特种加工技术考试题库(共43页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上一1电火花加工中，影响除率的主要因素的影响有？答：1）极性效应的影响，2）电参数对蚀除率的影响，3）金属材料热靴常数对除率的影响。2，RC脉冲电源的主要的优点和缺点？答：优点：1）结构简单，工作可靠，成本低。2）在小功率时可获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量，可用作电火花光整加工和精微加工。 缺点：1）电容器放电速度很快，无法获得较大的脉宽，因此无法实现长脉宽，低损耗的加工，很难在型腔加工中获得应用。2）电能利用效率很低，最大不超过36%，因大部分电能经过电阻R时转化为热能损失掉，这在大功率加工是很不经济的。3）生产效率低，因为电容器的充电时间tc比放电时间te长50

2、倍以上，脉冲间歇系数太大。4）工艺参数不稳定，而且放电间隙经过限流电阻，始终和直流电源直接联通，没有开关元件使之隔离开来，所以随时都有放电的可能，并容易转为电弧放电。3线切割加工的主要特点？答：1）用成形电极即简单的电极丝就可对工件进行加工，降低成本，缩短时间。2）电极丝很细，可以加工微细异形物孔，窄缝和形状复杂的工件。3）采用移动的长电极丝进行加工，单位长度的损耗很少，从而提高了加工精度。尺寸精度可达0.010.02mm，粗糙度可达Ra1.6um。4）可加工高强度，高脆性，高韧性，高熔点导电材料。5）实现微机控制，自动化程度高，操作方便。4线切割加工按走丝方式分为？答：高速走丝，低速走丝。5

3、高速走丝线切割机床组成部分？答：机床本体，脉冲电源，微机控制装置，工作液循环系统等部分组成。6线切割加工电极丝接负极，工件接正极。8影响电火花线切割加工的因素有哪些？答：1）工作液，2）电极丝，3）穿丝孔9什么是电解加工？可分几类？答：电解加工是利用金属在电解液中产生的阳极溶解现象，进而去除多余的材料，将工件成形的一种电化学加工的方法。电解加工分为：电镀和涂覆。10电化学加工可分为几类？答：阳极电解蚀除和阴极电镀沉积加工。11电化学加工的主要组成部分有哪些？答：直流电源，电解加工机床，电解液系统。12电解加工时电极反应方程式？答：阳极反应： Fe-2e4 - 4e 2 - 2e + 2 Fe4

4、 Fe + 2O + 4 Fe阴极反应：2 + 2e 13 电解加工时，工件接正极，工具接负极。15 超声波加工的特点？1）适合加工各种硬脆材料2)工具可用较软的材料，做成较复杂的形状，因此不需要工具和工件做比较复杂的相对运动，超声加工机床的结构比较简单，只需要一个方向进给，操作、维修方便。3）去除加工材料是靠极小磨料瞬时的局部撞击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力，切削热也很小，不会引起变形及烧伤，表面粗糙度也较好，可达Ra1umRa0.1um，加工精度可达0.01mm0.02mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度零件。4）工件上被加工出的形状与工具形状一致，可以加工型孔，型腔及成形表

5、面，还可以进行表面修饰加工。5）超声波加工机床、工具均比较简单，操作、维修方便。16 超声波加工的变幅杆为什么能够放大振幅？ 变幅杆能扩大振幅是由于通过它的每一截面的振动器能量是不变的，截面小的地方能量密度大，振幅也大。17 影响超声波加工速度的主要因素有？答：工具振动频率、振幅、工具与工件之间的静压力、磨料的种类和粒度、悬浮液的浓度、供给及循环方式、工具与工件材料、加工面积和深度等。18 激光加工的主要特点?答：1）激光加工属高能束流加工，功率密度可高达w/，几乎可以加工任何金属材料和非金属材料。2）激光加工无明显机械力，不存在工具损耗，加工速度快，热影响区小，易实现加工过程自动化。3）激光

6、可通过玻璃等透明材料进行加工。4）激光可以通过聚焦形成微米级的光斑，输出功率的大小又可以调节，因此可进行精密微细加工。5）可以达到0.01mm的平均加工精度和0.001mm的最高加工精度，表面粗糙度Ra值可达0.40.1 um.19 激光加工基本设备有几部分？答：由激光器、激光器电源、光学系统及机械系统等四大部分组成。20 影响激光加工的主要因素有？答：输出功率与照射时间、焦距与发散角、焦点位置、光斑内能量分布、照射次数及工件材料等。21 化学铣削特点：可加工任何难切削的金属材料，而不受任何硬度和强度限制。适合大面积加工，可同时加工多件。加工过程中不会产生应力、裂缝、毛刺等缺陷，表面粗糙度可达

7、Ra2.51.25 um。加工操作方法比较简单。22化学铣削的缺点？答：不适宜加工窄而深的槽和型孔等。原材料中缺陷和表面不平度，划痕等不易消除。腐蚀液对设备和人体有危害，需有适当的防护措施。23 化学铣削应用范围？答：主要用于较大工件的金属表面厚度减薄加工。用于在厚度小于1.5mm薄壁零件上加工复杂的型孔。24 化学铣削工艺过程？表面预处理涂保护层固化刻型腐蚀清洗去保护层25 电子束加工的装置有:电子枪、真空系统、控制系统和电源。26 精密微向加工有哪些：电子束、离子束、激光。27 高压水加工基本原理与设备组成？答：原理：利用高压、高速的细径液流作为介质，对工件表面进行喷射，依靠液流产生的冲击

8、作用去除材料实现对工件的切割。 组成：超高压水发生装置、喷嘴、其他装置。28 快速成型加工工艺过程：建立产品的三维模型 三维模型的近似处理 三维模型的切片/分层处理 产品的成型加工 成型零件的后处理。二1. 一 填空(11分)1.特种加工技术引起了机械制造工艺技术领域内的许多变革,例如对:1) 2) 3) 4) 5) 等产生了一系列的影响.2.电子束加工依靠 转化为 来加工的,而离子束加工则是依靠微观的 .3.超声加工适合于加工不导电的 材料,还可以用于 等.4.快速成形技术的4种代表性工艺是:1) 2) 3) 4) .5. , , 和 是依靠热能去除材料的加工方法.6.电解加工是利用电化学

9、来进行加工,电镀是利用电化学 进行加工.7.电火花加工是前苏联 研究 开创和发明的.二 简答题(26分)电火花加工主要优点和局限性.(5分) 电火花加工与线切割加工的区别与联系.(9分)电解加工中电解液的作用.(4分)激光为什么比普通光有更大的瞬时能量和功率密度 为什么称它为"激" 光 (8分)三.分析题(18分)1.从原理,机理上分析,电化学加工有无可能发展成为"纳米级加工" 或"原子级加工"技术 原则上要采用哪些措施才能实现 (10分)2.分析电火花加工的自动进给调节系统和电解加工的进给系统 (8分)四.应用题(25分)1.举例说

10、明型腔模具电火花成形加工工具电极的设计(10分)2.分别用3B代码和ISO代码来编写下图所示的线切割加工程序,图中单位:毫米.(15分)特种加工技术试题答案:一:1.1)材料的可加工性;2)工艺路线的安排;3)新产品的试制过程4)产品零件设计的结构5)零件结构的工艺性好,坏的衡量标准2.动能 热能 机械撞击能量3.非金属脆硬 清晰,焊接和探伤4.光敏树脂掖相固化成形 选择性粉末烧结成形 薄片分层叠加成形 熔丝堆积成形5.电火花加工 线切割加工 激光加工 电子束加工 等离子弧加工 (5中取4)6.阳极溶解 阴极沉积,涂覆7.拉扎林柯夫妇 开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因二,1.优点:1)

11、适合于加工任何难切削材料 2)可以加工特殊及复杂形状的表面和零件局限性:1)主要用于金属加工.在一定条件下可以加工半导体和非导体材料 2)加工速度较慢 3)存在电极损耗2.与电火花加工的共性:电压,电流波形与电火花加工基本相似加工机理,生产率,表面粗糙度等工艺规律,材料可加工性与电火花加工基本相似与电火花加工的不同:电极采用直径较小的细丝,平均加工电流,脉冲宽度不能太大,属于重精加工,电极接正极采用水或水基工作液,有明显的电解电流.但不会起火,易于实现无人运行一般没有稳定电弧放电电极与工件之间存在"疏松接触"式轻压放电现象省掉了成形的工具电极,大大降低了成形电极的设计和制造

12、电极丝较细,可以加工微细异型孔,窄缝和复杂形状的工件采用移动的长电极丝惊醒加工,单位长度上电极丝的损耗较低,对精度影响小(尤其慢走丝电极丝一次性使用)3.在电解加工过程中,电解液的主要作用是:作为导电介质传进电流;在电场作用下进行电化学反应,使阳极溶解能顺利而有控制地进行;及时地把加工间隙内产生的电解产物及热量带走,起更新与冷却作用4.因为激光器可在较长时间上吸收,积聚某一波长光的能量,然后在很短的时间内 放出,并且通过光学透镜将大面积光通道上的激光束聚焦在很小的焦点上,经过时间上和空 间上的两次能量集中,所以能达到很大的瞬时能量和功率密度.其所以称之为"激光",是因为激光

13、器中的工作物质吸收某一波长的光能,达到粒子数 反转之后,再受到这一波长的光照后,就会瞬时受激,产生跃迁,并发出与此波长相同的激光.三:1.由于电化学加工从机理上看,是通过电极表面逐层地原子或分子的电子交换,使之在电解液中"阳极溶解"而被去除来实现加工的,可以控制微量,极薄层"切削"去除.因此,电化学加工有可能发展成为纳米级加工或原子级的精密,微细加工.但是要实现,从技术上讲还有相当难度.主要是由于电化学加工的实质是实现选择性阳极溶解或选择性阴极沉积,只要能把这种溶解或沉积的大小,方向控制到原子级上就可以了.但是由于他们的影响因素太多,如温度,成分,浓度,

14、材料性能,电流,电压等,故综合控制起来还很不容易.2.电火花加工自动进给调节系统是保证工具和工件保持一定的"平均"放电间隙,由于工件的蚀除速度和电极的损耗是随机的,变化的,所以电火花加工是不等速进给调节系统,又称为伺服系统.电解加工间隙与加工速度在一定范围内成双曲反比关系,能够相互平衡补偿,其自动进给系统是等速进给系统,不需要回退.四1.型腔模具电火花成形加工工具电极的设计要考虑电极材料的选择和电极尺寸设计亮了方面:1)材料的选择:为了提高加工精度,点击材料要选择耐蚀性高的材料,如纯铜,铜钨合金,银钨合金及石墨等.铜钨合金,银钨合金成本较高,机械加工较难,采用较少,在其特殊

15、的情况下使用.采用较多的是纯铜和石墨.2)电极尺寸的确定a) 径向尺寸计算公式:a=A±Kba电极水平尺寸A型腔图样名义尺寸K与标注有关的系数,单边为1,双边为2b单边缩放量 b=SL+Hmax+hmax+ rSL单边加工间隙(放电间隙)Hmax加工前表面微观不平度最大值hmax加工后表面微观不平度最大值r摇动量±按缩放原则确定根据上述公式,设计如图的工具电极:a1 = A1 2ba2 = A2 + 2bc = Cr1 = R1 bb) 高度尺寸只要考虑加工结束时,电机夹具不和夹具模块或压板发生接触,以及同一电极重复使用而增加的高度即可.2.3B代码:B B0 B GX L

16、1B0 B B GY L2B B0 B GX L3B B B GX L1B B B GY NR4B B0 B GX L1B B0 B GX SR2B B B GX L3B0 B B GY L4ISO代码:G91 G92 X-200.0 Y-482.84G01 X200.0G01 Y-382.84G01 X-100.0G01 X141.42 Y141.42G02 X-200.0 Y0 I141.42 J-141.42G01 X-100.0G03 X70.71 Y-70.71 I-100.0 J0G01 X-200. Y-341.42G01 Y-482.84三一、填空1、特种加工主要采用 机械能

17、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

18、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

19、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，

20、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

21、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

22、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

23、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）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？（6分）答：1）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？（6分）答：1）特种加工所使用的

24、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、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

25、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

26、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

27、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9、简述RC线路脉冲电

28、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

29、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

30、）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） 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

31、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

32、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；（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

33、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）5、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

34、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）19、简述超声波加工的原理（6分）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；（2分）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。

35、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。（4分）20、简述超声波加工的主要特点（6分）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分）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

36、 mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度的零件。（2分）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。（2分）21、简述快速成形技术（RP）的原理（6分）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。（3分）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

37、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。（3分）22、简述快速成形技术的特点（6分）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。（2分）与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点：（4分）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。23、简述立体光造型（SLA）工作原理（6分）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

38、固化光敏树脂；（3分）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。（3分）专心-专注-专业四、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。A特种加工的

39、本质特点：1）工具硬度可以低于被加工材料的硬度（甚至不用工具） 2）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 3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。B特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：1）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）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。3）在特种加工中，工具与工件不受切削力的作用。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

40、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2、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

41、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

42、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，

43、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；2、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

44、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。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

45、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

46、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2、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

47、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、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

48、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

49、1）所产生的脉冲应该是单向的；目的：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。 2）脉冲电压波形的前后沿应该较陡（一般采用矩形波脉冲电源）；目的：保证加工工艺过程比较稳定。 3）脉冲电源的主要参数应能在很宽的范围内可以调节；目的：满足粗加工、半精加工、精加工的要求。4)工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。RC线路脉冲电源的组成：两个回路：充电回路和放电回路1、充电回路：直流电源、充电电阻、电容器2、放电回路：电容器、工具电极、极间间隙RC线路脉冲电源的原理：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）、当电容器两端的电压上

50、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；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！弛张（RC）式脉冲电源优点1、结构简单，工作可靠，成本低2、在小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量，可用作光整加工和精微加工但电能利用率低自动进给调节系统作用维持一定的“平均”放电间隙，保证电火花加工正常而稳定地进行，以获得较好的加工效果；从原则上讲，应是工具电极的进给速度等于工件的蚀除速度；自动进给调节系统的技术要求1、有较广的速度调节跟踪范围；2、有足够的灵敏度和快速性；3、有必要

51、的稳定性和抗干扰能力；4、应体积小、结构简单可靠、操作维修方便；自动进给调节系统的组成 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。 伺服进给控制系统：主要用于控制放电间隙的大小 参数控制系统：主要用于控制电火花成型加工中的各种参数(如放电电流、脉冲宽度、脉冲间隔等)，以便能够获得最佳的加工工艺指标等。伺服进给系统一般有如下要求： (1) 有较广的速度调节跟踪范围。 (2) 有足够的灵敏度和快速性。 (3) 有较高的稳定性和抗干扰能力。自动伺服进给调节系统的基本组成部分电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成：1、测量环节、2、比较环节、3、放大驱动环节、

52、4、执行环节、5、调节对象我国国标规定，电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示；线切割机床均用D77加上机床工作台面宽度的1/10表示 例如D7132：D表示电加工成型机床(若该机床为数控电加工机床，则在D后加K，即DK)；71表示电火花成型机床；32表示机床工作台的宽度为320 mm。电火花成型加工机床结构：机床包括主机、电源箱、自动进给调节系统、工作液循环和过滤系统1床身；2一液压油箱；3一工作液槽； 4一主轴头；5立柱；6一工作液箱；7一电源箱工作液循环过滤系统包括：工作液箱、电动机、泵、过滤装置、工作液槽、管道、阀门、计量表等1）工作液循环方式：冲油式和抽油式；2）

53、工作液过滤方式：自然沉淀法和介质过滤法；电火花穿孔成形加工：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，其应用范围可以分为两大类：穿孔加工、型腔加工（成形加工）。电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点： (1) 盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差。 (2) 电极损耗较难进行补偿。 (3) 材料去除量大，表面粗糙度要求严格。 (4) 加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。 电蚀产物的排除1) 电极冲油、2) 工件冲油、3) 工件抽油、4) 开排气孔、5) 抬刀、6) 电极的摇动或平动加工规准的选择1）粗规准：一般选取宽脉冲(大于400s)、高峰值电流进行粗加工。速度高、电极损耗低2）中规准：一般选用脉冲宽度为20400 s、峰值电流较小的参数进行半精加工。3）精规准：220 s的窄脉宽，小峰值电流。线切割加工：是利用移动的、作为负极的、线状电极丝和作为正极的金属材料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