第一篇：精密與特種加工技術課后習題解答

精密與特種加工技術復習資料

第一章

1.精密與特種加工技術在機械制造領域的作用與地位如何？ 答：目前，精密和特種加工技術已經成為機械制造領域不可缺少的重要手段，在難切削材料、復雜型面、精細零件、低剛度零件、模具加工、快速原形制造以及大規模集成電路等領域發揮著越來越重要的作用，尤其在國防工業、尖端技術、微電子工業方面作用尤為明顯。由于精密與特種加工技術的特點以及逐漸被廣泛應用，已引起了機械制造領域內的許多變革，已經成為先進制造技術的重要組成部分，是在國際競爭中取得成功的關鍵技術。精密與特種加工技術水平是一個國家制造工業水平的重要標志之一。

2.精密與特種加工技術的逐漸廣泛應用引起的機械制造領域的那些變革？

答：⑴ 提高了材料的可加工性。

⑵ 改變了零件的典型工藝路線。

⑶ 大大縮短新產品試制周期。

⑷ 對產品零件的結構設計產生很大的影響。

⑸ 對傳統的結構工藝性好與壞的衡量標準產生重要影響。

3.特種加工工藝與常規加工工藝之間有何關系？應該改如何正確處理特種加工與常規加工之間的關系？

答：常規工藝是在切削、磨削、研磨等技術進步中形成和發展起來的行之有效的實用工藝，而且今后也始終是主流工藝。但是隨著難加工的新材料、復雜表面和有特殊要求的零件越來越多，常規傳統工藝必然難以適應。所以可以認為特種加工工藝是常規加工工藝的補充和發展，特種加工工藝可以在特定的條件下取代一部分常規加工工藝，但不可能取代和排斥主流的常規加工工藝。

4.特種加工對材料的可加工性以及產品的結構工藝性有何影響？舉例說明.工件材料的可加工性不再與其硬度，強度，韌性，脆性，等有直接的關系，對于電火花，線切割等加工技術而言，淬火鋼比未淬火鋼更容易加工。

對傳統的結構工藝性好與壞的衡量標準產生重要影響，以往普遍認為方孔，小孔，彎孔，窄縫等是工藝性差的典型，但對于電火花穿孔加工，電火花線切割加工來說，加工方孔和加工圓孔的難以程度是一樣的，相反現在有時為了避免淬火產生開裂，變形等缺陷，故意把鉆孔開槽，等工藝安排在淬火處理之后，使工藝路線安排更為靈活。

第二章

1.簡述超精密加工的方法，難點和實現條件? 答：超微量去除技術是實現超精密加工的關鍵，其難度比常規的大尺寸去除加工技術大的多，因為：工具和工件表面微觀的彈性變形和塑性變形是隨即的。精度難以控制，工藝系統的剛度和熱變形對加工精度有很大的影響，去除層越薄，被加工便面所受的切應力越大，材料就越不易去除。超精密加工按加工方法不同可以分為切削加工，磨料加工，特種加工和復合加工四類。

2.超精密加工對刀具材料有那些要求？

1.極高的硬度，極高的耐磨性，和極高的彈性模量，以保證刀具有很高的尺寸耐用度。2.刃口能磨得極其鋒銳，即刃口半徑ρ值很小，以實現超薄切削。3.刀刃無缺陷，切削是將刃形變制在被加工表面上，從而鑄得超光滑的鏡面。4.與工件材料的抗粘結合性很好。化學親和性很小，摩擦因數低，以得到極好的加工表面完整性。3.單晶金剛石有哪些個主要晶面？

立方晶系的金剛石《單晶金剛石》主要有三個主要晶面，：即100.111.110晶面

4試述金剛石晶體的各向異性和不同晶面研磨時的好磨難磨方向。

金剛石具有很高的硬度。較高的導熱系數，與有色金屬間的摩擦因數低，開始氧化的溫度較高等特性。這些都有利于超精密加工的進行，而且單晶金剛石可以研磨達到極鋒利的刃口，沒有其他材料可以磨到這樣鋒銳，并且能長期切削而磨損很小，因此金剛石是理想的不能替代的超精密切削的刀具材料。《110晶面的磨削率最高，最易磨損，100晶面的磨削次之.111的磨削率最低，最不易磨損。

5試述金剛石晶體的激光定向原理和方法？

金剛石晶體的激光定向是利用金剛石在不同結晶方向上，因此晶體的結構不同，而對激光反射形成不同的衍射圖像進行的激光晶體方向的原理，由氦氖激光管產生的激光束通過屏幕上的小孔射到金剛石表面，若被激光照射的金剛石使被測晶面與激光束相垂直時，激光被反射的圖形即可知道被激光照射的晶面為何種晶面。

6.金剛石車刀的刀頭形式有哪幾種？各自有何特點？ 刀頭形式：金剛石刀具刀頭一般采用在主切削刃和副切削刃直接加工渡刃----修光刃的形式，修光刃有小圓弧修光刃，直線修光刃和圓弧修光刃之分。7.典型的超精密機床有那些？

典型的超精密機床有~1.大型光學金剛石車床—LODTM。FG-OO超精密機床《德》。OAGM500大型超精密機床《英》4.AHNTO型高效專用車削，磨削超精密機床。

8.精密主軸不見有那幾種形式？說明各自的優缺點。空氣靜壓軸承具有很高的回轉精度，在高速轉動時溫升很小，基本達到恒溫狀態，因此造成的熱變形誤差很小，缺點：空氣軸承剛度低，承受載荷很小，由于超精密加工的切削力很小，所以空氣軸承可以滿足相關要求。

液體靜壓軸承的油溫隨著轉速的升高而升高，溫度升高將造成熱變形，影響主軸精度。靜壓回油時將空氣帶入油源。形成微小氣泡懸浮在油中，不易排除，因而降低了液體靜壓軸承的剛度和動特性。優點：回轉精度高《0.1微米》剛度較高，轉動平穩，無震動的特點。

9.超精密機床有哪幾種總體布局形式？各自有何特點？ 1.雙半球空氣軸承主軸，優點：球面具有自動調心，因此可以提高前后軸承的同心度，回轉精度，缺點：電動機的轉子直接與主軸剛性連接。所以電動機轉子的回轉精度將對主軸的回轉精度產生影響。

2徑向-推力空氣靜壓軸承主軸：1.可以提高前后軸承的同心度，從而保證主軸的回轉精度，即使軸承發生少量旋轉，也不會因和軸承咬住而損壞主軸。缺點：這種主軸要求所用的多孔石墨組織均勻，各處透氣率相同，同時制造難度大。3.球形-徑向空氣軸承主軸：同上，自動調心，保證同心度，回轉精度。缺點：主軸的剛度和承載能力不高，4.立式--空氣軸承主軸，主要用于大型超精密車床，以保證加工系統具有較高的剛度且便于裝夾，其圓弧面的徑向軸承起自動調心，提高精度作用。

10.簡述超精密機床導軌的結構形式，并說明各自的優缺點。1.液體靜壓導軌，優點：剛度高，承載能力大，直線運動精度高，且無爬行，運動平穩。缺點：導軌運動速度低。2.空氣靜壓導軌和氣浮導軌，優點：它可以達到很高的直線運動精度，運動平穩，無爬行，且摩擦因數接近于0，不發熱。

11.簡述摩擦驅動的工作原理。

摩擦驅動裝置原理：倆個摩擦輪均由靜壓軸承支承，可以無摩擦運動，上摩擦輪由彈簧壓板在驅動桿上，當彈簧壓板壓力足夠時，摩擦輪和驅動桿之間無相對滑動，直流電動機驅動下摩擦輪，靠摩擦力帶動驅動桿做非常平穩的直線運動。12.精密加工對微進給裝置的性能有何要求？

1.精微進給和粗進給分開，以提高微位移的精度，分辨率和穩定性。2.運動部分必須是低摩擦和高穩定度以實現很高的重復精度，3.末級傳動元件必須有很高的剛度，即夾持金剛石刀具必須是高剛度的。4.內部連接必須可靠，盡量采用整體結構或剛性連接，否則微量進給機構，很難實現很高的重復精度5.工藝性好，容易制造，6.具有好的動特性，即既有高的頻響。7.能實現微進給的自動控制。

第三章

1.精密和超精密磨料加工分為哪倆大類？各自有何特點 固結磨料加工：具有表面精度保持性好，研磨效率高的優點。2.游離磨料加工：優點是拋光面加工變質層和表面粗糙度值都很小，缺點：不易保持平面度。

2.試述精密磨削機理。

微刃的微切削作用：應用較小的修整導程和休整深度對砂輪實施精細休整，其效果等同于砂輪磨粒的粒度變細。2.微刃的等高切削作用3.微刃的滑擠，摩擦，拋光作用

3.分析超硬磨料砂輪修正方法的機理和特點。超硬磨料砂輪磨削主要指用金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪加工硬質合金，陶瓷，剝離，半導體材料及石材等高硬度，高脆性材料。

特點：1.磨削能力強，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工及實現自動化2.磨削力小。，溫度低，加工質量好，不燒傷，裂紋和組織變化3.磨削率高，4.加工成本低

5.試述超精密磨削的磨削機理。

超精密磨削機理，理想磨削軌跡是從接觸點開始至接觸終點結束，但由于磨削系統存在一定的彈性，實際磨削軌跡與理想磨削軌跡發生偏離。

6.試述精密研磨與拋光的機理。

研磨加工機理：精密研磨屬于游離磨粒切削加工是在剛性研具上注入磨料在一定壓力下，通過研具與工件的相對運動，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以達到高級幾何精度和優良表面粗糙度2.拋光是指用低速旋轉的軟質彈性或粘彈性材料拋光盤，或高速旋轉的低彈性材料。拋光盤加拋光劑具有一定研磨性質的獲得光滑表面的加工方法。

7.影響精密研磨拋光的主要工藝因素有哪些？

研磨方法：加工方式，運動，驅動方式。2.研具的材料，形狀，表面狀態。3.磨粒的種類，材質，形狀，粒徑4.加工液的水質，油質5加工參數的研磨速度，壓力，時間，6.環境，溫度，塵埃

8.試述各種非接觸拋光的加工原理。

彈性發射加工：通過微粒子沖擊工件，以原子級的加工單位去除工件材料，從而無損傷的技工表面2.浮動拋光：拋光液覆蓋在整個拋光盤表面上，拋光盤及工件高速回轉時，在二者之間的拋光液主動壓流體狀態，形成一層液膜，從而使工件在浮起狀態下進行拋光3.動壓浮離拋光：保持環中的工件浮離圓盤表面，由浮動間隙中的粉末顆粒對工件進行拋光4.非接觸化學拋光：通過向拋光盤面供給化學拋光液，使其與被加工面做相對滑動，用拋光盤面來夾持被加工件面上產生的化學反應生成物。

第四章

1.電火花加工時，間隙液體介質的擊穿機理？

通常所用的工作介質是煤油，水，皂化油水溶液及多種介質合成的專用工作液，用分光度計觀察電火花加工過程中放電現象，顯示放電時產生氧氣，氫氣泡的電離膨脹導致了間隙介質的擊穿

2.電火花加工的基本要求？

材料的可加工性主要取決與材料的熱學特性，如熔點，沸點，比熱容，導熱系數等。幾乎與其力學性能《硬度，強度》無關。

3.電火花加工機床的自動進給系統與傳統加工機床的自動進給系統有什么不同？為什么會引起這種不同？

電火花加工時，放電間隙很小，電蝕量放電間隙在瞬間都不是長值而在一定范圍內隨即變化，人工進給或恒速的“機動”進給很難滿足要求，必須采用自動進給和調節裝置。自動進給調節系統的作用是維持某一穩定的放電間隙。保證電火花加工正常而穩定的進行獲得較好的加工效果。

4分析伺服參考電壓對加工穩定性的影響。

脈沖電源又稱為脈沖發生器，起作用是把220V或380V的50HZ工頻交流電轉換成一定形式的單向脈沖電流，供給電極放電間隙，產生火花所需要的能量來蝕除金屬。

5.功率VDMOS開關式脈沖電源的特點。

VDMOS技術的發展，是高頻大功率開關技術日趨成熟，為提高大功率MOS管功率晶體管脈沖電源的開關沖擊性能，采用多管分組的方法來提高輸出功率。

6.極間能量分配分析。

電源向放電通道釋放的能量分配在陽極，陰極和放電通道上，能量分配系數的大小主要取決與被加工材料的特性，通過前面分析可知，電極主要通過高速運動粒子的轟擊，光輻射，熱輻射，三種形式得到能量，在一定的條件下，光輻射與熱輻射起決定性的作用，電極表面局部得到高能，就能發生了融化，氣化的相變過程，電極表面出現了微觀相變區。

7．電火花加工時，油杯的作用？ 工作液循環過濾

第五章

1.電火花線切割加工的工藝和機理與電火花成形加工有那些相同點和不同點？

電火花線切割加工與電火花成形加工的基本原理一樣都是基于電極間脈沖放電時電火花腐蝕原理，實現零部件的加工，所不同的是電火花切割加工不需要制造復雜的成形電極，而是利用移動的金屬絲《鋼絲，銅絲》作為工具電極，工件接照預定的軌跡運動，切割出所需的各種尺寸和形狀。《基本原理》

1不需要制造復雜的成形電極。方便快捷的加工薄壁，宅槽，異型孔等復雜結構零件3.一般采用精準規一次加工成形，在加工過程中大都不需要轉換加工規準。4.由于采用移動的電極絲進行加工，單位長度損耗較小，從而對加工精度影響較小。5.工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火。容易實現安全，無人操作，6，沒有穩定的拉弧放電狀態。7.脈沖電源的加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬于中，精加工范疇。采用正極性加工方式。

2.線切割加工的生產率和脈沖電源的功率。輸出電流大小等有關。用什么方法，標準來衡量和判斷脈沖電源加工性能的好壞，《絕對性能和相對性能》？

受電極絲直徑的限制《一般在0.08-0.025mm》脈沖電源的脈沖峰值電流不能太大，與此相反，由于工件具有一定厚度，欲維持穩定加工，放電峰值電流，又不能太小，否則加工將不穩定或者根本不能加工，放電峰值，電流一般在5-25A范圍，為獲得較高的加工精度系數小的表面粗糙度值，應控制單個脈沖能量，盡量減小脈沖寬度，一般在0.5-64ps，所以，總采用正極性加工方式。

3.電火花線切割加工的主要工藝指標及其影響因素。加工對象：使用與各種形式的沖裁模及擠壓模，粉末合金模，塑壓模，等帶錐度的模具2.高硬度材料零件3.特殊形狀零件 4.加工電火花形成加工用的銅，鋼鎢，銀鎢合金等材料電極。

4試論述線切割加工的主要工藝指標及其影響因素。切割速度，加工表面粗糙度，加工精度，電參數，對線切割加工工藝指標的影響最為主要，放電脈沖寬度增加，脈沖間隔減小脈沖電壓幅值增加《電壓增加》峰值電流增大《功效管增多》都會提高切割加工速度。但加工表面粗糙度和精度則會下降，反之則可改善加工精度和粗糙度。

第六章

1.電化學加工從加工原理上共分為多少類？從原理，機理上來分析，電化學加工有無可能發展成為原子級的加工技術？ 利用陽極金屬的溶解作用去除材料2.利用陰極金屬的沉積作用進行鍍覆加工3.電化學加工與其他加工方法結合完成的電化學復合加工

由于加工精度一般不如電火花加工，一般不舍和與單間和小批量生產。

不能發展成為原子級加工技術。

2.點解加工中的陽極和陰極與蓄電池中的正，負極有何區別？二者的電流方向相同么？

以工件為陽極《接直流電源正極》，工具為陰極《接直流電源負極》

3.請分析陽極鈍化現象在點解加工中及在電化學機械加工中的優缺點，電化學機械加工與純電化學加工及純機械加工各有什么優缺點？

在點解加工中，鈍化膜缺點是阻止陽極溶解，優點是當側面間隙大到一定程度后就基本保持不變，孔壁的錐度小，成形精度高。

復合加工同上。

電解加工的特點：1.能以簡單的直線進給運動一次加工出復雜的型面和型腔。2.可以加工高硬度，高強度和高韌性等難以切削加工的金屬材料3，加工過程中無切削力和切削熱，工件不產生內應力和變形。適合加工易變形和薄壁零件。4.加工后的兩件無毛刺和殘余應力5.與其他加工方法相比生產率較高6.加工過程中工具電極不損耗。

缺點：1.加工精度不如電火花與超聲波加工2.加工復雜型腔時，費用較高3.占地面積大，附屬設備多，投資大。4.電解溶液的處理和回收有難度，有污染。

電化學機械復合加工優點：加工范圍廣，生產率高，2，加工精度和表面質量優良3.機械磨具磨損小，4.控制條件好，通過控制點參量實現自動控制5.成本低6對機床精度要求低，腐蝕性小。

缺點：電化學機械復合加工需要增加一套電化學加工系統。如直流電源，循環裝置等，另外，機床采取一定的防腐防銹措施。

第七章

1.試述激光加工中材料蝕除的微觀物理過程。

1.材料對激光的吸收和能量轉換。首先產生的是某些質點的過量能量然后碰撞產生熱。2.材料的加熱熔化，汽化，吸收激光能后，并轉化為熱能后，其溫度升高，材料先氣化然后才熔化蝕除。3.蝕除產物的拋出，由于瞬時急劇熔化，壓力迅速增加，并產生爆炸沖擊波，使金屬蝕除物拋出。

2.激光與普通光相比有何特點？為什么激光可直接用于材料的蝕除加工，而普通光則不能？

激光除具有普通光的共性，還具有單色性好，相干性好，和能量密度高等特性。

擁有其他光源的光所難以達到的極高的單色性，光線的發散度小，相干性是區別激光和普通光源的重要特性

3.簡述影響激光打孔質量的因數，并舉例說明采用什么措施可以提高激光打孔的工藝質量？ 1.激光打孔工藝規律：若激光照射能量大，照射時間長，工件表面所獲得的能量多，則所加工的孔大而深。但時間過長，不僅損耗大，加工面積變大，使得能量密度降低，精度降低。2.聚焦與發散角：發散角小的激光束，經短焦距聚焦后可以獲得較高的功率，穿透力大，不僅深而且錐度小，要設法減小激光的發散角，并盡可能采用短焦距加工。但短焦距不適合加工深孔。

3.焦點的位置：當焦點的位置何地時，通過工件表面的光斑面積很大，若提高焦點位置，由于光斑直徑變小，能量密度增加，孔的深度得到加深。

4.光斑內能量的分布：激光束經聚焦后光斑內各部分的光強是不同的，若光強以焦點中心對稱分布。稱為基模光束。這時光強最大，打出的孔是圓形的。

5.激光照射次數：激光束照射一次，加工深度大約為孔徑的五倍左右，但如多次加工后，加工可以大大增加《比例接近20：1》但多次加工后加工量將逐漸減小。

6.工件材料。工件的熱學物理常數對加工有有影響。如熔點沸點，導熱系數高的難以加工，另工件表面粗糙度值越小，其吸收率就越低，加工出的深度狀態明顯。

4.激光切割，激光焊接和激光處理的原理有何不同？ 激光切割：是利用經焦距的高功率激光照射工件，在超過閥值高功率的前提下，由此引起材料熔化和汽化，形成孔洞，光束移動僅可行切縫。

焊接過程屬于傳導焊接。即激光輻照加工工件表面，產生的熱量通過熱傳導向內部傳遞，通過控制在工件上形成一定深度的熔池，而表面又無明顯的氣化。

激光相變硬化的原理：激光相變硬化是利用激光束作熱源照射待強化的工件表面，使工件表層材料產生相變或熔化，隨著激光束離開工件表面，工件表面的熱量迅速向內部傳遞，形成極高冷卻速度，使表面硬化，從而提高工件表面的耐磨性，腐蝕性，疲勞強度。

5.常用的激光器有那些？各有何特點？并說明其各自的應用范圍。

紅寶石激光器：機械強度大，能夠承受高功率密度，壽命長，大能量單模輸出。主要用于激光打孔。

摻釹釔鋁石榴晶體激光器：量子效率高，輻射截面大，良好的熱穩定性，熱導率高，熱膨脹系數小，用于打孔，焊接，熱處理，打標記，書寫，動平衡。

釹玻璃激光器：高功率激光，制造的零件工作物質形狀，尺寸有較大的自由度。

氦-氖激光器：頻率穩定性好，壽命長，價格低。適用于全息照相，準直測量和激光干涉測量。

第八章

1.超聲波加工設備的進給系統有何特點？超聲波加工時，工具系統的振動有何特點？

超聲波的機械振動經變幅桿放大后傳遞給工具，使磨料和工作液以一定的能量沖擊工件，加工出需要的尺寸和形狀。超聲波加工時并不是整個變幅桿和工具都在作上下高頻振動和低頻或工頻振動的概念完全不一樣。超聲波在金屬棒內主要以縱波形式傳播，引起桿內各點沿波的前進方向，一般接正弦規律在原地作往復振動，并以聲速傳導到工具端面，使工具端面作超聲波振動

2為什么超聲波加工技術特別適合于加工硬脆材料？ 空化作用：是指當工具端面以很大的加速度離開工具表面時，加工間隙內形成負壓和局部真空，在工作液體內形成很多微空腔。促使工作液鉆入被加工工作表面材料的微裂紋處，當工具端面以很大加速度接近工件表面時，空腔閉合引起極強沖擊波，加速了磨料對表面的破碎作用。

綜上所述：超聲波加工是磨料在超聲振動作用下的機械撞擊和拋磨作用，其中磨粒撞擊作用是主要的，由此不難理解，超聲波加工特別適合加工硬脆材料。3試舉例說明超聲波在工業，農業或其他行業中的應用情況。1.超聲波加工型腔，型孔，具有精度高表面質量好的優點.2.切割脆硬的半導體材料3.超聲波就清洗，精密零件中的細小孔，窄縫夾縫中的臟物。4超聲波焊接，電子電器元件和集成電路的接引線，包裝線。5.超聲波鍍錫，掛銀及涂覆熔化的金屬薄層。

第九章

1.何謂電子束加工？試說明電子束加工的分類，特點及應用范圍。

電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度沖擊到工件表面的極小面積上，在極短的時間內，其能量的大部分轉變為熱能，使被沖擊部分的工件材料達到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化和氣化，從而加工目的。

電子束加工分為電子束熱加工和電子束非熱加工，特點：1.加工面積小2.電子束能量密度高3.能量密度高，而且能量利用率可達百分之九十以上，因而生產率高4.可以通過磁場或電場對電子束的強度位置，聚焦進行控制，從而實現自動化5.由于在真空中進行，因而污染小，加工表面不氧化6.電子束加工因需要一套專用設備，所以費用昂貴。應用：1.電子束打孔，在航天，電子，化纖及制革上應用2.電子束可焊接的材料范圍廣，有利于焊接熔點更高的金屬和活潑金屬。3.電子束熱處理4.電子束曝光。

2.試述離子束加工的基本原理和應用范圍，并比較它與電子束技工的優缺點。

離子束加工是利用離子束對材料進行成形或表面改進的方法。在真空條件下，將由離子源產生的離子。經過加速，投射到材料表面，產生濺射和注入效應。它是靠微觀的機械撞擊能量束加工的。

主要應用在：利用離子撞擊和濺射效應的離子束刻蝕，離子濺射鍍膜和離子鍍，以及離子注入效應的離子注入。相比較電子束加工，便宜。

第十章

1.試述超高壓水射流切割技術的原理和特點。

超高壓水射流本身具有較高的剛性，在于工件發生碰撞時會產生極高的沖擊動壓和渦流。從微觀上看：相對于射流平均速度存在著超高速區與低速區。表面雖為圓柱形，而內部實際存在著剛性高和剛性低的部分。剛性高的宏觀上起到快速碶劈作用，而低剛度部分碶吸屑，排屑作用，倆者結合，正好像鋸刀一樣，切割材料。

超高壓水射流切割具有切縫窄，切口平整，無熱變形，無邊緣毛刺，切割速度快，效率高，加工成本低，無塵，無味，無毒，無火花，振動小，噪聲低等特點。尤其適合于惡劣的工作環境和防燥要求的危險環境工作。

2.試述純水高壓水切割與磨料高壓水切割之間的異同及應用。

純水切割噴嘴用于切割密度較小，硬度較低的非金屬軟質材料，噴嘴內孔的直徑范圍為0.08-0.5mm 磨料切割噴嘴的直徑范圍為0.5-1.65mm

3.試述往復式增壓器的工作原理。

增壓器交替往復運動，不斷輸出超高壓水，直至達到切割工藝要求的水壓，即可開始加工。

4.試述影響超高壓水射流切割速度，切割精度的因素。影響超高壓水射流切割深度的工藝因數較多，包括射流的工作介質，噴射的壓力，作用面積，切割時間，工件的材質，以及噴嘴離工件表面的距離等。

切割速度與被加工的材料性質有關，并與射流的功率或壓力成正比，與切割速度和工件厚度成反比

第十一章

1.在等離子體加工過程中，為什么可以獲得極高的能量密度？

等離子體具有極高的能量密度，其原有有以下三個方面：1.機械壓縮效應，電弧在被迫通過噴嘴噴出時，通道對電弧產生機械壓縮作用2.熱收縮效應。噴嘴的內部通入冷卻水。噴嘴內壁受到冷卻，溫度降低，靠近內壁的氣體電離度急劇下降，使電流的有效截面積縮小，電流密度大大增加3.磁收縮效應。由于電弧電流周圍磁場的作用，迫使電弧產生強烈的收縮作用，使電弧變得更細，電弧區中心的電流密度更大，使電弧更穩定。

以上三種壓縮效應的綜合作用下，等離子體的能量高度集中，電流密度，等離子體電弧的溫度都很高。

2.在擠壓洐磨技術有那些特點？舉例說明其實際應用情況。擠壓洐磨的工藝特點：1.使用范圍廣，幾乎能加工所有的金屬材料，同時也能加工陶瓷，硬塑料等2.加工效果好3.加工效率高4.加工精度高

應用與邊緣光整，倒圓角，去毛刺，拋光和少量的表面材料去除，3.說明磨料噴射加工的過程中，影響加工質量的因數主要有那些？

磨料噴射加工是利用磨料與壓縮氣體混合后經過噴嘴形成的高速束流，通過對工件的高速沖擊和拋磨作用來去除工件上多余的材料，達到加工目的。

加工的設備主要包括1.儲藏，混合和載運磨料裝置2.工作室3.粉塵集收器4.干燥氣體供應裝置。

4在磁性磨料研磨加工過程中，影響加工質量的因素主要有哪些？

1.磁場強度的影響2.加工間隙的影響3.磁極形狀的影響。

5.光刻加工技術的基本過程通常包括哪些步驟？如何提高其加工精度？

1.涂膠2。曝光3.顯影4.腐蝕5.去膠

6如何理解納米級加工的物理實質？

欲得到1nm的加工精度，加工的最小單位必然在亞微米級。由于原子間的距離為0.1-0.3nm，納米級加工實際上以及到了加工精度的極限。

第二篇：《精密與特種加工技術》課后答案

《精密與特種加工技術》課后答案

第一章

1.精密與特種加工技術在機械制造領域的作用與地位如何？

答：目前，精密和特種加工技術已經成為機械制造領域不可缺少的重要手段，在難切削材料、復雜型面、精細零件、低剛度零件、模具加工、快速原形制造以及大規模集成電路等領域發揮著越來越重要的作用，尤其在國防工業、尖端技術、微電子工業方面作用尤為明顯。由于精密與特種加工技術的特點以及逐漸被廣泛應用，已引起了機械制造領域內的許多變革，已經成為先進制造技術的重要組成部分，是在國際競爭中取得成功的關鍵技術。精密與特種加工技術水平是一個國家制造工業水平的重要標志之一。

2.精密與特種加工技術的逐漸廣泛應用引起的機械制造領域的那些變革？ 答：⑴ 提高了材料的可加工性。

⑵ 改變了零件的典型工藝路線。

⑶ 大大縮短新產品試制周期。

⑷ 對產品零件的結構設計產生很大的影響。

⑸ 對傳統的結構工藝性好與壞的衡量標準產生重要影響。

3.特種加工工藝與常規加工工藝之間有何關系？應該改如何正確處理特種加工與常規加工之間的關系？

答：常規工藝是在切削、磨削、研磨等技術進步中形成和發展起來的行之有效的實用工藝，而且今后也始終是主流工藝。但是隨著難加工的新材料、復雜表面和有特殊要求的零件越來越多，常規傳統工藝必然難以適應。所以可以認為特種加工工藝是常規加工工藝的補充和發展，特種加工工藝可以在特定的條件下取代一部分常規加工工藝，但不可能取代和排斥主流的常規加工工藝。

4.特種加工對材料的可加工性以及產品的結構工藝性有何影響？舉例說明.答：工件材料的可加工性不再與其硬度，強度，韌性，脆性，等有直接的關系，對于電火花，線切割等加工技術而言，淬火鋼比未淬火鋼更容易加工。

對傳統的結構工藝性好與壞的衡量標準產生重要影響，以往普遍認為方孔，小孔，彎孔，窄縫等是工藝性差的典型，但對于電火花穿孔加工，電火花線切割加工來說，加工方孔和加工圓孔的難以程度是一樣的，相反現在有時為了避免淬火產生開裂，變形等缺陷，故意把鉆孔開槽，等工藝安排在淬火處理之后，使工藝路線安排更為靈活。

第二章

1.簡述超精密加工的方法，難點和實現條件? 答：超微量去除技術是實現超精密加工的關鍵，其難度比常規的大尺寸去除加工技術大的多，因為：工具和工件表面微觀的彈性變形和塑性變形是隨即的。精度難以控制，工藝系統的剛度和熱變形對加工精度有很大的影響，去除層越薄，被加工便面所受的切應力越大，材料就 1 越不易去除。

超精密加工按加工方法不同可以分為切削加工，磨料加工，特種加工和復合加工四類。

2.超精密加工對刀具材料有那些要求？

答：1）極高的硬度，極高的耐磨性，和極高的彈性模量，以保證刀具有很高的尺寸耐用度。2）刃口能磨得極其鋒銳，即刃口半徑ρ值很小，以實現超薄切削。3）刀刃無缺陷，切削是將刃形變制在被加工表面上，從而鑄得超光滑的鏡面。

4）與工件材料的抗粘結合性很好。化學親和性很小，摩擦因數低，以得到極好的加工表面完整性。

3.單晶金剛石有哪些個主要晶面？

立方晶系的金剛石《單晶金剛石》主要有三個主要晶面，：即100.111.110晶面

4試述金剛石晶體的各向異性和不同晶面研磨時的好磨難磨方向。

答：金剛石具有很高的硬度。較高的導熱系數，與有色金屬間的摩擦因數低，開始氧化的溫度較高等特性。這些都有利于超精密加工的進行，而且單晶金剛石可以研磨達到極鋒利的刃口，沒有其他材料可以磨到這樣鋒銳，并且能長期切削而磨損很小，因此金剛石是理想的不能替代的超精密切削的刀具材料。《110晶面的磨削率最高，最易磨損，100晶面的磨削次之.111的磨削率最低，最不易磨損。

5試述金剛石晶體的激光定向原理和方法？

答：金剛石晶體的激光定向是利用金剛石在不同結晶方向上，因此晶體的結構不同，而對激光反射形成不同的衍射圖像進行的激光晶體方向的原理，由氦氖激光管產生的激光束通過屏幕上的小孔射到金剛石表面，若被激光照射的金剛石使被測晶面與激光束相垂直時，激光被反射的圖形即可知道被激光照射的晶面為何種晶面。

6.金剛石車刀的刀頭形式有哪幾種？各自有何特點？

答：刀頭形式：金剛石刀具刀頭一般采用在主切削刃和副切削刃直接加工渡刃--修光刃的形式，修光刃有小圓弧修光刃，直線修光刃和圓弧修光刃之分。

7.典型的超精密機床有那些？

答：典型的超精密機床有~1.大型光學金剛石車床—LODTM。FG-OO超精密機床《德》。OAGM500大型超精密機床《英》4.AHNTO型高效專用車削，磨削超精密機床。

8.精密主軸不見有那幾種形式？說明各自的優缺點。

答：空氣靜壓軸承具有很高的回轉精度，在高速轉動時溫升很小，基本達到恒溫狀態，因此造成的熱變形誤差很小，缺點：空氣軸承剛度低，承受載荷很小，由于超精密加工的切削力很小，所以空氣軸承可以滿足相關要求。

液體靜壓軸承的油溫隨著轉速的升高而升高，溫度升高將造成熱變形，影響主軸精度。靜壓回油時將空氣帶入油源。形成微小氣泡懸浮在油中，不易排除，因而降低了液體靜壓軸承的剛度和動特性。優點：回轉精度高《0.1微米》剛度較高，轉動平穩，無震動的特點。

9.超精密機床有哪幾種總體布局形式？各自有何特點？

答：1）雙半球空氣軸承主軸，優點：球面具有自動調心，因此可以提高前后軸承的同心度，回轉精度，缺點：電動機的轉子直接與主軸剛性連接。所以電動機轉子的回轉精度將對主軸的回轉精度產生影響。

2）徑向-推力空氣靜壓軸承主軸：1.可以提高前后軸承的同心度，從而保證主軸的回轉精度，即使軸承發生少量旋轉，也不會因和軸承咬住而損壞主軸。缺點：這種主軸要求所用的多孔石墨組織均勻，各處透氣率相同，同時制造難度大。

3）球形-徑向空氣軸承主軸：同上，自動調心，保證同心度，回轉精度。缺點：主軸的剛度和承載能力不高，4）立式--空氣軸承主軸，主要用于大型超精密車床，以保證加工系統具有較高的剛度且便于裝夾，其圓弧面的徑向軸承起自動調心，提高精度作用。

10.簡述超精密機床導軌的結構形式，并說明各自的優缺點。

答：1）液體靜壓導軌，優點：剛度高，承載能力大，直線運動精度高，且無爬行，運動平穩。缺點：導軌運動速度低。

2）空氣靜壓導軌和氣浮導軌，優點：它可以達到很高的直線運動精度，運動平穩，無爬行，且摩擦因數接近于0，不發熱。

11.簡述摩擦驅動的工作原理。

答：摩擦驅動裝置原理：倆個摩擦輪均由靜壓軸承支承，可以無摩擦運動，上摩擦輪由彈簧壓板在驅動桿上，當彈簧壓板壓力足夠時，摩擦輪和驅動桿之間無相對滑動，直流電動機驅動下摩擦輪，靠摩擦力帶動驅動桿做非常平穩的直線運動。

12.精密加工對微進給裝置的性能有何要求？

答：1）精微進給和粗進給分開，以提高微位移的精度，分辨率和穩定性。2）運動部分必須是低摩擦和高穩定度以實現很高的重復精度。3）末級傳動元件必須有很高的剛度，即夾持金剛石刀具必須是高剛度的。4）內部連接必須可靠，盡量采用整體結構或剛性連接，否則微量進給機構，很難實現很高的重復精度。5）工藝性好，容易制造。6）具有好的動特性，即既有高的頻響。7）能實現微進給的自動控制。

第三章

1.精密和超精密磨料加工分為哪倆大類？各自有何特點

答：固結磨料加工：具有表面精度保持性好，研磨效率高的優點。2.游離磨料加工：優點是拋光面加工變質層和表面粗糙度值都很小，缺點：不易保持平面度。

2.試述精密磨削機理。

答：微刃的微切削作用：應用較小的修整導程和休整深度對砂輪實施精細休整，其效果等同于砂輪磨粒的粒度變細。2.微刃的等高切削作用3.微刃的滑擠，摩擦，拋光作用

3.分析超硬磨料砂輪修正方法的機理和特點。

答：超硬磨料砂輪磨削主要指用金剛石砂輪和立方氮化硼砂輪加工硬質合金，陶瓷，剝離，半導體材料及石材等高硬度，高脆性材料。

特點：1）磨削能力強，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工及實現自動化。2）削力小。，溫度低，加工質量好，不燒傷，裂紋和組織變化。3）削率高。4）加工成本低

5.試述超精密磨削的磨削機理。

答：超精密磨削機理，理想磨削軌跡是從接觸點開始至接觸終點結束，但由于磨削系統存在一定的彈性，實際磨削軌跡與理想磨削軌跡發生偏離。

6.試述精密研磨與拋光的機理。

答：研磨加工機理：精密研磨屬于游離磨粒切削加工是在剛性研具上注入磨料在一定壓力下，通過研具與工件的相對運動，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以達到高級幾何精度和優良表面粗糙度2.拋光是指用低速旋轉的軟質彈性或粘彈性材料拋光盤，或高速旋轉的低彈性材料。拋光盤加拋光劑具有一定研磨性質的獲得光滑表面的加工方法。

7.影響精密研磨拋光的主要工藝因素有哪些？

答：研磨方法：加工方式，運動，驅動方式。2.研具的材料，形狀，表面狀態。3.磨粒的種類，材質，形狀，粒徑4.加工液的水質，油質5加工參數的研磨速度，壓力，時間，6.環境，溫度，塵埃

8.試述各種非接觸拋光的加工原理。

答：1.彈性發射加工：通過微粒子沖擊工件，以原子級的加工單位去除工件材料，從而無損傷的技工表面2.浮動拋光：拋光液覆蓋在整個拋光盤表面上，拋光盤及工件高速回轉時，在二者之間的拋光液主動壓流體狀態，形成一層液膜，從而使工件在浮起狀態下進行拋光3.動壓浮離拋光：保持環中的工件浮離圓盤表面，由浮動間隙中的粉末顆粒對工件進行拋光4.非接觸化學拋光：通過向拋光盤面供給化學拋光液，使其與被加工面做相對滑動，用拋光盤面來夾持被加工件面上產生的化學反應生成物。

第四章

1.電火花加工時，間隙液體介質的擊穿機理？

答：通常所用的工作介質是煤油，水，皂化油水溶液及多種介質合成的專用工作液，用分光度計觀察電火花加工過程中放電現象，顯示放電時產生氧氣，氫氣泡的電離膨脹導致了間隙介質的擊穿

2.電火花加工的基本要求？

答：材料的可加工性主要取決與材料的熱學特性，如熔點，沸點，比熱容，導熱系數等。幾乎與其力學性能《硬度，強度》無關。

3.電火花加工機床的自動進給系統與傳統加工機床的自動進給系統有什么不同？為什么會引起這種不同？

答：電火花加工時，放電間隙很小，電蝕量放電間隙在瞬間都不是長值而在一定范圍內隨即變化，人工進給或恒速的“機動”進給很難滿足要求，必須采用自動進給和調節裝置。自動進給調節系統的作用是維持某一穩定的放電間隙。保證電火花加工正常而穩定的進行獲得較好的加工效果。

4分析伺服參考電壓對加工穩定性的影響。

答：脈沖電源又稱為脈沖發生器，起作用是把220V或380V的50HZ工頻交流電轉換成一定形式的單向脈沖電流，供給電極放電間隙，產生火花所需要的能量來蝕除金屬。

5.功率VDMOS開關式脈沖電源的特點。

答：VDMOS技術的發展，是高頻大功率開關技術日趨成熟，為提高大功率MOS管功率晶體管脈沖電源的開關沖擊性能，采用多管分組的方法來提高輸出功率。

6.極間能量分配分析。

答：電源向放電通道釋放的能量分配在陽極，陰極和放電通道上，能量分配系數的大小主要取決與被加工材料的特性，通過前面分析可知，電極主要通過高速運動粒子的轟擊，光輻射，熱輻射，三種形式得到能量，在一定的條件下，光輻射與熱輻射起決定性的作用，電極表面局部得到高能，就能發生了融化，氣化的相變過程，電極表面出現了微觀相變區。

7．電火花加工時，油杯的作用？ 答：工作液循環過濾

第五章

1.電火花線切割加工的工藝和機理與電火花成形加工有那些相同點和不同點？

答：電火花線切割加工與電火花成形加工的基本原理一樣都是基于電極間脈沖放電時電火花腐蝕原理，實現零部件的加工，所不同的是電火花切割加工不需要制造復雜的成形電極，而是利用移動的金屬絲《鋼絲，銅絲》作為工具電極，工件接照預定的軌跡運動，切割出所需的各種尺寸和形狀。《基本原理》

1）需要制造復雜的成形電極。2）方便快捷的加工薄壁，宅槽，異型孔等復雜結構零件。3）一般采用精準規一次加工成形，在加工過程中大都不需要轉換加工規準。4）由于采用移動的電極絲進行加工，單位長度損耗較小，從而對加工精度影響較小。5）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火。容易實現安全，無人操作。6）沒有穩定的拉弧放 5 電狀態。7）脈沖電源的加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬于中，精加工范疇。采用正極性加工方式。

2.線切割加工的生產率和脈沖電源的功率。輸出電流大小等有關。用什么方法，標準來衡量和判斷脈沖電源加工性能的好壞，《絕對性能和相對性能》？

答：受電極絲直徑的限制《一般在0.08-0.025mm》脈沖電源的脈沖峰值電流不能太大，與此相反，由于工件具有一定厚度，欲維持穩定加工，放電峰值電流，又不能太小，否則加工將不穩定或者根本不能加工，放電峰值，電流一般在5-25A范圍，為獲得較高的加工精度系數小的表面粗糙度值，應控制單個脈沖能量，盡量減小脈沖寬度，一般在0.5-64ps，所以，總采用正極性加工方式。

3.電火花線切割加工的主要工藝指標及其影響因素。

答：1.加工對象：使用與各種形式的沖裁模及擠壓模，粉末合金模，塑壓模，等帶錐度的模具2.高硬度材料零件3.特殊形狀零件4.加工電火花形成加工用的銅，鋼鎢，銀鎢合金等材料電極。

4.試論述線切割加工的主要工藝指標及其影響因素。

答：切割速度，加工表面粗糙度，加工精度，電參數，對線切割加工工藝指標的影響最為主要，放電脈沖寬度增加，脈沖間隔減小脈沖電壓幅值增加《電壓增加》峰值電流增大《功效管增多》都會提高切割加工速度。但加工表面粗糙度和精度則會下降，反之則可改善加工精度和粗糙度。

第六章

1.電化學加工從加工原理上共分為多少類？從原理，機理上來分析，電化學加工有無可能發展成為原子級的加工技術？

答：利用陽極金屬的溶解作用去除材料2.利用陰極金屬的沉積作用進行鍍覆加工3.電化學加工與其他加工方法結合完成的電化學復合加工

由于加工精度一般不如電火花加工，一般不舍和與單間和小批量生產。不能發展成為原子級加工技術。

2.點解加工中的陽極和陰極與蓄電池中的正，負極有何區別？二者的電流方向相同么？ 答：以工件為陽極《接直流電源正極》，工具為陰極《接直流電源負極》

3.請分析陽極鈍化現象在點解加工中及在電化學機械加工中的優缺點，電化學機械加工與純電化學加工及純機械加工各有什么優缺點？

答：在點解加工中，鈍化膜缺點是阻止陽極溶解，優點是當側面間隙大到一定程度后就基本保持不變，孔壁的錐度小，成形精度高。復合加工同上。

電解加工的特點：1）能以簡單的直線進給運動一次加工出復雜的型面和型腔。2）可以加工 6 高硬度，高強度和高韌性等難以切削加工的金屬材料3）加工過程中無切削力和切削熱，工件不產生內應力和變形。適合加工易變形和薄壁零件。4）加工后的兩件無毛刺和殘余應力5）與其他加工方法相比生產率較高6）加工過程中工具電極不損耗。

缺點：1）加工精度不如電火花與超聲波加工2）加工復雜型腔時，費用較高3）占地面積大，附屬設備多，投資大。4）電解溶液的處理和回收有難度，有污染。

電化學機械復合加工優點：1）加工范圍廣，生產率高2）加工精度和表面質量優良3）機械磨具磨損小4）控制條件好，通過控制點參量實現自動控制5）成本低6）對機床精度要求低，腐蝕性小。

缺點：電化學機械復合加工需要增加一套電化學加工系統。如直流電源，循環裝置等，另外，機床采取一定的防腐防銹措施。

第七章

1.試述激光加工中材料蝕除的微觀物理過程。

答：1.材料對激光的吸收和能量轉換。首先產生的是某些質點的過量能量然后碰撞產生熱。2.材料的加熱熔化，汽化，吸收激光能后，并轉化為熱能后，其溫度升高，材料先氣化然后才熔化蝕除。3.蝕除產物的拋出，由于瞬時急劇熔化，壓力迅速增加，并產生爆炸沖擊波，使金屬蝕除物拋出。

2.激光與普通光相比有何特點？為什么激光可直接用于材料的蝕除加工，而普通光則不能？ 答：激光除具有普通光的共性，還具有單色性好，相干性好，和能量密度高等特性。擁有其他光源的光所難以達到的極高的單色性，光線的發散度小，相干性是區別激光和普通光源的重要特性

3.簡述影響激光打孔質量的因數，并舉例說明采用什么措施可以提高激光打孔的工藝質量？ 答：1）光打孔工藝規律：若激光照射能量大，照射時間長，工件表面所獲得的能量多，則所加工的孔大而深。但時間過長，不僅損耗大，加工面積變大，使得能量密度降低，精度降低。

2）聚焦與發散角：發散角小的激光束，經短焦距聚焦后可以獲得較高的功率，穿透力大，不僅深而且錐度小，要設法減小激光的發散角，并盡可能采用短焦距加工。但短焦距不適合加工深孔。

3）焦點的位置：當焦點的位置何地時，通過工件表面的光斑面積很大，若提高焦點位置，由于光斑直徑變小，能量密度增加，孔的深度得到加深。

4）光斑內能量的分布：激光束經聚焦后光斑內各部分的光強是不同的，若光強以焦點中心對稱分布。稱為基模光束。這時光強最大，打出的孔是圓形的。

5）激光照射次數：激光束照射一次，加工深度大約為孔徑的五倍左右，但如多次加工后，加工可以大大增加《比例接近20：1》但多次加工后加工量將逐漸減小。

6）工件材料。工件的熱學物理常數對加工有有影響。如熔點沸點，導熱系數高的難以加工，另工件表面粗糙度值越小，其吸收率就越低，加工出的深度狀態明顯。

4.激光切割，激光焊接和激光處理的原理有何不同？

答：激光切割：是利用經焦距的高功率激光照射工件，在超過閥值高功率的前提下，由此引起材料熔化和汽化，形成孔洞，光束移動僅可行切縫。

焊接過程屬于傳導焊接。即激光輻照加工工件表面，產生的熱量通過熱傳導向內部傳遞，通過控制在工件上形成一定深度的熔池，而表面又無明顯的氣化。

激光相變硬化的原理：激光相變硬化是利用激光束作熱源照射待強化的工件表面，使工件表層材料產生相變或熔化，隨著激光束離開工件表面，工件表面的熱量迅速向內部傳遞，形成極高冷卻速度，使表面硬化，從而提高工件表面的耐磨性，腐蝕性，疲勞強度。

5.常用的激光器有那些？各有何特點？并說明其各自的應用范圍。

答：紅寶石激光器：機械強度大，能夠承受高功率密度，壽命長，大能量單模輸出。主要用于激光打孔。

摻釹釔鋁石榴晶體激光器：量子效率高，輻射截面大，良好的熱穩定性，熱導率高，熱膨脹系數小，用于打孔，焊接，熱處理，打標記，書寫，動平衡。

釹玻璃激光器：高功率激光，制造的零件工作物質形狀，尺寸有較大的自由度。氦-氖激光器：頻率穩定性好，壽命長，價格低。適用于全息照相，準直測量和激光干涉測量。

第八章

1.超聲波加工設備的進給系統有何特點？超聲波加工時，工具系統的振動有何特點？ 答：超聲波的機械振動經變幅桿放大后傳遞給工具，使磨料和工作液以一定的能量沖擊工件，加工出需要的尺寸和形狀。

超聲波加工時并不是整個變幅桿和工具都在作上下高頻振動和低頻或工頻振動的概念完全不一樣。超聲波在金屬棒內主要以縱波形式傳播，引起桿內各點沿波的前進方向，一般接正弦規律在原地作往復振動，并以聲速傳導到工具端面，使工具端面作超聲波振動

2為什么超聲波加工技術特別適合于加工硬脆材料？

答：空化作用：是指當工具端面以很大的加速度離開工具表面時，加工間隙內形成負壓和局部真空，在工作液體內形成很多微空腔。促使工作液鉆入被加工工作表面材料的微裂紋處，當工具端面以很大加速度接近工件表面時，空腔閉合引起極強沖擊波，加速了磨料對表面的破碎作用。

綜上所述：超聲波加工是磨料在超聲振動作用下的機械撞擊和拋磨作用，其中磨粒撞擊作用是主要的，由此不難理解，超聲波加工特別適合加工硬脆材料。

3試舉例說明超聲波在工業，農業或其他行業中的應用情況。

答：1.超聲波加工型腔，型孔，具有精度高表面質量好的優點.2.切割脆硬的半導體材料3.超聲波就清洗，精密零件中的細小孔，窄縫夾縫中的臟物。4超聲波焊接，電子電器元件和集成電路的接引線，包裝線。5.超聲波鍍錫，掛銀及涂覆熔化的金屬薄層。

第九章

1.何謂電子束加工？試說明電子束加工的分類，特點及應用范圍。

答：電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度沖擊到工件表面的極小面積上，在極短的時間內，其能量的大部分轉變為熱能，使被沖擊部分的工件材料達到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化和氣化，從而加工目的。電子束加工分為電子束熱加工和電子束非熱加工，特點：1.加工面積小2.電子束能量密度高3.能量密度高，而且能量利用率可達百分之九十以上，因而生產率高4.可以通過磁場或電場對電子束的強度位置，聚焦進行控制，從而實現自動化5.由于在真空中進行，因而污染小，加工表面不氧化6.電子束加工因需要一套專用設備，所以費用昂貴。

應用：1.電子束打孔，在航天，電子，化纖及制革上應用2.電子束可焊接的材料范圍廣，有利于焊接熔點更高的金屬和活潑金屬。3.電子束熱處理4.電子束曝光。

2.試述離子束加工的基本原理和應用范圍，并比較它與電子束技工的優缺點。

答：離子束加工是利用離子束對材料進行成形或表面改進的方法。在真空條件下，將由離子源產生的離子。經過加速，投射到材料表面，產生濺射和注入效應。它是靠微觀的機械撞擊能量束加工的。

主要應用在：利用離子撞擊和濺射效應的離子束刻蝕，離子濺射鍍膜和離子鍍，以及離子注入效應的離子注入。相比較電子束加工，便宜。

第十章

1.試述超高壓水射流切割技術的原理和特點。

答：超高壓水射流本身具有較高的剛性，在于工件發生碰撞時會產生極高的沖擊動壓和渦流。從微觀上看：相對于射流平均速度存在著超高速區與低速區。表面雖為圓柱形，而內部實際存在著剛性高和剛性低的部分。剛性高的宏觀上起到快速碶劈作用，而低剛度部分碶吸屑，排屑作用，倆者結合，正好像鋸刀一樣，切割材料。

超高壓水射流切割具有切縫窄，切口平整，無熱變形，無邊緣毛刺，切割速度快，效率高，加工成本低，無塵，無味，無毒，無火花，振動小，噪聲低等特點。尤其適合于惡劣的工作環境和防燥要求的危險環境工作。

2.試述純水高壓水切割與磨料高壓水切割之間的異同及應用。

答：純水切割噴嘴用于切割密度較小，硬度較低的非金屬軟質材料，噴嘴內孔的直徑范圍為0.08-0.5mm，切割噴嘴的直徑范圍為0.5-1.65mm。

3.試述往復式增壓器的工作原理。

答：增壓器交替往復運動，不斷輸出超高壓水，直至達到切割工藝要求的水壓，即可開始加工。

4.試述影響超高壓水射流切割速度，切割精度的因素。

答：影響超高壓水射流切割深度的工藝因數較多，包括射流的工作介質，噴射的壓力，作用面積，切割時間，工件的材質，以及噴嘴離工件表面的距離等。

切割速度與被加工的材料性質有關，并與射流的功率或壓力成正比，與切割速度和工件厚度成反比

第十一章

1.在等離子體加工過程中，為什么可以獲得極高的能量密度？

答：等離子體具有極高的能量密度，其原有有以下三個方面：1.機械壓縮效應，電弧在被迫通過噴嘴噴出時，通道對電弧產生機械壓縮作用2.熱收縮效應。噴嘴的內部通入冷卻水。噴嘴內壁受到冷卻，溫度降低，靠近內壁的氣體電離度急劇下降，使電流的有效截面積縮小，電流密度大大增加3.磁收縮效應。由于電弧電流周圍磁場的作用，迫使電弧產生強烈的收縮作用，使電弧變得更細，電弧區中心的電流密度更大，使電弧更穩定。

以上三種壓縮效應的綜合作用下，等離子體的能量高度集中，電流密度，等離子體電弧的溫度都很高。

2.在擠壓洐磨技術有那些特點？舉例說明其實際應用情況。

答：擠壓洐磨的工藝特點：1.使用范圍廣，幾乎能加工所有的金屬材料，同時也能加工陶瓷，硬塑料等2.加工效果好3.加工效率高4.加工精度高

應用與邊緣光整，倒圓角，去毛刺，拋光和少量的表面材料去除，3.說明磨料噴射加工的過程中，影響加工質量的因數主要有那些？

答：磨料噴射加工是利用磨料與壓縮氣體混合后經過噴嘴形成的高速束流，通過對工件的高速沖擊和拋磨作用來去除工件上多余的材料，達到加工目的。

加工的設備主要包括1.儲藏，混合和載運磨料裝置2.工作室3.粉塵集收器4.干燥氣體供應裝置。

4在磁性磨料研磨加工過程中，影響加工質量的因素主要有哪些？ 答：1.強度的影響2.加工間隙的影響3.磁極形狀的影響。

5.光刻加工技術的基本過程通常包括哪些步驟？如何提高其加工精度？ 答：1.涂膠2。曝光3.顯影4.腐蝕5.去膠

6如何理解納米級加工的物理實質？

答：欲得到1nm的加工精度，加工的最小單位必然在亞微米級。由于原子間的距離為0.1-0.3nm，納米級加工實際上以及到了加工精度的極限。

第三篇：特種加工課后習題答案

《特種加工》習題解答 概 論

1.從特種加工的發生和發展來舉例分析科學技術中有哪些事例是“物極必反” 有哪些事例是“壞事有時變為好事”

答:這種事例還是很多的.以“物極必反”來說,人們發明了螺旋槳式飛機,并不斷加大螺旋槳的轉速和功率以提高飛機的飛行速度和飛行高度.但后來人們發現證實螺旋槳原理本身限制了飛機很難達到音速和超音速,隨著飛行高度愈高,空氣愈稀薄,螺旋槳的效率愈來愈低,更不可能在宇宙空間中飛行.于是人們采用爆竹升空的簡單原理研制出噴氣式發動機取代了螺旋槳式飛行器,實現了洲際和太空飛行.由輪船發展成氣墊船,也有類似規律.以“壞事變好事”來說,火花放電會把接觸器、繼電器等電器開關的觸點燒毛、損蝕,而利用脈沖電源瞬時、局部的火花放電高溫可用作難加工材料的尺寸加工.同樣,鋁飯盒盛放咸菜日久會腐蝕穿孔,鋼鐵器皿、小刀等在潮濕的環境下會腐蝕.鋼鐵在風吹雨淋時遭受銹蝕,海洋船艦的鋼鐵船體為了防止海水的腐蝕,得消耗巨資進行防銹、防蝕.人們研究清楚鋼鐵電化學銹蝕的原理后,創造了選擇性陽極溶解的電解加工方法.這些都是“壞事變好事”的實例.2.試列舉幾種采用特種加工工藝之后,對材料的可加工性和結構工藝性產生重大影響的實例.答:這類實例是很多的,例如: ⑴硬質合金歷來被認為是可加工性較差的材料,因為普通刀具和砂輪無法對它進行切削磨削加工,只有碳化硅和金剛石砂輪才能對硬質合金進行磨削.可是用電火花成形加工或電火花線切割加工卻可輕而易舉地加工出各式內外圓、平面、小孔、深孔、窄槽等復雜表面,其生產效率往往高于普通磨削加工的生產率.更有甚者,金剛石和聚晶金剛石是世界上最硬的材料,過去把它作為刀具和拉絲模具等材料只有用金剛石砂輪或磨料“自己磨自己”,磨削時金剛石工具損耗很大,正是硬碰硬兩敗俱傷,確實是可加工性極差.但特種加工中電火花可成形加工聚晶金剛石刀具,工具,而激光加工則不但“削鐵如泥”而且可“削金剛石如泥”.在激光加工面前,金剛石的可加工性和鋼鐵差不多了.對過去傳統概念上的可加工性,的確需要重新評價.(2)對結構工藝性,過去認為方孔,小孔,小深孔,深槽,窄縫以及細長桿,薄壁等低剛度零件的結構工藝性很差,在結構設計時應盡量避免.對E字形的硅鋼片硬質合金沖模,由于90*內角很難磨削,因此常采用多塊硬質合金拼鑲結構的沖模.但采用電火花成形加工或線切割數控加工,則很容易加工成整體硬質合金的E形硅鋼片沖模,特種加工可使某些結構工藝性由“差”變“好”.3.工藝和特種加工工藝之間有何關系(應該說如何正確處理常規工藝和特種加工之間的差別)答:一般而言,常規工藝是在切削,磨削,研磨等技術進步中形成和發展起來的行之有效的實用工藝,而且今后也始終是主流工藝.但是隨著難加工的新材料,復雜表面和有特殊要求的零件愈來愈多,常規,傳統工藝必然會有所不適應.所以可以認為特種加工工藝是常規加工工藝的補充和發展.特種加工工藝可以在特定的條件下取代一部分常規加工工藝,但不可能取代和排斥主流的常規加工工藝.第二章 電火花加工

1.兩金屬在(1)在真空中火花放電;(2)在空氣中;(3)在純水(蒸餾水或去離子水)中;(4)在線切割乳化液中;(5)在煤油中火花放電時,在宏觀和微觀過程以及電蝕產物方面有何相同和相異之處

答:(1)兩金屬在真空中火花放電時,當電壓(電位差)超過一定時即產生“擊穿”,電子由“-”極逸出飛向“+”極,由于真空中沒有物質阻擋電子的運動,所以沒有正離子形成,沒有發熱的放電“通道”的概念,示波器,顯象管中電子流的運動與此類似.基本上沒有“電蝕產物”生成.(2)兩金屬在空氣中放電的例子是電火花表面強化,涂覆.電焊,等離子切割,等離子焊等,也是在空氣中放電,利用電子流在空氣中撞擊氣體原子形成放電通道,在通道中和工件表面產生大量的熱能用于強化,涂覆,切割和焊接.(3)在純水,蒸餾水或去離子水中,兩金屬間電火花放電與在煤油中類似,只是水分子,原子受電子,正離子撞擊發熱氣化,最后分解為氧原子和氫原子(分子),而不像煤油中會分解出碳原子(碳黑微粒)和氫氣等.(4),(5)在乳化液中和煤油中放電過程,詳見教材中有關章節,不再另行論述.2.有沒有可能或在什么情況下可以用工頻交流電源作為電火花加工的脈沖直流電源 在什么情況下可用直流電源作為電火花加工用的脈沖直流電源(提示:軋輥電火花對磨,齒輪電火花跑合時,不考慮電極相對磨損的情況下,可用工頻交流電源;在電火花磨削,切割下料等工具,工件間有高速相對運動時,可用直流電源代替脈沖電源,但為什么)如提示所述,在不需要“極性效應”,不需要考慮電極損耗率等的情況下,可以直接用220V的50HZ交流電作為脈沖電源進行軋輥電火花對磨和齒輪電火花跑合等.不過回路中應串接限流電阻,限制放電電流不要過大.如需精規準對磨或跑合,則可在交流工頻電源上并聯RC電路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到兩個工件上.在用高速轉動的金屬輪或圓片作電火花磨削,電火花切割,下料時,如果可以不計電極損耗率,則就可以用全波整流或整流后并聯電解電容濾波的直流電源進行電火花磨削.由于工具電極高速轉動,所以一般不會產生穩定電弧燒傷工件.最好是經調壓變壓器降壓到5-100V再整流供磨削之用,一則可以調節電壓或電流,二則和220V交流電源隔離,以保障人身避免觸電的危險.3.電火花加工時的自動進給系統和車,鉆,磨削時的自動進給系統,在原理上,本質上有何不同 為什么會引起這種不同

答:電火花加工時工具電極和工件間并不接觸,火花放電時需通過自動調節系統保持一定的放電間隙,而車,鉆,磨削時是接觸加工,靠切削力把多余的金屬除去,因此進給系統是剛性的,等速的,一般不需要自動調節.4.電火花共軛同步回轉加工和電火花磨削在原理上有何不同 工具電極和工件上的瞬間放電之間有無相對移動 加工內螺紋時為什么不會“亂扣” 用銅螺桿做工具電極,在內孔中用平動法加工內螺紋,在原理上和共軛同步回轉法有何異同

答:不同之處在于電火花共軛同步回轉加工時:(1)工具電極和工件的轉動方向相同;(2)轉速嚴格相等(或成倍角,比例關系);(3)工具和工件上瞬時放電點之間有很慢的相對移動.而電火花磨削時工具和工件可以同向或反向轉動;工具和工件的轉速并不相同,磨削點之間有很大的相對移動.加工內螺紋時,其所以不會“亂扣”,是因為加工中工具電極和工件的轉向和轉速相等,工具和工件圓周表面上有著“各點對應”的關系,所以能把工具表面的螺紋形狀復制到工件表面上去而不會“亂扣”.在內孔中用平動法加工內螺紋,本質上和共軛同步回轉法相同,不同之處在于平動法加工時工件不轉動而代之以工具電極在平動頭中作“公轉”行星式運動,其內外圓上“各點對應”的規則仍然存在.5,電火花加工時,什么叫做間隙蝕除特性曲線 粗,中,精加工時,間隙蝕除特性曲線有何不同 脈沖電源的空載電壓不一樣時(例如80V,100V,300V三種不同的空載電壓),間隙曲線有何不同 試定性,半定量地作圖分析之.答:間隙蝕除特性曲線是電火花放電間隙蝕除速度和放電間隙大小(間隙平均電壓的大小)之間的關系,此關系可以定量地用作圖法畫成間隙蝕除特性曲線.粗,中,精加工時,由于脈寬,峰值電流等電規準不同,同樣大小間隙的蝕除速度也就不一樣,總的來說,粗加工時蝕除速度較大,上凹的間隙蝕除特性曲線就高于中,精加工的曲線.當脈沖電源的空載電壓不一樣時,例如電壓較高為300V時,其擊穿間隙,平均放電間隙都大于100V或80V的放電間隙,因此橫坐標上的A點(電火花擊穿間隙)將大于100V或80V時的間隙.間隙特征曲線原點不動,整個曲線稍向右移.同理,80V空載電壓的間隙特征曲線的A點將偏向左邊.S/ m /V

6,在電火花加工機床上用Ф10mm的純銅桿加工Ф10mm的鐵桿,加工時兩桿的中心矩偏距5mm,選用=200 s, i=5.4A,各用正極性和負極性加工10min, 試畫出加工后兩桿的形狀,尺寸,電極側面間隙大小和表面粗糙度值(提示:利用電火花加工工藝參數曲線圖表來測算).答:加工示意圖見圖2-1a.設先用正極性加工,加工后的圖形見圖b,負極損耗較大;負極性加工后的圖形見圖c,正極工具損耗較小.具體數據請自行在圖中標明,并與書中工藝曲線圖表進行對照比較).圖2-1

7,電火花加工一個紀年章淺型腔花模具,設花紋模電極的面積為10mm×20mm=200,花紋的深度為0.8㎜,要求加工出模具的深度為1㎜,表面粗糙度為=0.63 m,分粗,中,精三次加工,試選擇每次的加工極性,電規準脈寬,峰值電流,加工余量及加工時間,并列成一表(提示:用電火花加工工藝參數曲線圖表來計算).答:可按書中電火花加工工藝曲線圖表選擇粗,中,精加工的規準.例如: 極 性 脈 寬 脈 間 峰值 電流 加工 余量

加工后表面粗糙度 時 間

粗加工(可不加抬刀)負 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 約30min 中加工(加抬刀)負 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min 答:不同之處在于電火花共軛同步回轉加工時:(1)工具電極和工件的轉動方向相同;(2)轉速嚴格相等(或成倍角,比例關系);(3)工具和工件上瞬時放電點之間有很慢的相對移動.而電火花磨削時工具和工件可以同向或反向轉動;工具和工件的轉速并不相同,磨削點之間有很大的相對移動.加工內螺紋時,其所以不會“亂扣”,是因為加工中工具電極和工件的轉向和轉速相等,工具和工件圓周表面上有著“各點對應”的關系,所以能把工具表面的螺紋形狀復制到工件表面上去而不會“亂扣”.在內孔中用平動法加工內螺紋,本質上和共軛同步回轉法相同,不同之處在于平動法加工時工件不轉動而代之以工具電極在平動頭中作“公轉”行星式運動,其內外圓上“各點對應”的規則仍然存在.5,電火花加工時,什么叫做間隙蝕除特性曲線 粗,中,精加工時,間隙蝕除特性曲線有何不同 脈沖電源的空載電壓不一樣時(例如80V,100V,300V三種不同的空載電壓),間隙曲線有何不同 試定性,半定量地作圖分析之.答:間隙蝕除特性曲線是電火花放電間隙蝕除速度和放電間隙大小(間隙平均電壓的大小)之間的關系,此關系可以定量地用作圖法畫成間隙蝕除特性曲線.粗,中,精加工時,由于脈寬,峰值電流等電規準不同,同樣大小間隙的蝕除速度也就不一樣,總的來說,粗加工時蝕除速度較大,上凹的間隙蝕除特性曲線就高于中,精加工的曲線.當脈沖電源的空載電壓不一樣時,例如電壓較高為300V時,其擊穿間隙,平均放電間隙都大于100V或80V的放電間隙,因此橫坐標上的A點(電火花擊穿間隙)將大于100V或80V時的間隙.間隙特征曲線原點不動,整個曲線稍向右移.同理,80V空載電壓的間隙特征曲線的A點將偏向左邊.S/ m /V

6,在電火花加工機床上用Ф10mm的純銅桿加工Ф10mm的鐵桿,加工時兩桿的中心矩偏距5mm,選用=200 s, i=5.4A,各用正極性和負極性加工10min, 試畫出加工后兩桿的形狀,尺寸,電極側面間隙大小和表面粗糙度值(提示:利用電火花加工工藝參數曲線圖表來測算).答:加工示意圖見圖2-1a.設先用正極性加工,加工后的圖形見圖b,負極損耗較大;負極性加工后的圖形見圖c,正極工具損耗較小.具體數據請自行在圖中標明,并與書中工藝曲線圖表進行對照比較).圖2-1

7,電火花加工一個紀年章淺型腔花模具,設花紋模電極的面積為10mm×20mm=200,花紋的深度為0.8㎜,要求加工出模具的深度為1㎜,表面粗糙度為=0.63 m,分粗,中,精三次加工,試選擇每次的加工極性,電規準脈寬,峰值電流,加工余量及加工時間,并列成一表(提示:用電火花加工工藝參數曲線圖表來計算).答:可按書中電火花加工工藝曲線圖表選擇粗,中,精加工的規準.例如: 極 性 脈 寬 脈 間 峰值 電流 加工 余量

加工后表面粗糙度 時 間

粗加工(可不加抬刀)負 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 約30min 中加工(加抬刀)負 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min

第三章 電火花線切割加工

1.電火花線切割時,粗,種,精加工時生產率的大小和脈沖電源的功率,輸出電流的大小有關.用什么方法衡量,判斷脈沖電源加工性能的好壞(絕對性能和相對性能)

答:可用單位電流(每安培電流)的生產率來衡量,即可客觀地判斷脈沖電源加工性能的 好壞.例如某脈沖電源峰值電流25A時的切割速度為100mm2/min,另一電源峰值電流27A時切割速度為106mm2/min,則前者的相對生產率為100/25=4mm2/min,優于后者106/27=3.9mm2/min.又如某線切割脈沖電源3A s時切割速度為100mm2/min,另一電源3,5A時為124mm2/min,則前者相對切割速度為33.3mm2/min,后者35.5mm2/min.2.電火花加工和線切割加工時,如何計算脈沖電源的電能的利用率 試估計一般線切割方波脈沖電源的電能利用率

答:設脈沖電源的空載電壓為100V ,加工時火花放電間隙的維持電壓為25V則消耗在晶體管限流電阻上的電壓為 100-25=75V,由此可以算出電能利用率: 有用能量:輸入能量=25:100=1:4=25% 能量的消耗率為: 損耗能量:輸入能量=75:100=3:4=75% 可見75%的能量損耗在限流電阻的發熱上.3.設計一個測量,繪制數控線切割加工的間隙蝕除特性曲線的方法(提示:使線切割等速進給,由欠跟蹤到過跟蹤).答:這一習題有一定的難度,需對間隙蝕除特性曲線和線切割加工伺服進給系統有一定深度的理解才行.間隙蝕除特性曲線是蝕除速度和放電間隙(間隙平均電壓)的關系曲線(參見第二章電火花加工的伺服進給).線切割加工時,調節伺服進給量的大小,可以在一定程度上改變平均放電間隙.例如把進給速度人為放慢,處于“欠進給”狀態,則平均放電間隙偏大,反之,進給速度過高,“過進給”時,則放電間隙偏小.測繪間隙蝕除特性曲線時,利用“改變預置進給速度”來改變放電間隙的大小.實際上放電間隙的大小(絕對值)很難測量,但可以用加工時的平均間隙電壓大小來相對測量間隙值的大小.為此,要在工件和鉬絲(導電塊)或直接在電源輸出端并一個滿刻度100V(用于測空載,偏空載時的開路間隙電壓),20V(用于測偏短路時的間隙電壓)的直流電壓表.實際測繪時,先不用線切割機床的“自動檔”(伺服)進給,而采用“人工檔”(等速進給)進給功能.最初用較慢的等速進給速度進行切割,此時處于“欠跟蹤”的進給狀態,待切割穩定后就記下進給速度和此時的間隙平均電壓,在坐標上作出曲線上的某一點.以后稍微調快進給速度(仍為等速進給),同樣測得第二,三```點的數據.當調節到進給速度約等于蝕除速度時,此時即為最佳狀態 B 點放電間隙為最佳放電間隙SB 此時的切割速度為最大.當以更大的進給速度(等速)切割時,由于沒有伺服功能,進給速度大于可能的蝕除速度,放電間隙逐步減小,最后即將形成短路,放電間隙為零.此時應盡快停止進給,并事先作好記錄.在曲線最高點B只右,用上述方法比較容易做出間隙蝕除特性曲線的右半部分.但B點左邊的曲線,因放電間隙逐步減小并趨于短路,易把鉬絲頂彎,因此應多加小心.4.一般線切割加工機床的進給調解特性曲線和電火花加工機床的進給特性曲線有何不同 與有短路回退功能的線切割加工機床的進給調解特性曲線又有什么不同

答:一般線切割機床的進給的進給系統,往往沒有短路回退功能,或短路后經一定時間例如30s后仍不能自動消除短路狀態,則回退256步(相當于0.256 mm),如仍不能消除短路,則自動停止進給或同時報警,這與電火花成型加工機床遇短路即退回不一樣.上述無短路回退功能的線切割機床的進給特性曲線就不會有橫坐標左下部分的曲線,亦即工具電極(鉬絲)的進給速度 vd沒有負值.即使有短路回退功能的線切割機床,短路后的回退速度是固定的(不象電火花成型加工機床那樣短路后將以較高的速度vd0回退),所以進給調節特性曲線的左下部為窄小矩形,即放電間隙較小時,進給速度vd《0,一旦完全短路后,鉬絲才低速(恒速)回退.5.設計一個測量,繪制數控線切割加工機床的進給調解特性曲線的方法(提示:在線切割機床上做空載模擬實驗.用可調的的直流電源模擬火花間隙的平均電壓).答:這一習題也有一定難度,需對線切割機床的變頻進給系統有一定的了解.線切割機床的進給速度vd是由火花放電間隙的平均電壓ue來決定的.ue越大,vd亦大,ue小vd也小, ue=0,vd=0或等速回退.為此可以用“模擬法”來測繪線切割加工機床的進給調解特性曲線.具體的的方法是:使線切割機床處于加工狀態,可不開絲筒,不開高頻電源,但應使工作臺處于“人工”等速進給狀態.此時工作臺進給的“取樣電壓”,并不是來自火花放電間隙的平均電壓ue(ue再經電阻分壓成10~12v的電壓,經“變頻調節”電位器送至“壓—頻”(u-f)轉換器,將此低電壓u轉換成進給脈沖,頻率為f,另工作臺進給),而是由+12V的外加電壓,經“變頻調節”電位器調壓輸入至 “壓—頻”(u-f)轉換器.低電壓0V相當于間隙短路,最高10~12V相當于間隙開路狀態.可以將此電壓由低向高調節,例如0V,2V,4V,6V,8V,10V……直至12V,模擬不同的ue.記錄下每種不同電壓時的工作臺進給速度(可以從控制器面板數顯表上測得),然后即可繪制出進給調節特性曲線.6.今擬用數控線切割加工有8個齒的爪牙離合器,試畫出其工藝示意圖并編制出相應的線切割3B相應程序.答:由于爪牙離合器工件是圓筒形的,端面上需切割出8個爪牙方齒,故切割時必須有一個數控回轉工作臺附件.辦法為先在圓套筒上鉆一個∮1~2mm的穿絲孔,裝夾好工件后,調整到穿絲孔為最高點時穿絲,回轉臺轉動切除爪牙的端面,見示意圖.(俯視圖)切割的程序(一次切出凹,凸兩個爪牙離合器)為: BBBJ=穿絲孔距離GXL3(x向移動)BBBJ=1/2齒寬GYL4(y向轉動)BBBJ=齒深GXL3(x向移動)BBBJ=齒寬GYL4(y向轉動)BBBJ=齒深GXL1(x向移動)BBBJ=齒寬GYL4(y向轉動)……

第四章

電化學加工

1．從原理和機理上來分析，電化學加工有無可能發展成為“納米級加工”或“原子級加工”技術？原則上要采用哪些措施才能實現？

答：由于電化學加工從機理上看，是通過電極表面逐層地原子或分子的電子交換，使之在電解液中“陽極溶解”而被去除來實現加工的，可以控制微量、極薄層“切削”去除。因此，電化學加工有可能發展成為納米級加工或原子級的精密、微細加工。但是真的要實現它，從技術上講還有相當難度。主要是由于電化學加工的實質是實現選擇性陽極溶解或選擇性陰極沉積，只要能把這種溶解或沉積的大小、方向控制到原子級上就可以了。但是由于它們的影響因素太多，如溫度、成分、濃度、材料性能、電流、電壓等，故綜合控制起來還很不容易。

2．為什么說電化學加工過程中的陽極溶解是氧化過程，而陰極沉積是還原過程？

答：從電化學過程來說，凡是反應過程中原子失去電子成為正離子（溶入溶液）的，稱為氧化，反之，溶液中的正離子得到電子成為中性原子（沉積在陰極上）的稱為還原，即由正離子狀態還原成為原來的中性原子狀態。例如在精煉電解銅的時候，在電源正極上純度不高的銅板上的銅原子在電場的作用下，失去兩個電子成為Cu 2+正離子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu 2+正離子在陰極上，得到兩個電子還原成為原子而沉積在陰極上。

3．原電池、微電池、干電池、蓄電池中的正極和負極，與電解加工中的陽極和陰極有何區別？兩者的電流（或電子流）方向有何區別？

答：原電池、微電池、干電池和蓄電池中的正極，一般都是較不活潑的金屬或導電體，而其負極，則為較活潑的金屬。例如干電池，正極為不活潑的石墨（碳）棒，負極為活潑金屬鋅，蓄電池的正極是不活潑的鉛。金屬與導電液體形成的微電池中的正極往往是不活潑的碳原子或雜質。兩種活潑程度不同的金屬（導電體）在導電溶液中發生電化學反應能產生電位差，電位較正的稱為“正極”，流出電流（流入電子流），電位較低的流入電流（流出電子流）。電解加工時人為地外部加以電源，接電源正極稱陽極，接電源負極的稱陰極，陽極表面流出電流（流入電子流），陰極表面流入電流（流出電子流），兩者的方向仍一致，見圖4-1。

4．舉例說明電極電位理論在電解加工中有什么具體應用？

答：電極電位理論在研究、分析電解加工中有很重要的作用，具體應用在：

1）分析電極上電化學反應的產物

在電解加工時，在陰陽兩極都有電化學反應，可能參與反應的有電極金屬材料、電解液中的有效成分以及水的電離產物H +、OH。但真正能在電極上完成電化學反應的是什么？則需要應用電極電位理論加以分析判斷。即：在陽極上，只有電極電位最“－”的離子才能參與反應。

2）估計某種金屬材料電解加工的質量和可加工性

每一種金屬材料都是由不同元素所組成（真正由單一元素組成的材料極少），而在電解加工時，人們希望陽極金屬的電解過程是均勻的。只有這樣，加工表面的粗糙度值才會比較好，加工過程才能平穩。如果陽極金屬材料的組成元素其電極電位相差很大，則在電解加工中會由于一些元素的電極電位較“＋”，而不能及時溶解，使加工表面形成一些凸出點，造成加工表面粗糙度值增大。更為嚴重的是這種凸出的質點會造成加工過程的短路、燒損電極，甚至使加工無法進行。例如鑄鐵和高碳鋼中有C及Fe 3C存在，它們的電極電位高達+0.37V，而Fe/Fe 2+的電極電位僅為－0.59V，因 此C及Fe 3C在電解加工中幾乎無法被陽極溶解而最終形成凸出質點，從而造成鑄鐵、高碳鋼甚至滲碳鋼的電解加工可加工性很差。

5．陽極鈍化現象在電解加工中是優點還是缺點？舉例說明。

答：電極鈍化現象的存在，使電解加工中陽極溶解速度下降甚至停頓。從生產率的角度出發人們不希望選用能產生鈍化現象的鈍化型電解液。

但是，當采用 NaCl 等非鈍化型電解液工作時，雖然生產率很高，但因為雜散腐蝕嚴重，成形精度較差，嚴重影響了電解加工的應用。而當采用鈍化型電解液加工時，盡管電極工具的非工作面沒有絕緣，但當加工間隙達到一定尺寸后，對應的工件表面就會產生鈍化膜，可以避免產生雜散腐蝕，提高加工精度，促進電解加工的推廣應用。

電解磨削、電解研磨等加工方法也是利用了陽極鈍化現象的存在而開發出來的。它們利用了鈍化膜對金屬表面的保護作用，采用機械去除鈍化膜的方法，使金屬微觀表面凸點的鈍化膜被刮除，并迅速電解，而低凹處的鈍化膜起保護作用，使局部不被電解，最終使金屬表面的整平作用加快，可實現精加工。

6．在厚度為 64mm的低碳鋼鋼板上用電解加工方法加工通孔，已知陰極直徑24mm，端面平衡間隙? b＝0.2mm。求：（1）當陰極側面不絕緣時，加工出的通孔在鋼板上表面及下表面其孔徑各是多少？（2）當陰極工具側面絕緣，且陰極側面工作圈高度 b=1mm 時，所加工出的孔徑是多少？

7．電解加工（如套料、成形加工等）的自動進給系統和電火花加工的自動進給系統有何異同？為什么會形成這些不同？

答：一般電解加工自動進給系統主要是控制均勻等速的進給速度，它的大小是事先設定的。進給速度的大小與端面平衡間隙有直接關系（雙曲線關系），而端面平衡間隙又直接影響到陰極形狀（成形加工時）。在正常電解加工時，主要依照電流的大小來進行控制，但在電極開始進入或即將退出工件時，由于加工面積的變化，則不能按照電流的大小進行控制。電火花加工的自動進給控制系統的目的是保證某一設定加工間隙（放電狀態）的穩定，它是按照電極間隙蝕除特性曲線和調節特性曲線來工作的，它的進給速度不是均勻等速的。之所以形成這種不同的進給特性，主要是電解加工中存在平衡間隙，進給速度大，平衡間隙變小。在進給方向、端面上不易短路；而電火花加工中不存在平衡間隙，進給速度稍大于蝕除速度，極易引起短路，所以必須調節進給速度以保證放電間隙。

8．電解加工時，何謂電流效率？它與電能利用率有何不同？如果用 12V 的直流電源(如汽車蓄電池)作電解加工，電路中串聯一個滑桿電阻來調節電解加工時的電壓和電流(例如調到兩極間隙電壓為

8V)，問：這樣是否會降低電解加工時的電流效率？為什么？

答：電解加工時的電流效率是指按照法拉第電解定律所計算出的理論金屬蝕除量與實際金屬蝕除量之比。由于在電解加工陽極溶解的同時，還會出現如析氧等副反應，因此電解加工時電流效率一般小于 1。

電能利用率是指電源輸入的總能量在電解加工中用了多少，在其它方面（如線路損耗）又用了多少。如題所示，利用滑桿電阻可以調節電解加工時的輸入電流、電壓，而滑桿電阻本身產生的熱損耗與電解加工無關。滑桿電阻的熱損耗愈大，電能利用率愈低。而經過滑桿電阻調節電壓、電流之后進行電解加工時，它的電流效率并沒有變化，仍然是按照法拉第電解定律計算，與其它因素無關。

9．電解加工時的電極間隙蝕除特性與電火花加工時的電極間隙蝕除特性有

何不同？為什么？

答：電解加工時，電極間隙蝕除特性曲線是一條雙曲線，即 a ? = C（常數）如圖 4-3a 所示；而電火花加工的蝕除特性曲線則是一條蝕除速度在起點和終點都為零的上凸二次曲線，如圖 4-3b 所示。

電解加工時，只要電極不發生短路，電極間隙愈小，陽極工件的蝕除速度就愈高，生產率就愈高；反之，當電極間隙變大時，蝕除速度將下降。

電火花加工時，當放電間隙為零時，蝕除速度也為零。其實，當放電間隙很小時，排屑困難，短路率增加，蝕除速度將大大下降，甚至無法正常加工；而當放電間隙過大時，間隙無法擊穿，蝕除速度也為零（相當于非線性電解液中電解加工時有一“切斷間隙”）。

10．如何用電極間隙的理論進行電解加工陰極工具的設計？

答：電解加工時的蝕除速度應遵循雙曲線規律，即 a ? = C。對平板電極而言，當電極進給速度與陽極蝕除速度相等時，電極間隙相對平衡不變，稱為端面平衡間隙。對于曲面電極各法線方向的平衡間隙等于：

第五章 激光打印

1.激光為什么比普通光有更大的加工瞬時能量和功率密度 為什么稱它為“激”光

答:因為激光器可在較長時間吸收,積聚某一波長光的能量,然后在很短的時間內放出,并且通過光學透鏡將大面積光通道上的激光束聚焦在很小的焦點上,經過時間上和空間上的兩次能量集中,所以能達到很大的瞬時能量和功率密度.其所以稱之為“激光”,是因為激光器中的工作物質吸收某一波長的光能,達到粒子數反轉之后,再受到這一波長的光照后,就會瞬時受激,產生躍遷,并發出與此波長相同的激光.2.試述激光加工的能量轉換過程,即如何從電能具體轉換為光能又轉化為熱能來蝕除材料的答:固體激光器一般都用亮度很高的氙燈將電能轉變為光能,使激光器內的工作物質如紅寶石中的鉻離子,釹玻璃或釹釔鋁石榴石(YAG)中的釹離子吸收光能,達到粒子數反轉狀態,經觸發而產生功率密度很大的強激光,照射到工件上的光能轉換為熱能,使材料氣化而蝕除材料.3.固體,氣體等不同激光器的能量轉換過程是否相同 如不相同,則具體有何不同

答:并不完全相同.固體激光器有由電能點燃氙燈等強光源(光泵),將電能轉換為能使激光器吸收的一般光,到一定程度后發出激光.而氣體激光器則直接由電激勵激光物質,例如二氧化碳分子,使之連續產生激光.4.不同波長的紅外線,紅光,綠光,紫光,紫外線光能轉換為熱能的效率有何不同

答:不同波長,頻率的光所含的能量E=hv,其中v為光的頻率,h為普朗克常數.可見光所含的能量和其頻率成正比.但照射到物體上后光能轉換成熱能的大小,即光能轉換的頻率,卻隨波長(頻率)和物體對該光波的吸收率不同而不同.例如紅光或紅外線照射到人體皮膚上,人們感覺到遠比綠光,紫光更溫暖,因為皮膚吸收紅光的效率遠比其他廣博為高.同樣激光打孔,切割時,影響光能轉換為熱能效率的因素,除材料對該光波的吸收率外,還有反射率也起很大作用,因此很難加工反射率很高的光潔鏡面.5.從激光產生的原理來思考,分析,它以后如何被逐步應用于精密測量,加工,表面熱處理,甚至激光信息存儲,激光通信,激光計算機等技術領域的 這些應用的共同技術基礎是什么 可以從中獲得哪些啟迪

答:激光之所以能廣泛應用于上述高,新技術中,主要是基于它的一系列固有的特點,例如單色性,相干性,方向性極好,瞬時功率,能量密度極大等技術基礎.以激光通信為例,由于光的頻率高,波長短,發射角小,故具有下列優點:(1)信息容量大,傳送路數多.因為信息容量和信息道的帶寬成正比.帶寬愈寬容量愈大.光波的頻率極高,約可容納100億個通話線路;若每個電視臺占用10MHZ帶寬,則可同時播送1000萬套電視節目而互不干擾.這是過去任何一種通信系統所不能達到的巨大通信容量.(2)通信距離遠,保密性能好.由天線發射的波束,其發散角和λ∕D成正比(λ為波長,D為天線直徑).所以波長愈短,天線愈大,發射就愈小.例如,對于波長為1 m的光波,若用直徑20cm的透鏡(就是激光的發射天線),那么發射角就只是1.1,而對于微波來說,即使使用龐大的天線,發射角仍有幾度.由于激光束發射角很小,能量集中在狹小的范圍內,以此可以把信息傳送到很遠的距離.這對空間通信,宇宙通信有重要的意義.激光束不僅發射角小,而且可以采用不可見光,因此敵人不易從中截獲,保密性能好.(3)結構輕便,設備經濟.由于激光的發散角小,方向性好,光通信所需的發射天線和接收天線都可以做得很小.一般天線直徑為幾十厘米,重量不過幾公斤.而功能類似的微波天線,重量以十噸,百噸計.激光電視與普通電視相比,后者存在著屏幕小,亮度低,設備龐大等缺點.而激光電視則:(1)攝像時無需外部照明,免除了龐大的照明設備,因而輕便,激動,還可以拍攝完全處于黑暗中的景物.以其狹窄的光束迅速掃描,即使在黑暗中也難于覺察.若采用不可見的紫外光或紅外光,則肉眼根本無法發現,保密性極高.(2)激光攝像無需成像光學系統.物體不管多遠,都在焦點上.其有效范圍僅受短距離的視覺和長距離的信號功率的限制.至于顯示過程,在普通電視中,傳遞的電視圖象顯示在顯象管的熒光屏上.而在激光電視中,圖象可以通過顯示器在普通的電影屏幕上.由于激光具有很高的亮度,所以激光電視圖象的亮度很高,可以在白天普通的房子里觀看,不需要暗室設備.(3)激光顯示不需要在真空條件下工作,顯示圖象的屏幕單獨擺在大氣空間,這樣電視圖象就可以放得很大.根據現有水平,圖象面積可達3×4m 甚至更大.看電視和看電影一樣.這是激光電視的一個重要特色.由于激光束很平行,激光顯示的清晰度可以做得比較高.由于激光的顏色很純,因而所顯示圖象色彩鮮艷.以上給人的啟迪是:任何一種物理化學現象,只要有它一定的與眾不同的特點,就有可能發展成為一種有用的新技術,所謂天生其物,比有其用.第六章 電子束和離子束加工

1.電子束加工和離子束加工在原理上和在應用范圍上有何異同

答:二者在原理上的相同點是基于帶電粒子于真空中在電磁場的加速,控制作用下,對工件進行撞擊而進行加工.其不同處在于電子束加工加速轉換成電能,在撞擊工件時動能轉換成熱能使金屬熔化,氣化而被蝕除.而離子束加工是電能使質量較大的正離子加速后,打到工件表面,是靠機械撞擊能量使工件表面的原子層變形,破壞或切除分離,并不發熱.在工藝上:有離子刻蝕,漸射沉積,離子鍍,離子注入(表面改性)等多種形式,而不象電子束加工,有打孔,切割,焊接,熱處理等形式.2.電子束加工,離子束加工和激光加工相比各自的使用范圍如何,三者各有什么優缺點

答:三者都適用于精密,微細加工,但電子束,離子束需在真空中進行,因此加工表面不會被氧化,污染,特別適合于“清潔”,“潔凈”加工.離子束主要用于精微“表面工程”,激光因可在空氣中加工,不受空間結構的限制,故也適用于大型工件的切割,熱處理等工藝.3.子束,離子束,激光束三者相比,哪種束流和相應的加工工藝能聚焦得更細 最細的焦點直徑大約是多少

答:激光聚焦后焦點的直徑取決于光的波長.波長為0.69 m的紅色激光,聚焦的光斑直徑很難小于1 m,因為聚焦透鏡有像差等誤差.二氧化碳氣體激光器發光1.06 m的紅外激光,其焦點光斑直徑更大.波長較短的綠色激光和準分子激光器可獲得較小的焦點,常用于精密,微細加工.電子束最佳時可獲得0.25 m的聚焦直徑.可用于制作大規模集成電路的光刻.如果用波長很短的X光射線(波長為10-9-10-10,即1-0.1nm),可得到0.1 m左右的聚焦直徑.4.電子束加工裝置和示波器,電視機的原理有何異同之處

答:它們都有一個電子槍用來發射電子,使電子奔向高電壓的正極,而后再用線圈(電磁透鏡)進行聚焦,用電場進行偏轉,控制掃描出圖形來.只不過電子束加工裝置的功率較大,而示波器,電視機的功率較小而已.彩色電視機因有紅,藍,黃三種基本色,故需有三個電子槍,結構和控制更為復雜.第七章 超聲加工

超聲加工時的進給系統有何特點

答:超聲加工時的進給系統是靠重錘通過杠桿使工具輕輕壓在工件上,靠輕微的壓力使工具端面和磨粒與工件表面接觸,工件表面去掉多少,進給多少,是懸浮式的柔性進給系統,而不是剛性的進給系統實現的,它與機械加工和電火花加工的進給系統不一樣.2.一共振頻率為25KHZ的磁致伸縮型超聲清洗器,底面中心點的最大振幅為0.01mm,試計算該點最大速度和最大加速度.它是重力加速度g的多少倍 如果是共振頻率為50KHZ的壓電陶瓷型超聲清洗器,底面中心點的最大振幅為0.005mm,則最大速度和加速度又是多少

答:按教材中超聲振動時的最大速度Vmax和最大加速度amax計算公式 Vmax=wA=2πfA=2π×25000×0.01=1570.8mm/s=1.57m/s, amax=w A=4π ×25000 ×0.01=246.74×106mm/s =246740m/s , 是地心加速度g=9.8m/s 的25000倍.如果共振頻率增加為一倍f=50KHZ,振幅減小成一半A=0.005mm,則 Vmax=1.57×2/2=1.57mm/s, amax=246740×4/2=493480m/s , 是地心加速度g的5000倍.3.試判斷超聲加工時:(1)工具整體在作超聲振動;(2)只有工具端面在作超聲振動;(3)工具各個橫截面都在作超聲振動,單個截面同一時間的振幅并不一樣;(4)工具各個橫截面依次都在作“原地踏步”式的振動.以上各點,哪種說法最確切 有無更確切的說法

答:以上說法中,(3)比較確切,超聲波在工具(變幅桿)內傳遞時,各個橫截面都在作超聲振動,單個截面在同一時間的振幅不一樣,有的截面始終為零(如固定超聲系統的駐波點),有的有時振幅最大,如工具端面的加工點.最確切的說法是,應按教材中的超聲波在固體中的傳播過程,各質點都在傳播方向上振動,但傳到端面后波在反射,兩者的合成運動才是各質點的實際運動.4.超聲波為什么能“強化”工藝過程,試舉出幾種超聲波在工業,農業或其他行業中的應用.答:超聲波因具有較大的瞬時速度,尤其是瞬時加速度,故可用作強化工藝過程.如工業中的粉碎(使物質顆粒細化),乳化.在農業上可用強超聲處理種子優化品種,在醫學上可用強超聲波擊碎人體內的腎結石,膽結石等等.第八章 快速成型加工

1.快速成型的工藝原理與常規加工工藝有何不同 具有什么優點

答:快速成型在工藝原理上是“增材法”,與切削加工,電火花蝕除,電化學陽極溶解等“減材法”不同.其特點是整個工藝過程建立在激光(斷層)掃描,數控技術,計算機CAD技術,高分子材料等高科技基礎之上,因此工藝先進,柔性好,生產周期短.2.試對常用的快速成型工藝作一優缺點比較.答:下表是4種快速成形工藝的綜合比較.幾種最常用的快速成形工藝優缺點比較 有關指標 工 藝 精 度 表面 質量 材料 價格 材料 利用率 運行成本 生產 效率 設備費用 市場占有率 % 液相固化SL法 好 優 較貴

接近100% 較高 高 較貴 70 粉末燒結SLS法 一般 一般 較貴

接近100% 較高 一般 較貴 10 紙片疊層LOM法 一般 較差 較便宜 較差 較低 高 較便宜 7 熔絲堆積FDM法 較差 較差 較貴 接近一般 較低 較便宜 6 第九章 其它特種加工

試列表歸納,比較本章中各種特種加工方法的優缺點和適用范圍.答: 優點 缺點 適用范圍 化學銑削加工

可大面積多工件同時加工 不易加工深孔,型孔

航空航天零件減薄,去毛刺 光化學腐蝕加工

可刻蝕精度的文字圖案 刻蝕深度有限

用于相片制版,刻蝕精細的網孔圖案 等離子體加工

可高速切割難加工材料 切割精度較差,割縫較寬 切割,下料各種難加工金屬 擠壓研磨

可去除內(外)表面的毛刺和改善表面質量 只是表面加工,不能改變尺寸 表面光整加工 水射流切割

可對任何材料切割下料,加工速度高,無毛刺,無殘余應力 切縫較寬,尺寸精度較差

適用于石材,鋼筋,水泥板等切削 磁性磨料研磨

可無應力表面光整加工 去除量小,生產率較低 精密零件的表面光整加工

2.如何能提高化學刻蝕加工和光化學腐蝕加工的精密度(分辨率)答:在腐蝕液中加入保護劑等添加劑,以減小“鉆蝕”,詳見教材有關章節.3.從水滴穿石到水射流切割工藝的實用化,在思想上有何啟迪 要具體逐步解決什么技術關鍵問題

答:滴水穿石因能量密度較小,所以只能靠長年累月時間才能穿石.要提高穿石的速度,水射流切割技術中應使超高的水由小孔中噴出,尤其是水中混有細小磨料顆粒高速撞擊工件表面,更能提高單位面積上的能量密度和切割速度.當然噴嘴的材料小孔的加工也是關鍵問題.4.人們日常工作和日常生活中,有哪些物品,商品(包括工藝美術品等),是由本書所述的特種加工方法制造的

答:很多家電的外殼,內部構件,如電視機,照相機,洗衣機等的模具都是由電火花,線切割等很多方法制造的.汽車,門窗,建筑用的鋁材型品都是電火花,線切割加工的拉伸,擠壓模具,又經過擠壓拋光后拉制的.有些金黃色的手表殼,手鏈都是離子鍍覆的氮化鈦.有些太陽眼鏡是離子鍍覆的反光層.珍珠項鏈等采用超聲鉆孔,金銀首飾廠用超聲清洗首飾.電動剃須刀的網罩是電鑄的產物,手表中寶石軸承小孔都是經過激光打孔而后又用超聲研磨的.諸如此類,不勝枚舉.爪牙側面 穿絲孔 數控回轉臺

第四篇：特種加工習題及解答-示范

1、什么叫特種加工？它包括哪些加工方法？

特種加工是有別于傳統機械加工方法的非傳統加工方法，也稱電加工。從廣義上來說，特種加工是指那些不需要用比工件更硬的工具，也不需要在加工過程中施加明顯的機械力，而是直接利用電能、化學能、聲能、光能等來除去工件上的多余部分，以達到一定的形狀、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。

它包括電火花成形加工、電火花線切割加工、電解加工、電化學拋光、電解磨削、電鑄、化學蝕刻、超聲波加工、激光加工等。

2、電火花加工的放電本質大致包括哪幾個階段？（1）介質擊穿和通道形成；（2）能量轉換、分布與傳遞；（3）電極材料的拋出；（4）極間介質的消電離。

3、電火花能用于尺寸加工，需要具有哪些條件？（1）工件和工具電極之間必須保持一定的間隙；（2）火花放電必須是脈沖性的、間隙性的；

（3）火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行；（4）火花放電必須具有足夠能量。

4、電火花表面強化有何特點？與電火花成形加工有何區別？

特點：電極在工件表面一邊上下振動，一邊相對移動，每一次振動都和工件接觸一次；主要用于模具刃口、刀具刃具表面的強化和鍍覆。表面強化：與工件接觸；不去除材料；在空氣中進行。成形加工：不與工件接觸；去除材料；在液體中進行。

5、電火花加工有哪些特點？具體用于模具行業中的哪些方面？

（1）可以加工任何硬、脆、韌及高熔點的導電材料，在一定條件下還可以加工辦導電和非導電材料；

（2）加工時工具電極與工件不接觸；

（3）脈沖放電的持續時間短，放電時產生的熱量傳散范圍小，工件表面的熱影響區也很小；

（4）可以在同一臺機床上連續進行粗、中、精及精微加工；（5）直接利用電能進行加工，便于實現自動化。具體用于電火花成形及電火花線切割。

6、什么叫極性效應？對電火花加工有何影響？對電源有何要求？

極性效應是指在電火花加工過程中，由于極性不同而發生蝕除速度不一樣的現象。

影響： ①脈沖長，負極損耗大； ②工件接負極，負極性加工； ③脈沖短，正極損耗大； ④工件接正極，正極性加工。

電火花成形加工必須采用單向脈沖電源

（1）有足夠的脈沖放電能量，否則金屬只能發熱而不能瞬時熔化和汽化；（2）所產生的脈沖應該是單向脈沖，以便利用極性效應，提高加工速度和減少工具電極損耗；

（3）脈沖主要參數能在一個較寬的范圍內調節，以滿足粗、中、精加工需要；（4）在粗、中、精規準下都有一定的加工速度和較低的電極損耗；

（5）脈沖電壓的前沿要陡，后沿也不能延續太長，以利于穩定單脈沖放電能量和提高脈沖放電頻率；

（6）性能穩定可靠，操作簡單，維修方便。

7、什么叫正極性加工，什么叫負極性加工？

我們把工件接脈沖電源正極時的加工稱之為“正極性”加工；工件接負極時則稱為“負極性”加工。

8、何為電規準？加工過程中為什么要進行電規準的轉換？

電規準是指電火花加工過程中一組電參數，如電壓、電流、電容等。（一組配合好的電參數）

為了提高生產率和降低工具電極損耗，并且獲得符合要求的形腔表面質量和精度，應該在電火花加工過程中合理選用電規準，并及時進行轉換。

9、了解高低壓復合脈沖電源的工作原理及適用范圍？

所謂高低壓復合脈沖，就是在每個工作脈沖電壓（60~80V）波形上再疊加一個小能量的高壓脈沖（300V左右），使極間介電液先被高壓擊穿引燃，然后低壓進行放電加工。這樣就可以大大提高脈沖利用率，并使放電間隙增大，改善排屑條件，提高加工穩定性。

10、了解自動調節系統的調節原理？ 間隙過大要變小，擋板上下，電極下移

11、石墨電極采用鑲拼式結構制造時應注意些什么？ 采用同一牌號，方向性一致，鑲拼縫隙要貼合緊密。

12、電火花線切割加工有何特點？最適合加工何種模具？（1）不需要制造復雜的成形電極；

（2）工件材料被蝕除的量很少，這不僅有助于提高加工速度，而且加工下來的材料還可以再利用；

（3）能夠方便地加工各種復雜的精密零件，包括各種微槽和窄縫；

（4）由于采用移動的細長電極絲進行加工，使單位長度電極絲的絲徑損耗較小，因而絲徑損耗對一般中小模具加工影響不大，有助于電火花線切割加工精度控制在±0.01mm以內；

（5）電火花線切割一般采用精規準一次加工成形，在加工過程中大都不需要轉換加工規準。

最適合加工冷沖模（以及縫，通孔）

13、線切割加工中用何種極性加工？為什么? 極性不變，正極性。

因為線電極細，為了防止其斷裂，采用正極性損耗小，效率高。

14、什么叫快走絲，什么叫慢走絲？各有什么特點？

電極絲移動速度7~10m/s為快走絲，電極絲移動速度在4m/min以下為慢走絲。快走絲采用澆注式供液方式，有利于電蝕物排出，可快速冷卻，電極絲可以反復使用。

慢走絲采用浸泡式供液方式，低速單向，加工精度和表面質量高，加工穩定性高。

16、什么叫特種加工？它包括哪些加工方法？

特種加工是有別于傳統機械加工方法的非傳統加工方法，也稱電加工。從廣義上來說，特種加工是指那些不需要用比工件更硬的工具，也不需要在加工過程中施加明顯的機械力，而是直接利用電能、化學能、聲能、光能等來除去工件上的多余部分，以達到一定的形狀、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。

它包括電火花成形加工、電火花線切割加工、電解加工、電化學拋光、電解磨削、電鑄、化學蝕刻、超聲波加工、激光加工等。

17、電火花加工的放電本質大致包括哪幾個階段？（1）介質擊穿和通道形成；（2）能量轉換、分布與傳遞；（3）電極材料的拋出；（4）極間介質的消電離。

18、電火花能用于尺寸加工，需要具有哪些條件？（1）工件和工具電極之間必須保持一定的間隙；（2）火花放電必須是脈沖性的、間隙性的；（3）火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行；（4）火花放電必須具有足夠能量。

19、電火花表面強化有何特點？與電火花成形加工有何區別？

特點：電極在工件表面一邊上下振動，一邊相對移動，每一次振動都和工件接觸一次；主要用于模具刃口、刀具刃具表面的強化和鍍覆。表面強化：與工件接觸；不去除材料；在空氣中進行。成形加工：不與工件接觸；去除材料；在液體中進行。

20、電火花加工有哪些特點？具體用于模具行業中的哪些方面？

（1）可以加工任何硬、脆、韌及高熔點的導電材料，在一定條件下還可以加工辦導電和非導電材料；

（2）加工時工具電極與工件不接觸；

（3）脈沖放電的持續時間短，放電時產生的熱量傳散范圍小，工件表面的熱影響區也很小；

（4）可以在同一臺機床上連續進行粗、中、精及精微加工；（5）直接利用電能進行加工，便于實現自動化。具體用于電火花成形及電火花線切割。

21、什么叫極性效應？對電火花加工有何影響？對電源有何要求？

極性效應是指在電火花加工過程中，由于極性不同而發生蝕除速度不一樣的現象。

影響： ①脈沖長，負極損耗大； ②工件接負極，負極性加工； ③脈沖短，正極損耗大； ④工件接正極，正極性加工。

電火花成形加工必須采用單向脈沖電源

（1）有足夠的脈沖放電能量，否則金屬只能發熱而不能瞬時熔化和汽化；（2）所產生的脈沖應該是單向脈沖，以便利用極性效應，提高加工速度和減少工具電極損耗；

（3）脈沖主要參數能在一個較寬的范圍內調節，以滿足粗、中、精加工需要；（4）在粗、中、精規準下都有一定的加工速度和較低的電極損耗；

（5）脈沖電壓的前沿要陡，后沿也不能延續太長，以利于穩定單脈沖放電能量和提高脈沖放電頻率；

（6）性能穩定可靠，操作簡單，維修方便。

14、什么叫正極性加工，什么叫負極性加工？

我們把工件接脈沖電源正極時的加工稱之為“正極性”加工；工件接負極時則稱為“負極性”加工。

15、何為電規準？加工過程中為什么要進行電規準的轉換？

電規準是指電火花加工過程中一組電參數，如電壓、電流、電容等。（一組配合好的電參數）

為了提高生產率和降低工具電極損耗，并且獲得符合要求的形腔表面質量和精度，應該在電火花加工過程中合理選用電規準，并及時進行轉換。

16、了解高低壓復合脈沖電源的工作原理及適用范圍？

所謂高低壓復合脈沖，就是在每個工作脈沖電壓（60~80V）波形上再疊加一個小能量的高壓脈沖（300V左右），使極間介電液先被高壓擊穿引燃，然后低壓進行放電加工。這樣就可以大大提高脈沖利用率，并使放電間隙增大，改善排屑條件，提高加工穩定性。

17、了解自動調節系統的調節原理？ 間隙過大要變小，擋板上下，電極下移

19、電火花線切割加工有何特點？最適合加工何種模具？（1）不需要制造復雜的成形電極；

（2）工件材料被蝕除的量很少，這不僅有助于提高加工速度，而且加工下來的材料還可以再利用；

（3）能夠方便地加工各種復雜的精密零件，包括各種微槽和窄縫；

（4）由于采用移動的細長電極絲進行加工，使單位長度電極絲的絲徑損耗較小，因而絲徑損耗對一般中小模具加工影響不大，有助于電火花線切割加工精度控制在±0.01mm以內；

（5）電火花線切割一般采用精規準一次加工成形，在加工過程中大都不需要轉換加工規準。

最適合加工冷沖模（以及縫，通孔）

21、線切割加工中用何種極性加工？為什么? 極性不變，正極性。

因為線電極細，為了防止其斷裂，采用正極性損耗小，效率高。

22、什么叫快走絲，什么叫慢走絲？各有什么特點？

電極絲移動速度7~10m/s為快走絲，電極絲移動速度在4m/min以下為慢走絲。快走絲采用澆注式供液方式，有利于電蝕物排出，可快速冷卻，電極絲可以反復使用。

慢走絲采用浸泡式供液方式，低速單向，加工精度和表面質量高，加工穩定性高。

題型舉例 1.名詞解釋(1)極性效應(2)光 2.填空

(1)火花放電必須是()脈沖性放電.(2)正常電解時,對NaCl電解液,陽極上析出氣體的可能性().3.單項選擇

(1)在特種加工范圍以內,以下屬于減小表面粗糙度值的是()A.電解拋光 B.化學拋光 C.離子束拋光 D.激光表面處理

(2)激光加工的能源來源有()A.電化學能 B.熱能 C.電能 D.機械能 2.用電火花進行粗加工,采用().A.寬脈沖,正極性加工 B.寬脈沖,負極性加工 C.窄脈沖,正極性加工 D.窄脈沖,負極性加工 填空題

計算題

某車間用NaCl電解液電解加工一批零件,要求在64mm厚的低碳鋼板上加工mm的通孔.已知中空電極內徑為mm,每個孔限5min加工完,求需用多大電流

一、單項選擇題

1.與電化學當量有關的參數有（）

A.電解電流 B.電解時間 C.電解液壓力 D.工件材料

2.常用的超聲波加工裝置聲學部件——變幅棒形狀有（）

A.錐形 B.雙曲線形 C.指數形 D.階梯形

三、名詞解釋

1.磁致伸縮效應

2.空化作用 3.光管效應

四、簡答題

1.電解磨削與其它的電解加工有何不同之處？

五、綜合題

1.光華機械廠用NaCl電解液加工一種鋁零件，加工余量為30cm3，要求2min電解加工完一個零件，求需要用多大的電流？如有2800A容量的直流電源，電解時間需要多少？（ω=124mm3/（A·h），η=96%）

2.需要線切割加工如下圖所示的軌跡，編寫線切割加工軌跡控制的3B程序。

數控線切割習題

一、判斷題（正確的填“√”，錯誤的填“×”）

1．利用電火花線切割機床不僅可以加工導電材料，還可以加工不導電材料。（）

2．如果線切割單邊放電間隙為0.01mm, 電極絲直徑為0.18mm，則加工圓孔時的電極絲補償量為0.19mm。（）

3．目前我國主要生產的電火花線切割機床是慢走絲電火花線切割機床。（）

4．在線切割加工中，當電壓表、電流表的表針穩定不動，此時進給速度均勻、平穩，是線切割加工速度和表面粗糙度均好的最佳狀態。（）

5．線切割機床通常分為兩大類，一類是快走絲機床，另一類是慢走絲機床。（）

6．在電火花線切割加工過程中，可以不使用工作液。（）7．線切割加工中工件幾乎不受力，所以加工中工件不需要夾緊。（）

8．線切割加工中應用較普遍的工作液是乳化液，其成分和磨床使用的乳化液成分相同。（）

9．電火花線切割在加工厚度較大的工件時，脈沖寬度應選擇較小值。（）10．電火花線切割編程時，起始切割點盡量選在交點處，避免產生切入痕跡。（）

三、選擇題

1．利用3B 代碼編程加工半圓AB，切割方向從A 到B，起點坐標A（-5 , 0），終點坐標B(5 , 0)，其加工程序為（）。

A、B5000 B B10O00 GX SR2 B、B5 B B10O00 GY SR2 C、B500O B B10O00 GY SR2 D、B B5000 B10O00 GY SR2

2．電火花線切割加工過程中，工作液必須具有的性能有（）。

A、絕緣性能 B、洗滌性能

C、冷卻性能 D、防銹性能

3．不能使用電火花線切割加工的材料為（）。

A、銅 B、鋁 C、硬質合金 D、大理石

4．電火花線切割加工的特點有（）。

A、需考慮電極絲損耗 B、不能加工精密細小，形狀復雜的工件 C、不需要制造電極 D、不能加工盲孔類和階梯型面類工件 5．電火花線切割加工的對象有（）。

A、任何硬度，高熔點包括經熱處理的鋼和合金 B、冷沖模中的型孔 C、階梯孔，階梯軸 D、塑料模中的型腔

6．若線切割機床的單邊放電間隙為0.02 mm，鉬絲直徑為0.18 mm，則加工圓孔時的補償量為（）。

A、0.10 mm B、0.11 mm C、0.20 mm D、0.21 mm 7．用線切割機床不能加工的形狀或材料為（）。

A、盲孔 B、圓孔 C、上下異形件 D、淬火鋼

9．數控電火花高速走絲線切割加工時，所選用的工作液和電極絲為（）。

A、純水、鉬絲 B、機油、黃銅絲

C、乳化液、鉬絲 D、去離子水、黃銅絲

10．線切割加工編程時，計數長度應（）。A、以μm為單位 B、以mm為單位

C、以m為單位 D、以上答案都對

11、火花成型機加工時其放電周期由（）組成。

A.脈寬和脈間

B.脈沖高度

C.整個加工時間

D.上班時間

12、一般短路電流比加工電流（）。

A.大

B.小

C.相等

D.不確定

13、脈沖寬度的單位是（）。

A.mm

B.cm

C.s

D.s １

4、下列關于極性效應描述正確的是：（）A、電極接脈沖電源正極的加工加正極性加工； B、在實際加工中，極性效應受脈沖寬度的影響較大； C、充分利用極性效應有較好地提高加工效率； D、用窄脈沖寬度加工時，盡可能選用負極性加工； 15.工具電極接脈沖電源負極的電火花加工叫（）。

A.負極性加工 B.正極性加工 C.正負極性加工

16、合理利用覆蓋效應，能夠（）

A、提高加工效率；

B、降低電極損耗；

C、提高工件的表面質量； D、提高加工精度。

17、下列關于覆蓋效應描述是正確的是：（）A、只有在油類介質中加工，產生覆蓋效應； B、增大脈沖能量，有利于覆蓋層生成； C、覆蓋層呈黑色；

D、覆蓋層主要是石墨化的碳素層。

18.單個脈沖的能量與脈沖寬度無關。（）

19、下列非電參數對電火花加工過程中腐蝕金屬的量影響較

小的是（）

A.工件的熔點

B.工件的沸點

C.工件的密度

D.工件的比熱

20.線切割加工中，加工速度由高到低的順序是（?）

A、鋼、銅、鋁、硬質合金

B、銅、鋼、鋁、硬質合金

C、鋁、黃銅、鋼、硬質合金 ?D、硬質合金、鋁、銅、鋼

21、在給定加工面上由于電蝕產物的介入而再次進行的非正規放電稱為（）

A.火花放電

B.電弧放電

C.二次放電

D.拉弧

22、下列敘述不正確的是（）

A、脈沖寬度增大，加工速度提高； B、脈沖間隔過小，放電間隙可能來不及消電離，加工穩定性可能變差，加工速度降低；

C、脈沖間隔增大，加工速度提高；

D、峰值電流增大，加工速度提高。

23、下列與電火花加工速度無關的是（）

A.工件的熔點

B.工件的比熱 C.工件的硬度

D.工件的汽化熱

24、電火花加工的速度與加工極性有關。（）

25、加工速度是指在一定電規準下，單位時間內工件被蝕

除的面積。（）

26、有關電極損耗的表示，下面說法正確的是（）。

A、可以用絕對損耗或相對損耗表示；

B、可以表示為體積相對損耗；

C、可以表示為質量相對損耗；

D、可以表示為長度相對損耗；

27、（）是低損耗加工。

A、電極損耗小于工件損耗的加工；

C、電極質量相對損耗小于1%；

B、電極的絕對損耗量與加工前電極的重量之比小于1%；

D、電極的體積相對損耗小于1%；

28、關于電火花的電極損耗，下面說法正確的是（）。

A、精加工時電極的損耗比粗加工大；

B、加工極性對電極的損耗影響不大；

C、作為電極材料，黃銅比紫銅損耗大；

D、一般石墨做粗加工電極，紫銅做精加工電極；

第五篇：精密加工與特種加工簡介教案

金屬工藝學電子教案（43）

【課題編號】

43-19.1 【課題名稱】

精密加工與特種加工簡介 【教材版本】

郁兆昌主編．中等職業教育國家規劃教材—金屬工藝學（工程技術類）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教學目標與要求】

一、知識目標

了解精密加工與特種加工。

二、能力目標

若有機會略加訓練，進行操作練習，能初步進行常用的研磨、拋光和電火花加工操作。

三、素質目標

了解精密加工和特種加工、略經訓練，能初步操作研磨、拋光和電火花加工。

四、教學要求

初步了解精密加工和特種加工。【教學重點】

研磨、拋光、電火花加工。【難點分析】

電解加工。【分析學生】

1．具有學習的知識基礎。2．具有學習的能力基礎。

3．精密加工和特種加工是解決傳統加工不便或難以加工而發展起來的，不乏新技術含量，對于學生開闊眼界，了解加工新技術發展很有好處，教學中應充分運用網絡課程相關的視頻資料。【教學設計思路】

教學方法：講練法、演示法、討論法、歸納法。【教學資源】

1．郁兆昌，潘展，高楷模研編制作．金屬工藝學網絡課程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主編．金屬工藝學教學參考書（附助學光盤）．北京：高等教育出版社，2005 【教學安排】

2學時（90分鐘）

43-1 教學步驟：講授與演示交叉進行、講授中穿插練習與設問，穿插討論，最后進行歸納。【教學過程】

一、復習舊課（15 分鐘）1．簡述

銑床加工特點及應用范圍，數控機床的特點及應用。2．講評作業批改情況； 3．提問： 題18-

16、18-19

二、導入新課

隨著生產和科學技術的發展，對產品的性能要求越來越高，導致產品零件所使用的材料不斷涌現出新的品種，零件形狀和結構也越來越復雜，加工的難度越來越大，表面粗糙度值越來越小，常用的傳統加工方法遠遠不能滿足需要，這樣便推動了加工技術的快速進步，研制出許多精密加工和特種加工方法。

三、新課教學（70分鐘）1.精密加工（25分鐘）

教師講授研磨、珩磨、拋光、超精密加工。演示網絡課程chapter19內容說明，研磨內孔、珩磨孔、磨床主軸局部圓柱面、超精密磨削等視頻資料。

學生課堂練習:題19-1。教師巡回指導、設問、提問；學生回答、討論；教師講評。2.特種加工（45分鐘）

教師講授電火花加工、電解加工、電解磨削、超聲波加工、激光加工。演示網絡課程中電火花加工三角形孔、電火花線切割、電解加工氣輪機葉片等照片資料。

學生課堂練習：題19-

5、19-

6、19-7。教師巡回指導、設問、提問；學生回答、討論；教師講評。

四、小結（5 分鐘）

簡述精密加工、特種加工的概念和種類。

五、作業布置 1．習題： 題19-

2、19-3。2．思考題：

題19-4。【板書設計】

參考相應的PPT文集。【教學后記】

43-2