数控特种加工技术复习题

1、一、名词解释1、特种加工P1、P6【A】特种加工不是采用常规的刀具或磨具对工件进行切削加工的工艺方法，而是利用电能、光能、化学能、声能、磁能等物理、化学能量或几种复合形式直接施加在被加工的部位，从而使工件改变形状、去除材料、改变性能等的加工方法。2、电火花加工P7是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法，国外称为放电加工。3、电解加工P52是利用金属工件在电解液中所产生的阳极溶解作用而进行加工的方法。4、电解加工原理P53工件接直流电源的正极，成型工具接负极，两极间保持较小的间隙，以一定的压力和速度从间隙中高速流过电解液。工件与阴极接近的表面金属开始

2、电解，工具以一定的速度向工件进给，逐渐使工具的形状复映到工件上，得到所需要的加工形状。5、电化学当量P61【A】是反映金属电解加工时蚀除能力的一个指标，是金属本身固有的化学性质。根据法拉第点解定律，电解加工时，阳极溶解或析出物质的量与电解电流I和电解时间t成正比，其比例系数称为电化学当量，用K表示。即V=KIt6、电化学阴极沉积加工P70【B】电化学阴极沉积加工：是利用电化学反应中的阴极沉积作用在工件上添加材料的加工方法，分为电镀、电铸、涂镀、复合镀等。主要用于表面装饰、表面改性、零件修复、工具制造及精确复制等。7、激光加工：笔记【B】是利用材料在激光聚集照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的

3、冲击波，使被融化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除的加工技术。8、超声波的空化作用P89【A】超声波在液体介质中传播时，在一定的声强下，由于高频振动有负压产生，会使液体中产生大量的小气泡，即微细间隙空化腔。这些小气泡随振动而强烈生长，最终会达到更强烈的闭合，即破裂或称为崩溃。在气泡破裂的瞬间，会产生极大的声波冲击力（局部瞬间高压脉冲）作用，其压力可以从数个大气压达到甚至数百个大气压，这种现象称为超声波在液体中的空化作用。9、超声加工P89超声加工是利用超声振动（超声频小振幅）的工具在有磨料的液体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、抛光、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，以及超声振动使工件相互

4、结合的加工方法。适用于成形加工、切割加工、焊接加工和超声清洗。10、压电效应P92某些晶体在受到机械压缩或拉伸变性时，在其两面上将产生电压，这种现象叫压电效应。常见的压电晶体有石英、钛酸钡、钛酸铅和锆钛酸铅等。11、逆压电效应P92【B】若在压电晶体上沿电轴方向施加交变电场，则晶体会沿一定方向产生变形（伸长或收缩），这种现象叫逆压电效应。压电效应换能器利用了逆压电效应，将晶体接上脉冲超声频交变电压，则晶体就将产生超声频伸缩变形，使周边介质做超声振动。12、磁致伸缩效应P92铁磁性物质的长度随着所处的磁场强度变化而产生伸长或缩短，去掉磁场后又恢复原来的长度，这种现象叫磁致伸缩效应。13、电子束加

5、工P119【B】电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高（106109W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而使材料的局部熔化和气化从而实现加工的方法。14、电子束光刻P119【A】用低能量密度的电子束照射高分子材料，由于入射电子和高分子相碰撞，会导致它们的分子链断裂或重新聚合，从而使高分子材料的化学性质和分子量产生变化，这种现象叫电子束的化学反应，也称电子束曝光。利用这种效应进行加工的方法叫电子束光刻。15、离子束加工的原理P121离子束加工的原理和电子

6、束加工基本相似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦，使之冲击到工件表面。不同的是离子带正电荷，其质量比电子大几个数量级（如氩离子的质量是电子的7.2万倍），所以离子在加速到较高速度时，离子束比电子束具有更大的冲击动能，它是利用微观的机械冲击能量，而不是靠动能转化为热能来加工的。可以达到极高的加工精度纳米级或亚微米级，是最有前途的超精密和微细加工方法。16、射流加工P103【A】运用液体增压原理，经过特殊装置，如增压器或超高压水泵，将过滤后的工业用水加压到100-400MPa，再经过直径为0.08-0.5mm的喷嘴，形成500-900m/s的高速细径射流，功率密度高达106W/

7、mm2，用其对被切割材料进行加工。二、填空题1、电火花加工是将【工具电极形状】复制到工件上的一种工艺方法。【A】2、【放电间隙】是放电时工具电极和工件之间的距离。3、电火花加工中常用的电极结构形式是【整体电极】、【组合电极】、【镶拼式电极】。【A】4、线切割加工的主要工艺指标是【切割速度】、【加工精度】、【表面粗糙度】。5、电极的制造方法有切削加工、线切割加工、电铸加工。6、电解磨削是靠金属的溶解和机械磨削的综合作用实现的。【A】7、电火花加工时选用的电加工参数即电规准主要有脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流。8、电火花放电间隙内每一个脉冲放电时的放电状态分为开路、火花放电、短路、电弧放电、过渡电弧

8、放电。9、快走丝线切割机床加工最后阶段断丝的原因是工件材料变形、工件跌落。10、影响电极损耗的因素分为电参数和非电参数两大类。【B】11、电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。【B】12、电解加工形成的电解产物主要是金属氢氧化物，他们呈现絮状混在电解液中，需及时的将电解产物及杂质从电解液中过滤分离出去。【A】13、电解液分类：酸性溶液、碱性溶液、中性溶液【B】14、电解液的流动方向有正向流动、反向流动和侧向（横向）流动三种。15、电化学阴极沉积加工：是利用电化学反应中的阴极沉积作用在工件上添加材料的加工方法，分为电镀、电铸、涂镀、复合镀等。主要用于表

9、面装饰、表面改性、零件修复、工具制造及精确复制等。16、电铸过程：原模具表面处理电铸到规定厚度衬背处理脱模清洗干燥成品。17、激光加工能量密度高，可加工任何硬度的金属和非金属材料，包括纸张、布匹、木材、陶瓷、石英、金刚石等；【B】17A激光打孔的主要方法有复制法和轮廓迂回法两种。【A】18、激光焊接按激光器的工作方式分为脉冲激光焊接和连续激光焊接。其中脉冲激光适合于点焊，而连续输出的CO2激光器等适合缝焊。【B】18A激光表面淬火是利用激光束扫描材料表面，使金属表层材料产生相变甚至熔化，工件表面的热量迅速向内部传递，随着激光束离开工件表面而形成极快的冷却速度，使表面硬化，从而提高零件表面的耐磨

10、性、耐腐蚀性和疲劳强度。为了提高对激光的吸收率，必须在被处理的工件表面上涂一层涂料，以提高激光表面淬火质量。19、超声波：是指频率高于20KHz的声波。实际使用的最高频率的界限是5000MHz以内。超声波在各种介质中传播，其运动轨迹都按余弦函数规律变化。超声波可在气体、液体和固体介质中传播，其传播速度与频率、波长、介质密度等有关。超声波可传递很强的能量。超声波会产生反射、干涉和共振现象。超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象，强化了加工过程的进行。 20、超声加工中常用的磨料有【碳化硅】、氧化铝、碳化硼和金刚砂等【A】21、某些晶体在受到机械压缩或拉伸变性时，在其两面上将

11、产生电压，这种现象叫【压电效应】。常见的压电晶体有石英、钛酸钡、钛酸铅和锆钛酸铅等。【A】22、若在压电晶体上沿电轴方向施加交变电场，则晶体会沿一定方向产生变形（伸长或收缩），这种现象叫【逆压电效应】。23、铁磁性物质的长度随着所处的磁场强度变化而产生伸长或缩短，去掉磁场后又恢复原来的长度，这种现象叫【磁致伸缩效应】。24、为了获得最大的振幅，应使发生器的振动源处于【共振状态】。对于压电效应换能器，应使晶体厚度等于超声波【半波长或其整数倍】。【A】对于磁致伸缩效应换能器，则应使镍棒的长度等于【超声波半波长或其整数倍】。【B】25、【液体喷射】加工是利用水或水中加添加剂的液体，经水泵及增压器产生

12、高速液体束流，喷射到工件表面，从而达到去除材料的目的。可加工薄、软的金属及非金属材料，去除腔体零件内部毛刺、使金属表面产生塑性变形。25A射流加工分为纯水射流加工、磨料射流加工和聚合物射流加工。【A】26、离子束工加工应用分为从工件上去除材料的【离子蚀刻】加工、给工件表面添加材料的【离子镀膜】加工和用于材料表面改性的【离子注入】加工。27、离子蚀刻又可在分为【溅散蚀刻】和【离子蚀刻】两种。【A】28、离子束镀膜加工分为【溅射沉积】和【离子镀】两种形式。【B】29、离子束加工装置由【离子源】、真空系统、控制系统和电源等部分组成。30、离子源用原子电离的方法产生离子束流。根据离子束产生方式和用途不

13、同主要有【考夫曼型】离子源和【双等离子体型】离子源。【B】31、化学加工是利用酸碱盐的溶液对工件材料的腐蚀溶解作用来实现材料去除，以获得所需形状、尺寸和表面状态的特种加工方法，分为【化学铣削】、【光刻加工】和【化学表面处理】。32、在电火花加工过程中，工件表面层分为【熔化层】和【热影响层】。33、快速走丝线切割机床和慢速走丝线切割机床的分类依据是电极丝的【走丝速度】。【B】34、电解磨削属于电化学-机械复合加工，他同时利用金属在电解液中的阳极溶解和机械磨削作用进行加工，比电解加工有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削更高的效率。35、复合加工的本质是综合运用机械能、电能、声能、光能等各种能量来

14、进行加工。【B】36、电子束加工设备的电子枪的电子发射阴极一般用钨或钽制成，在发热状态下发射大量电子。小功率时用钨或钽制成丝状电极，大功率时用钽制成块状阴极。37、电子束不仅可以加工直的型孔如锥孔和斜孔，还可以加工弯孔和曲面。利用电子束在磁场中偏转的原理，使电子束在工件内部偏转，就可以加工出弯孔和曲面。【A】38、为了使电子束聚焦成为很小的束流，以提高电子束的能量密度，基本上决定了加工点的孔径或缝宽。聚焦方法有两种：一是利用高压静电场使电子流聚焦成细束，另一种利用电磁透镜，靠磁场聚焦。【B】39、化学铣削：适用于在薄板、薄壁零件表面加工出浅的凹面和凹槽，也可用于减小工件的局部厚度。40、化学铣

15、削的工艺过程：表面预处理涂保护层固化刻形腐蚀清洗去保护层41、光刻加工是利用光致抗蚀剂的化学反应特点，通过显影液的溶解作用，将掩模版上的图形精确的印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面，再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特征，对衬底表面进行腐蚀，可以获得几位复杂的精细图形。是半导体器件和集成电路制造中的关键工艺之一。42、光刻加工工艺过程43、化学表面处理是利用化学溶液来改变工件的表面状态，主要包括化学镀膜、化学抛光、酸洗和化学去毛刺等。【B】44、化学抛光不需要外加电源但抛光效果比电解抛光略差。【A】45、电火花线切割加工圆弧时，终点靠近哪个轴，则计数方向取另一轴。【A】46、电火花线切割加工直线时，终点靠近

16、哪个轴，则计数方向取该轴。【B】47、快速走丝机床的电极丝主要有钼丝、钨丝和钨钼丝。【B】48、数控电火花线切割机床DK7740，40的含义是（工作台横向行程400mm）【A】【B】49、放电脉冲宽度增加，脉冲间隔减小，脉冲电压幅值增大都会提高切割速度，但加工精度和表面粗糙度会变差；反之，可以提高加工精度和表面粗糙度，但会降低切削速度。【A】50、电火花成型加工的工作液主要为油类。粗加工一般选择介电性能和粘度较大的机油，精加工选择粘性小流动性强的煤油。三、简答题1、特种加工的特点：P3-4【B】（1）特种加工不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（电、化学、光、声、热等）去除金属材料。（2）工

17、具硬度可以低于被加工材料的硬度。（3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。（4）特种加工属于微细加工，可获得极高的加工精度和极低表面粗糙度。（5）特种加工不存在机械应变和大面积的热应变，尺寸稳定性好。2、电火花放电过程【A】一次放电过程可大致分为电离、放电与热膨胀、抛出电蚀物及消电离等四个阶段。1）电离：由于电场强度作用，两极间绝缘介质电离分解成电子和正离子。2）放电与热膨胀：在电场力的作用下，电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，在极短的时间内 （10-710-5s）介质被击穿，产生火花放电，并形成电流通道。通道电流迅速上升（其密度高达105108A/cm2），带电离子在高速运动时发

18、生剧烈碰撞，产生大量的热，使通道温度迅速上升（高达1000012000）,在瞬时高温热源的作用下，工件和工具电极表面层金属会很快熔化，甚至气化，即产生电腐蚀现象。同时，通道周围的液体介质，除一部分气化外，另一部分被瞬时高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2、C2H4、CnH2n等气体，使工作液变黑，并冒出小气泡。由于上述过程是在非常短促的时间内完成的，因此金属的熔化和气化以及液体介质的气化都具有突然膨胀而爆炸的特性（可听到僻啪声）3）抛出电蚀物：在热膨胀产生的爆炸力作用下，将熔化和气化了的金属蚀物抛入周围的工作液中冷却，凝固成细小的圆球状颗粒（直径约为0.1500um）而工件表面则形成一个周围凸

19、起的微圆形凹坑。4）消电离：脉冲放电后，应有一间隔时间，使极间介质消电离，以便恢复两极间液体介质的绝缘强度，准备下次脉冲击穿放电。如果放电蚀物和气泡来不及很快排除，就会改变极间介质的成分和绝缘强度，大大降低带电粒子的复合比率，破坏消电离过程，从而使脉冲放电转变为连续电弧放电，使加工无法进行。因此，在两次脉冲放电之间一般应有足够的脉冲间隔时间。其最小脉冲间隔时间的选择，不仅要考虑介质消电离的极限速度，还要考虑电蚀产物排出放电区域的时间。2、什么是极性效应？在电火花加工中如何充分利用极性效应？（6分）P19【B】(1)极性效应；在电火花加工中，无论正极还是负极都要受到不同程度的电腐蚀。即使两极材料

20、相同（如用钢电极加工钢），两极的腐蚀量也会因为所接电极极性不同而不同。其中一个电极比另一个电极蚀除量大，这种现象叫做极性效应。工件接正极的加工方法叫正极性加工，工件接负极的加工方法叫负极性加工。（2）充分利用极性效应：在窄脉冲宽度精加工时，电子对正极的轰击作用大于正离子对负极的轰击作用，正极的电蚀量大于负极的电蚀量，此时应采用正极性加工；在宽脉冲宽度粗加工时，正离子对负极的轰击作用大于电子对正极的轰击作用，负极的电蚀量大于正极的电蚀量，此时，应采用负极性加工。最大限度地提高工件的蚀除量，降低工具电极的损耗。3、简述电火花加工与电火花线切割加工的异同点。 （8分）答：相同点：（1）加工原理相似，

21、都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的；（2）加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似；（3）最小角部半径有限制，电火花加工的最小角部半径=加工间隙，线切割加工的最小角部半径=电极丝的半径加上加工间隙。不同点：（1）加工原理，电火花加工:将电极形状复制到工件上，线切割加工：利用移动的细金属导线做电极，对工件进行脉冲火花放电；（2）产品形状，电火花加工：先加工出与产品形状相似的电极，线切割加工：按给定的控制程序在工作台上移动加工；（3）电极，电火花加工：成型用电极（铜、石墨等），线切割加工：增细金属导线（铜丝或钼丝）；（4）电极损耗，电火花加工：相对静止，易损耗，线切割加工：连续移动，

22、局部损耗小；（5）应用，电火花加工：通孔或盲孔，线切割加工：通孔。4、激光加工特点与应用【A】1）、加工能量密度高，可加工任何硬度的金属和非金属材料，包括纸张、布匹、木材、陶瓷、石英、金刚石等；2）、能聚焦成极小光斑，可进行细微和精密加工，如细微窄缝和微孔等；3）、可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔室或其他地点进行加工；4）、无需加工工具和特殊环境，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小。5、电子束加工的特点与应用【A】5、结合图解释超声加工的基本原理P89-90【A】答案：加工时，工具和工件之间加入磨料悬浮液，并使工具以很小的力轻轻压在工件上。由超声发生器产生的高频电振荡施加

23、于超声换能器上，将高频电振荡转换成为20KHz以上的超声频纵向振动，并借助于变频杆把振幅放到到0.050.1mm左右，驱动工具使其端面做超声振动。做超声振动的工具迫使磨料悬浮液中的磨粒以很大的速度和加速度不断的撞击、抛磨被加工表面，把被加工表面的材料粉碎成很细的微粒，从工件上被打击下来，并被循环流动的磨料悬浮液带走。工具连续进给，加工持续进行，工具的形状被复制到工件上，知道达到要求的尺寸。每秒打击的次数多达16000次以上，所以虽然每次打击下来的材料很微小，但仍然具有一定的加工速度。同时，工作液受到工具端面振动产生高频、交变的液压冲击和“空化”作用，加速了加工过程。所以，超声加工是磨粒在超声振

24、动作用下的机械撞击和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果，其中磨粒的撞击是主要的。6、与低频或工频振动的概念完全不同，超声加工时并不是整个变幅杆和工具都在做上下的高频振动。超声波在金属杆内主要以纵波形式传播，引起杆内各点沿波的前进方向按正弦规律在原地做往复运动，并以声速传导到工具端面，使工具端面做超声振动。P937、超声振动的变幅杆的原理P93由于通过变幅杆的每一个截面的振动能量是不变的，截面小的地方能量密度大，而能量密度又正比例于振幅的平方，因此，截面面积越小，能量密度就越大，振动幅度也就越大。变幅杆的固有频率应与外激频率处于共振状态，其长度应为超声波半波长或其整数倍。其外形可以是圆锥（振幅扩

25、大比5-10倍）、指数曲线形（振幅扩大比10-20倍）、阶梯型（振幅扩大比大于20倍）和悬链型等。8射流设备的液压原理P105-106【B】增压器4中间的大活塞由液压泵1驱动，低压供水泵2提供的低压水经过粗精2次过滤后，进入增压器两侧的超高压水缸内获得超高压。增压器两端设有无触点行程开关1SQ和2SQ，通过交替发出信号，可以实现三位四通电液换向阀换向。当三位四通电液换向阀两侧的电磁铁1YA和2YA均不通电时，液压泵空负荷运行。准备切割时，1YA通电，液压泵排出的压力油进入增压器大活塞的右侧腔体，驱动活塞向左运动带动小柱塞将左侧水缸中的水增压，增压后的高压水一方面关闭超高压单向阀5，同时顶开单向阀6进入超高压蓄能器和管路中。在此过程中，单向阀6a和液控单向阀10关闭，系统内水压逐渐增高。当增压器大活塞向左运行到行程终点时，行程开关1SQ发信号使1YA断电，2YA通电，电液换向阀换向。此时，液压泵排出的压力油进入增压器大活塞的左侧腔体，驱动活塞向右运动带动小柱塞将右侧水缸中