子氧化而溶解入CuCl2 溶液，而溶液中的Cu2+正离子在阴极上，得到两个电子还原成为原子而沉积在阴极上。 第五章 快速成型加工 1、简述快速成形技术（RP）的原理。答：RP是用离散/堆积即分层加工、迭加成形原理来制造产品原型，其原理为：产品三维CAD模型分层离散按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。 该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。2、简述快速成形技术的特点。答：快速原型技术突破了“毛坯切削加工成品”的传统的零件加工模式，开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。 与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点： 1、可以制造任意复杂的三维几何实体。 2、快速性。 3、高度柔性。 4、是实现快速制造的核心。3、简述立体光造型（SLA）工作原理。答：由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描在光敏树脂体光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂；每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息，使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一零件实体模型。第六章 激光加工 1、简述激光加工的基本原理。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、简述激光加工的特点。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。第七章 超声波加工 1、简述超声波加工的原理。答：超声波加工是利用振动频率超过16000 Hz的工具头的振动，通过悬浮液磨料的撞击和抛磨作用，对工件进行成型加工的一种方法；超声波加工时，在工件和工具之间注入液体（水或煤油等）和磨料混合的悬浮液，工具对工件保持一定的进给压力，并作高频振荡，频率为1630kHz，振幅为0.010.15mm。磨料在工具的超声振荡作用下，以极高的速度不断地撞击工件表面，使工件材料在瞬间高压下产生局部破碎；由于悬浮液的告诉搅动，又使磨料不断抛磨工件表面。随着悬浮液的循环流动，使磨料不断得到更新，同时带走被粉碎下来的材料微粒。在加工中，工具逐步伸入到工件中，工具的形状便被复制到工件上。2、简述超声波加工的主要特点。答：1、适合于加工各种硬脆材料，特别是某些不导电的非金属材料，例玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。也可以加工淬火钢和硬质合金等材料，但效率相对较低。 2、加工时宏观切削力很小，不会引起变形、烧伤。表面粗糙度Ra值很小，可达0.2 m，加工精度可达0.050.02 mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度的零件。 3、由于工具材料较软，易制成复杂的形状，工具和工件又无需作复杂的相对运动，因此普通的超声波加工设备结构简单。加工机床结构和工具均较简单，操作维修方便。第八章 电子束、离子束加工 1、简述电子束加工原理和特点。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；（4分）所以说电子束加工是通过热效应进行加工的。（1分）特点：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。 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。 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。 4、电子束的能量密度高，因而加工生产率很高。 5、电子束容易控制，加工过程便于实现自动化。 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。3、电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？答：1、只有在较高的真空条件中，电子和离子才能高速运动。 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。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。（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、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）5、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） 1、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，可实现昼夜无人值守连续加工。（对）14、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） 三、简答题（30分，每题6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） 10、对电火花加工用脉冲电源的要求有哪些？（6分） 答：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分） 2、具体要求： 1）所产生的脉冲应该是单向的；其目的是最大限度地利用极性效应，以提高生产率和减少工具电极的损耗。（1分） 2）脉冲电压波形的前后沿应该较陡；其目的是保证加工工艺过程相对稳定。（1分） 3）脉冲电源的主要参数应能在很宽的范围内可以调节；其目的是满足粗加工、半精加工、精加工的不同要求。（1分） 4）工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。（1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”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）由工作液、工作液箱、工作液泵和循环过滤系统等组成。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。 低速走丝线切割机床大多采用去离子水作工作液；高速走丝线切割机床大多采用专用乳化液作工作液。供液方式有：浇注式和浸液式两种 线切割控制系统作用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。 钼丝：抗拉强度高，适于快速走丝加工，所以我国快速走丝机床大都选用钼丝作电极丝，直径在0.080.2mm范围内；慢走丝线切割加工中广泛使用直径为0.1mm以上的黄铜丝作为电极丝。 快走丝线切割工作液：广泛采用的是乳化液，其加工速度快。慢走丝线切割机床采用的工作液：是去离子水和煤油。 工作液的注入方式和注入方向对线切割加工精度有较大影响。工作液的注入方式有浸泡式、喷入式和浸泡喷入复合式。 浸泡式和喷入式比较，喷入式的优点明显，所以大多数快走丝线切割机床采用这种方式。 在精密电火花线切割加工中，慢走丝线切割加工普遍采用浸泡喷入复合式的工作液注入方式，它既体现了喷入式的优点，同时又避免了喷入时带入空气的隐患。 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。电极丝的进给速度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。 国内线切割程序常用格式：有3B格式和ISO格式。其中慢走丝机床普遍采用ISO格式，快走丝机床大部分采用3B格式。电化学加工有三种不同的类型。 1、第类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解加工和电化学抛光等； 2、第类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工，主要有电镀、电铸等； 3、第类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行加工，目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。激光加工的基本设备：由激光器、导光聚焦系统和加工机(激光加工系统)三部分组成。激光加工工艺：激光打孔、激光切割、激光焊接、激光打标电子束加工原理： 电子束加工就是利用高速电子的冲击动能来加工工件的； 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；所以说电子束加工是通过热效应进行加工的；离子束加工的四种工作方式：1、离子束溅射去除加工，即将被加速的离子聚焦成细束，射到被加工表面上。被加工表面受“轰击”后，打出原子或分子，实现分子级去除加工。2、离子束溅射镀膜加工，即用加速的离子从靶材上打出原子或分子，并将这些原子或分子附着到工件上，形成“镀膜”。又被称为“