特种加工问答题

1。试列举几种采用特种加工工艺之后，对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例.答:这类实例是很多的，例如：硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料,因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工，只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面,其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率。更有甚者,金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料,过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料”自己磨自己，磨削时金刚石工具损耗很大，正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加工性极差。但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具，工具,而激光加工则不但”削铁如泥而且可削金刚石如泥。在激光加工面前,金刚石的可加工性和钢铁差不多了。对过去传统概念上的可加工性，的确需要重新评价。（2）对结构工艺性,过去认为方孔，小孔，小深孔，深槽,窄缝以及细长杆，薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差，在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢片硬质合金冲模,由于90*内角很难磨削，因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工,则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模,特种加工可使某些结构工艺性由差变好”.2.工艺和特种加工工艺之间有何关系？应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的关系？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。3.两金属在（1)在真空中火花放电;(2）在空气中;（3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中；(4)在线切割乳化液中；（5）在煤油中火花放电时，在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处 答：（1)两金属在真空中火花放电时，当电压（电位差）超过一定时即产生”击穿”,电子由极逸出飞向+”极，由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电”通道的概念，示波器，显象管中电子流的运动与此类似.基本上没有”电蚀产物”生成.（2)两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化,涂覆.电焊，等离子切割,等离子焊等,也是在空气中放电,利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道，在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化，涂覆，切割和焊接.(3)在纯水,蒸馏水或去离子水中,两金属间电火花放电与在煤油中类似，只是水分子,原子受电子，正离子撞击发热气化，最后分解为氧原子和氢原子（分子)，而不像煤油中会分解出碳原子(碳黑微粒）和氢气等。（4），(5）在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节，不再另行论述。4。电火花加工时的自动进给系统和车，钻,磨削时的自动进给系统，在原理上，本质上有何不同 为什么会引起这种不同 答：电火花加工时工具电极和工件间并不接触,火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙，而车，钻,磨削时是接触加工,靠切削力把多余的金属除去，因此进给系统是刚性的，等速的，一般不需要自动调节.5。数控线切割加工影响表面粗糙度的主要因素有哪些？答：线切割加工表面质量主要看工件表面质量粗糙度的高低及表面变质层的厚薄。主要因素有：. 脉冲宽度Ton与脉冲频率;。 工件材料对表面质量的影响也很大；. 运丝系统的平稳运行；. 冷却液的正确运用等.6.数控线切割加工的主要工艺指标有哪些?答：(1)切割速度;（2)表面粗超度；（3）电极丝损耗量；（4）加工精度7。数控电火花加工中常用的工作液有哪几种?答:数控电火花加工中常用的工作液有煤油、机油、去离子水、皂化液、乳化液。8.电火花线切割加工的特点有哪些？答：、数控线切割加工是轮廓切割加工，勿需设计和制造成形工具电极,大大降低了加工费用,缩短了生产周期。、直接利用电能进行脉冲放电加工，工具电极和工件不直接接触，无机械加工中的宏观切削力，适宜于加工低刚度零件及细小零件。、无论工件硬度如何，只要是导电或半导电的材料都能进行加工。、切缝可窄达仅 0。005mm ，只对工件材料沿轮廓进行“套料加工，材料利用率高，能有效节约贵重材料。、移动的长电极丝连续不断地通过切割区,单位长度电极丝的损耗量较小，加工精度高。、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.、通常用于加工零件上的直壁曲面，通过 X-YU-V 四轴联动控制,也可进行锥度切割和加工上下截面异形体、形状扭曲的曲面体和球形体等零件。、不能加工盲孔及纵向阶梯表面.、不适宜加工形状简单的大批量的零件。、轮廓加工所需的加工余量小,能有效地节约贵重的材料9.电火花线切割加工主要应用在哪些方面？答：加工模具;电火花成形加工用的电极;试制新产品；贵重的金属材料10.电火花加工和线切割加工时，粗,中,精加工时的生产率和脉冲电源功率，输出电流大小有关。用什么办法，标准来衡量,判断脉冲加工性性能的好坏(绝对性能和相对性能）？（提示：测量其单位电流的生产率）答:可用单位电流（每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的 好坏。例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min，另一电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min .又如某线切割脉冲电源3A s时切割速度为100mm2/min,另一电源3，5A时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33。3mm2/min，后者35.5mm2/min。11.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12。阳极钝化现象在电解加工中是优点还是缺点？举例说明。 答：电极钝化现象的存在，使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿.从生产率的角度出发人们不希望选用能产生钝化现象的钝化型电解液。但是,当采用 NaCl 等非钝化型电解液工作时，虽然生产率很高，但因为杂散腐蚀严重, 成形精度较差,严重影响了电解加工的应用。而当采用钝化型电解液加工时，尽管电极工具 的非工作面没有绝缘，但当加工间隙达到一定尺寸后，对应的工件表面就会产生钝化膜，可 以避免产生杂散腐蚀,提高加工精度，促进电解加工的推广应用。电解磨削、电解研磨等加工方法也是利用了阳极钝化现象的存在而开发出来的。它们利 用了钝化膜对金属表面的保护作用,采用机械去除钝化膜的方法，使金属微观表面凸点的钝 化膜被刮除，并迅速电解，而低凹处的钝化膜起保护作用,使局部不被电解，最终使金属表 面的整平作用加快，可实现精加工。13。电解加工(如套料、成形加工等）的自动进给系统和电火花加工的自动 进给系统有何异同？为什么会形成这些不同？答:一般电解加工自动进给系统主要是控制均匀等速的进给速度，它的大小是事先设定的。进给速度的大小与端面平衡间隙有直接关系（双曲线关系），而端面平衡间隙又直接影响到阴极形状(成形加工时）。在正常电解加工时，主要依照电流的大小来进行控制,但 在电极开始进入或即将退出工件时，由于加工面积的变化,则不能按照电流的大小进行控制.电火花加工的自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙（放电状态)的稳定， 它是按照电极间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线来工作的,它的进给速度不是均匀等速的。之所以形成这种不同的进给特性，主要是电解加工中存在平衡间隙，进给速度大，平衡 间隙变小.在进给方向、端面上不易短路；而电火花加工中不存在平衡间隙，进给速度稍大 于蚀除速度，极易引起短路，所以必须调节进给速度以保证放电间隙.14.电解加工时的电极间隙蚀除特性与电火花加工时的电极间隙蚀除特性有 何不同？为什么？ 答:电解加工时，电极间隙蚀除特性曲线是一条双曲线，即 a = C （常数）如图 4-3a所示；而电火花加工的蚀除特性曲线则是一条蚀除速度在起点和终点都为零的上凸二次曲 线，如图 4-3b 所示.蚀蚀除除 速速 度度 a w电解加工电极间隙 a）电火花加工放电间隙sb）电解加工时,只要电极不发生短路，电极间隙愈小，阳极工件的蚀除速度就愈高，生产 率就愈高；反之，当电极间隙变大时，蚀除速度将下降。电火花加工时，当放电间隙为零时，蚀除速度也为零。其实，当放电间隙很小时，排屑 困难，短路率增加，蚀除速度将大大下降,甚至无法正常加工；而当放电间隙过大时,间隙 无法击穿,蚀除速度也为零（相当于非线性电解液中电解加工时有一“切断间隙）。15。激光为什么比普通光有更大的加工瞬时能量和功率密度答:因为激光器可在较长时间吸收，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。16.试述激光加工的能量转换过程，即如何从电能具体转换为光能又转化为热能来蚀除材料的 答：固体激光器一般都用亮度很高的氙灯将电能转变为光能，使激光器内的工作物质如红宝石中的铬离子，钕玻璃或钕钇铝石榴石（YAG)中的钕离子吸收光能,达到粒子数反转状态，经触发而产生功率密度很大的强激光，照射到工件上的光能转换为热能，使材料气化而蚀除材料。17。电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同 答：二者在原理上的相同点是基于带电粒子于真空中在电磁场的加速,控制作用下，对工件进行撞击而进行加工。其不同处在于电子束加工加速转换成电能,在撞击工件时动能转换成热能使金属熔化,气化而被蚀除.而离子束加工是电能使质量较大的正离子加速后,打到工件表面，是靠机械撞击能量使工件表面的原子层变形,破坏或切除分离，并不发热。在工艺上:有离子刻蚀,渐射沉积，离子镀，离子注入(表面改性）等多种形式，而不象电子束加工，有打孔，切割，焊接，热处理等形式.18。电子束加工，离子束加工和激光加工相比各自的使用范围如何，三者各有什么优缺点 答：三者都适用于精密,微细加工，但电子束,离子束需在真空中进行，因此加工表面不会被氧化，污染,特别适合于”清洁”,”洁净”加工。离子束主要用于精微”表面工程,激光因可在空气中加工,不受空间结构的限制,故也适用于大型工件的切割，热处理等工艺19。超声加工时的进给系统有何特点 答：超声加工时的进给系统是靠重锤通过杠杆使工具轻轻压在工件上，靠轻微的压力使工具端面和磨粒与工件表面接触，工件表面去掉多少，进给多少,是悬浮式的柔性进给系统,而不是刚性的进给系统实现的,它与机械加工和电火花加工的进给系统不一样.20。超声波为什么能强化”工艺过程，试举出几种超声波在工业，农业或其他行业中的应用。答：超声波因具有较大的瞬时速度，尤其是瞬时加速度，故可用作强化工艺过程。如工业中的粉碎（使物质颗粒细化)，乳化.在农业上可用强超声处理种子优化品种，在医学上可用强超声波击碎人体内的肾结石，胆结石等等。21。快速成型的工艺原理与常规加工工艺有何不同 具有什么优点 答:快速成型在工艺原理上是”增材法”，与切削加工,电火花蚀除,电化学阳极溶解等减材法”不同。其特点是整个工艺过程建立在激光(断层)扫描,数控技术，计算机CAD技术,高分子材料等高科技基础之上,因此工艺先进,柔性好，生产周期短。22. 试对光固化和粉末烧结两种快速成型工艺的优缺做作比较23。从水滴穿石到水射流切割工艺的实用化，在思想上有何启迪 要具体逐步解决什么技术关键问题 答:滴水穿石因能量密度较小，所以只能靠长年累月时间才能穿石。要提高穿石的速度,水射流切割技术中应使超高的水由小孔中喷出,尤其是水中混有细小磨料颗粒高速撞击工件表面，更能提高单位面积上的能量密度和切割速度.当然喷嘴的材料小孔的加工也是关键问题.24. 从微观上,每一次电火花放电加工大致可分为哪几个连续阶段，各有什么优缺点答：（1）极间介质的电离，击穿,形成放电通道；（2）介质热分解,电极材料熔化，气化热膨胀;（3）电极材料的抛出;（4）极间介质的消电离25简述电火花加工用的工作液和电解加工用的电解液的作用26。 简要说明超声加工机床的主要组成及各部分的作用,超声加工的原理27。 什么事极性效应，什么是正极性加工，什么是负极性加工？28.特种加工与切削加工有什么不同？29.电火花加工自动进给系统的任务是什么?对自动进给系统的一般要求有哪些?30。试述离子束加工的基本原理，特点和主要应用？答:离子束加工的基本原理：离子束加工是在真空条件下，先由电子枪产生电子束，再引入已抽成真空且充满惰性气体之电离室中,使低压惰性气体离子化。由负极引出阳离子又经加速、集束等步骤,最后射入工件表面离子束工主要特点如下:1。加工的精度非常高.2。污染少。3。加工应力、热变形等极小、加工精度高。4。离子束加工设备费用高、成本贵、加工效率低。主要应用：1. 刻蚀加工；2.镀膜加工；3。离子注入加工;31.简述超声加工的原理和特点答:超声加工是磨粒在超声振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。特点； ：(1）适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料,例如玻璃、陶瓷、石英、宝石、金刚石等。2）工具可用较软的材料做较复杂的形状；故不需要使工具和工件作比较复杂的相对运动，因此超声加工机床的结构简单,只需一个方向轻压进给，操作，维修方便；3)由于去除加工材料是靠极小磨料时局部的撞击作用,故工件表面的宏观切削力很小,切削应力，气息热很小，不会引起变形及烧伤，表面粗超度也较好。32。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）由于加工是的金属蒸汽会影响电子和离子的发射，产生不稳定现象，所以在加工过程中需要利用真空吸力,不断把所产生的金属蒸汽抽出去.33.激光加工设备包括哪四大部分？各有什么作用？答：激光加工的设备包括激光器，电源，光学系统及机械系统等四大部分1） 激光器 是激光加工的重要设备，它把电能转变成光能,产生激光束2） 激光器电源 为激光器提供所需要的能量及控制功能3） 光学系统 包括激光聚焦系统和观察瞄准系统,后者能观察和调整激光束的焦点位置，并将加工位置显示在投影仪上4） 机械系统 主要包括床身，能在三坐标范围内移动的工作台及机电控制系统等。随着电子技术的发展，目前已采用计算机技术来控制工作台的移动，实现激光加工器的数控操作34。电子束加工的基本原理及主要应用？答：基本原理:在真空条件下，利用聚焦后能量密度很高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使其冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和气化,被真空系统抽走主要应用：1）高速打孔；2）加工型孔及特殊表面；3)刻蚀；4）焊接；5）热处理；6)电子束光刻35。电火花加工中的极性效应是什么？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？线切割加工一般采用什么极性加工？为什么?答：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀.即使是相同的材料,正负电极的电蚀也是不同的。这种单纯由于正负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应.从提高生产率和减少工具损耗角度来看，极性效应愈显著愈好。1）一般在用短脉宽做精加工时,应将工件接正极，称正极性加工；在用长脉宽作粗加工时，应将工件接负极，称负极性加工.2)合理选用工具电极的材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数,正确地选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。线切割采用正极性加工，因为电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度、平均电流不能太大,加工工艺参数的范围较小,属中、精正极性电火花加工。36。电解加工的主要优缺点有哪些？答：电解加工的优点有：1） 加工范围广，不受金属材料本身力学性能的限制可以加工高硬度，高强度及韧性金属材料，并可加工叶片，锻模等各种复杂型面2） 电解加工的生产率较高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗超度的限制3） 可以达到较好的表面粗超度（Ra1.25-0.2um）和+-0.1mm左右的平均加工精度4） 由于加工过程中不存在机械切削力，所以不会产生有切削力所引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺5） 加工过程中阴极工具在理论上不会损耗，可长期使用缺点及局限性：1） 不易达到较高的加工精度和加工稳定性;2） 电极工具的设计和修正比较麻烦,因而很难适用与单件生产3） 电解加工的附属设备较多,占地面积较大，成本高4） 电解产物必须进行妥善处理，否则将污染环境37.激光加工的原理是什么?激光加工通常应用的场合有哪些?答：1）激光加工是利用光的能量,经过透镜聚焦,在焦点上达到很高的能量密度,靠光热效应来加工各种材料的. 2）激光打孔、激光切割、激光刻蚀标记、表面热处理，表面改性等38。什么频率范围内的波称为超声波？超声加工系统中,超声振动系统主要有哪几部分组成?答:当频率超过16000Hz超出一般人耳听觉范围,就称为超声波。超声振动系统包括超声换能器。变幅杆（振幅扩大棒）和工具三部分39.超声频电振荡是如何转换为机械振动的？超声加工系统中变幅杆的作用是什么？答：超声频电振荡是通过换能器转换为机械振动的.变幅杆的作用是改变振动的振幅40.电铸和电镀加工的原理是什么?两者的主要区别是在哪里？答：电镀:是一种电沉过程，是基体物质（通常为工件)表面通过电化学反应使金属附着于物体表面上的过程。其目的是改变物件的表面特性或尺寸。电铸：是通过电沉积的方法使金属在铸模上沉积形成壳层，其形状和粗糙度与芯模相同。即电铸是用电沉积的方法加工或复制工件.主要区别：1. 电镀层一般较薄,通常只有几微米至几十微米，而电铸层的厚度通常在零点几至几个毫米。2。 电镀要求沉积的金属与基体牢固结合，而电铸是沉积的金属最后要与基体完全分离。3. 电铸时时往往需要预铸,即往导电层或分离层上预沉积一层金属。41试述光敏树脂液相固化成型的工艺原理和特点及应用.答:光敏树脂液相固化成型的工艺原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的,这种液态材料在一定波长和功率的紫外线激光的照射下能迅速发生光聚合反应，相对分子质量急剧增大，材料也就从液态转变成固态这种方法的特点是精度高，表面质量好，原材料利用率将近100%，能制造形状特别复杂，特别精细的零件，制作出来的原型件,可快速翻制各种模具。应用：1）可直接制作各种各种树脂功能件，用作结构验证和功能测试; 2）可制作比较精细和复杂的零件， 3）可制作出有透明效果的制件 4）可制作出来的原型件可快速翻制各种模具42。电解加工是利用什么原理使工件加工成型的?电铸加工是基于什么原理？答：电解加工时利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成型的。电铸成形是利用电化学过程中的阴极沉积现象来进行成形加工的