2025年电火花考试题及答案

2025年电火花考试题及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.电火花加工的核心条件是工具电极与工件之间必须保持______的放电间隙，且间隙内充满______介质。2.电火花加工中，工作液的主要作用包括______、______、______和______。3.常用的电极材料中，______因导电性好、损耗低，常用于精密加工；______因熔点高、成本低，常用于粗加工。4.脉冲电源的基本参数包括______、______、______和______，其中______直接影响加工表面粗糙度。5.电火花加工中，“极性效应”指的是______作为阳极时蚀除量大于______作为阳极时的现象，通常粗加工选______极性，精加工选______极性。6.衡量电火花加工精度的主要指标是______和______，其中______受工具电极损耗和加工间隙影响最大。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.电火花加工中，工作液的击穿电压主要影响（）。A.加工速度B.表面粗糙度C.放电间隙大小D.电极损耗2.下列电极材料中，耐蚀性最好的是（）。A.紫铜B.石墨C.黄铜D.钢3.为提高深小孔加工的稳定性，通常采用（）。A.低频率、窄脉宽B.高频率、窄脉宽C.低频率、宽脉宽D.高频率、宽脉宽4.电火花加工中，“二次放电”会导致（）。A.加工速度提高B.表面粗糙度降低C.加工精度下降D.电极损耗减小5.脉冲电源中，（）电源因效率高、控制灵活，是当前主流类型。A.电子管B.晶体管C.晶闸管D.rc弛张式6.加工硬质合金时，为减少电极损耗，应选择（）。A.正极性加工B.负极性加工C.无极性加工D.交直流叠加7.电火花成型加工中，“平动头”的主要作用是（）。A.提高加工速度B.补偿电极损耗C.改善排屑条件D.降低表面粗糙度8.下列因素中，对加工表面变质层厚度影响最大的是（）。A.脉冲宽度B.脉冲间隔C.峰值电流D.工作液压力9.电火花线切割加工中，电极丝的运动方向是（）。A.单向运动B.往复运动C.旋转运动D.静止不动10.为避免加工过程中拉弧烧伤，应优先调整（）。A.增大脉冲宽度B.减小脉冲间隔C.提高工作液压力D.降低峰值电流三、简答题（每题8分，共40分）1.简述电火花加工的基本原理及适用范围。2.分析极性效应产生的原因，并说明粗、精加工时极性选择的依据。3.列举影响电火花加工速度的主要因素，并说明如何通过参数调整提高加工速度。4.工作液在电火花加工中的作用有哪些？常用工作液的类型及选择原则是什么？5.电极损耗是电火花加工的主要问题之一，说明降低电极损耗的主要措施。四、计算题（每题10分，共20分）1.某电火花加工机床使用晶体管脉冲电源，已知脉冲宽度τ₀=50μs，脉冲间隔τᵢ=150μs，峰值电流Iₑ=20A，单个脉冲能量E=0.01J。计算：（1）脉冲频率f；（2）平均电流Iₘ；（3）若加工速度v=100mm³/min，求材料蚀除率η（η=v/(Iₘ×t)，t为时间，单位min）。2.加工某模具型腔，要求表面粗糙度Ra≤1.6μm。已知该机床在峰值电流Iₑ=5A、脉宽τ₀=20μs时，Ra=3.2μm；Iₑ=3A、τ₀=10μs时，Ra=0.8μm。假设Ra与Iₑ的平方根和τ₀的平方根成正比（Ra=K√(Iₑ×τ₀)），求满足Ra≤1.6μm的参数组合（Iₑ≤5A，τ₀≤20μs）。五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某企业采用电火花加工深径比为1:20的小孔（直径φ2mm，深度40mm），加工过程中出现以下问题：（1）电极损耗严重，下端直径缩小0.1mm；（2）孔壁出现螺旋状纹路；（3）加工中途因排屑不畅导致拉弧烧伤。请分析原因并提出解决方案。2.某零件需在硬质合金（YG8）上加工复杂型面，要求尺寸精度±0.02mm，表面粗糙度Ra≤0.8μm。现有设备：晶体管脉冲电源（Iₑ=0-10A，τ₀=1-200μs）、紫铜电极（损耗率≤3%）、煤油工作液（介电强度25kV/mm）。请设计加工工艺方案，包括电极设计、参数选择、辅助措施，并说明理由。答案一、填空题1.合理；绝缘2.绝缘；冷却；排屑；压缩放电通道3.紫铜；石墨4.脉冲宽度；脉冲间隔；峰值电流；脉冲频率；脉冲宽度5.工件；工具电极；负；正6.尺寸精度；形状精度；尺寸精度二、单项选择题1.C2.B3.B4.C5.B6.A7.B8.A9.B10.C三、简答题1.基本原理：在绝缘工作液中，工具电极与工件间施加脉冲电压，当间隙达到击穿电压时，工作液电离形成放电通道，产生瞬时高温（10000-12000℃）使材料熔化、汽化，蚀除产物被工作液带走，通过不断进给电极实现尺寸加工。适用范围：难切削材料（如硬质合金、淬火钢）、复杂型面（型腔、窄缝）、微小孔（φ0.01-φ1mm）及低刚度零件。2.极性效应原因：放电时阳极接受电子轰击，阴极接受正离子轰击；电子质量小、速度快，易到达阳极并传递能量；正离子质量大、速度慢，到达阴极时能量较低。因此，阳极蚀除量更大。粗加工时选负极性（工具电极为负），利用正离子轰击工具电极，减少其损耗；精加工时选正极性（工具电极为正），利用电子轰击工件，提高加工精度。3.影响因素：峰值电流（Iₑ↑，速度↑）、脉冲宽度（τ₀↑，速度先↑后↓）、脉冲频率（f↑，速度↑，但受排屑限制）、工作液压力（适当↑，排屑改善，速度↑）、电极材料（导电性好、熔点高的材料，如石墨，速度更高）。调整措施：粗加工选大Iₑ（10-50A）、较宽τ₀（50-500μs）、高f（10-100kHz）；同时提高工作液压力（0.3-0.5MPa）改善排屑，避免拉弧。4.作用：绝缘（维持放电间隙）、冷却（带走热量，防止热变形）、排屑（冲走熔化金属）、压缩放电通道（提高能量密度）。常用类型：煤油（介电强度高，适合精密加工）、去离子水（冷却好，成本低，适合快走丝线切割）、专用合成液（低粘度、高闪点）。选择原则：精密加工选煤油（控制间隙）；快走丝线切割选去离子水（提高速度）；深小孔加工选低粘度液（改善排屑）。5.措施：①选择耐蚀材料（如石墨、铜钨合金）；②利用极性效应（粗加工负极性，精加工正极性）；③优化电参数（小脉宽、高频率，减少电极受热）；④改善排屑（提高工作液压力，采用冲抽油）；⑤采用多电极加工（粗、中、精电极分工）；⑥表面处理（电极表面镀覆高熔点材料）。四、计算题1.（1）脉冲频率f=1/(τ₀+τᵢ)=1/(50+150)×10⁶=5000Hz（5kHz）；（2）平均电流Iₘ=Iₑ×τ₀/(τ₀+τᵢ)=20×50/(50+150)=5A；（3）材料蚀除率η=v/(Iₘ×t)=100/(5×1)=20mm³/(A·min)。2.由Ra=K√(Iₑ×τ₀)，代入已知数据：当Ra=3.2μm时，3.2=K√(5×20)→K=3.2/√100=0.32；要求Ra≤1.6μm，即0.32√(Iₑ×τ₀)≤1.6→√(Iₑ×τ₀)≤5→Iₑ×τ₀≤25；结合约束条件Iₑ≤5A，τ₀≤20μs，可能的组合：Iₑ=5A，τ₀≤5μs（5×5=25）；Iₑ=4A，τ₀≤6.25μs（4×6.25=25）；Iₑ=3A，τ₀≤8.33μs（3×8.33≈25）；Iₑ=2A，τ₀≤12.5μs；Iₑ=1A，τ₀≤25μs（但τ₀≤20μs，故τ₀≤20μs）。五、综合分析题1.问题分析与解决：（1）电极损耗严重：深小孔排屑困难，工作液循环差，放电能量集中在电极下端；电极材料选择不当（如用紫铜，损耗较高）。解决方案：换用石墨电极（损耗低）；采用内冲液（电极中心通孔，高压冲液）；减小脉宽（τ₀=10-30μs）、提高频率（f=10-20kHz），降低单脉冲能量。（2）螺旋状纹路：电极进给速度与放电频率不同步，或电极定心不良。解决方案：调整伺服进给速度（与排屑速度匹配）；使用导向器（如陶瓷导套）固定电极，减少振动。（3）排屑不畅拉弧：工作液压力不足，蚀除产物堆积。解决方案：提高工作液压力（0.5-0.8MPa）；采用“抬刀”功能（周期性提升电极，强制排屑）；降低加工深度与直径比（分阶段加工，先打穿再扩孔）。2.工艺方案设计：（1）电极设计：采用紫铜（导电性好、损耗低），尺寸按型腔单边间隙0.03-0.05mm放大（考虑放电间隙）；电极需做加强筋（避免变形），复杂型面采用数控铣加工（精度±0.01mm）。（2）参数选择：精加工选正极性（工具电极为正）；峰值电流Iₑ=3-5A（小电流减少损耗）；脉宽τ₀=10-20μs（窄脉宽降低表面粗糙度）；脉冲间隔τᵢ=50-100μs（保证排屑）；工作液压力0.2-0.3MPa（避免冲蚀电极）。（3）辅助措施：①采用多电极加工（粗电极：Iₑ=8-10A，τ₀=50-