特种加工简答题.doc

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）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 简述特种加工的概念以及它的工艺特点？ 概念：指利用电能，电化学能，光能，声能，热能等能量为主，不用机械能或以机械能为辅去除或添加材料的新颖加工方法。 特点：不是依靠机械能，而是主要用其他形式的能量去除金属材料；不是依靠“比硬度”以硬切软，而是工具硬度可以低于被加工材料的硬度主要不是依靠切削力来去除工件材料，加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花，线切割，电解加工时工具与工件不接触。总之，特种加工可以加工任何硬度，强度，任性，脆性的金属或非金属材料，且专长于加工复杂，微细表面和低刚度零件。2 试述电火花加工中蚀除工件材料的微观物理过程？答：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。主要分为4个阶段：极间工作液的电离，击穿，形成放电通道； 工作液热分解，电极材料融化，气化热膨胀 电极材料抛出 极间工作液的消电离3 电火花加工的条件：直流脉冲电源：必须是瞬时的脉冲性放电，这样才能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分，把每一次的放电蚀除点分别局限在很小的范围内，否则，像持续电弧放电那样，会使表面烧伤而无法用于尺寸加工。工作液：有一定绝缘性能的液体介质，能把电火花加工过程中产生的金属小屑，炭黑，小气泡等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去，并且对电极和工作表面有较好的冷却作用。工作间隙：和加工条件有关，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间工作液介质，不能产生火花放电。如果间隙过小，很容易形成短路接触，同样也不能产生火花放电。故电火花加工过程中必须具有自动进给调节装置，使其和工件的加工表面保持某一放电间隙。4 什么是极性效应？电火花加工中如何充分利用极性效应？ 在电火花加工中，单纯由于正，负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象称为极性效应。 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，正确的选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。（降低工件损耗，提高生产效率）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。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。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。5 影响电火花加工精度的因素有哪些？ 主要有放电间隙的大小及其一致性，工具电极的损耗及其稳定性和二次放电，放电间隙，机床误差，工具电极的形状误差，工件安装定位误差等等6 减少工具电极的损耗？正确使用极性和脉冲宽度；利用吸附效应；利用传热效应；减少工具电极损耗，选用合适的电极材料等7 电火花线切割加工是正极性加工8 电火花加工用的电极材料有哪些？简述电极材料纯铜和石墨的优缺点？主要有纯铜，黄铜和石墨等材料纯铜优点：1.不容易产生电弧，在较困难的条件下也能稳定加工2.精加工时比石墨电极损耗小3.易于加工成精密，微细的花纹4.适宜于做精加工电极材料，且材料利用率高 缺点:材料韧性大，机械加工性能差，磨削加工困难石墨优点1.成型容易，易修正2.加工稳定性能较好，宽脉冲，大电流加工时电极损耗小3.适用于粗加工的电极材料或穿孔的电极材料 缺点：易产生电弧烧伤现象，加工时应配有短路快速切断装置；精加工时电极损耗大，机械强度差，尖角处易崩裂等9 电解加工工具不损耗，可用脉冲电源。10 电解加工的基本原理：是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。+图11 影响电解加工精度的因素有哪些？生产中可采取哪些措施来提高电解加工精度？ 影响因素：工件材料，工具阴极材料，加工间隙，电解液的性能，直流电流的技术参数等 措施：1.脉冲电流电解加工2.小间隙电解加工3.改进电解液4.混气电解加工12 简述电解磨削的基本原理及特点？ 电解磨削是靠金属的溶解（9598%）和机械磨削（25%）的综合作用来实现加工的。 特点：1.磨削力小，生产率高2.加工精度高，表面质量好3.设备投资较高四十。电解加工时的电极间隙与电火花加工时的电极间隙在特性上有何不同？ 电解加工时电极间保持较小的间隙（0.11mm），使具有一定压力的电解液能从间隙中流过，电火花加工时，电极间形成了一个电场，两极间里的最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。13 混气电解加工，优缺点？ 将一定压力的气体用混气装置使它与电解液混合在一起，使电解液成分为包含无数气泡的气液混合物，而后送入加工区进行电解加工。 优点;1.电解加工成形精度高 2.阴极工具设计与制造简单 3.可利用小功率电源加工大面积的工件 缺点：1.生产率低，较不混气时降低1/31/2 2.需附属供气设备，有足够压力的气源，管道及良好的抽风设备 3.使用成本高14 激光加工的原理和特点? （自然光，受激辐射） 激光加工是一种重要的高能束加工方法，是在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合作用过程。（利用光的能量，经过透镜聚集，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） 特点1.聚焦后，光能转化为热能，可溶化气化任何材料。 2.激光光斑的大小可以聚焦到微米级，输出功率可以调节，可用于精密微细加工 3.加工所用的工具是激光束，是非接触加工，没有明显的机械力，没有工具损耗问题。加工速度快，热影响区小，易实现加工过程的自动化。 4.能通过透明体进行加工，如对真空管内部进行焊接加工 5.和电子束加工等相比较，激光加工装置比较简单，不要求复杂的抽真空装置 6.激光加工是一种瞬时，局部熔化，气化的热加工。由于光的反射作用，对于表面光泽或透明的材料，加工前必须预先进行色化或打毛处理，使更多地光能被吸收后转化为热能用于加工。 7.对于加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，要注意及时用通风抽走，操作者应戴防护眼镜。15 电子束加工原理？ 是在真空条件下，使聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转化为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上高温，从而引起材料的局部熔化和气化，被真空系统抽走。16 离子束加工原理? 与电子束内似，在真空条件下，使离子源产生的离子束经过加速聚焦，而后撞击到工件表面。不同的是离子带正电荷，其质量比电子大数千，数万倍。离子束比电子束具有更大的撞击动能，是靠微观的机械撞击能量，而不是靠动能转化为热能来加工的。17 电解加工中，电解液的作用？ 1.作为导电介质传递电流 2.在电场作用下进行电化学反应，使阳极溶解能顺利而又控制的进行 3.及时地把加工间隙内产生的电解产物及热量带走。（更新和冷却作用）电解液种类：中性盐溶液（NACL，NANO3，NACLO3电解液）；酸性溶液；碱性溶液18 超声加工的基本原理及应用场合？ 超声加工是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成形方法。 应用：1.型孔,型腔加工 2.切割加工 3.超声复合加工 4.超声清洗 5.超声塑料焊接(加工硬质合金,淬火钢等脆硬金属材料,更适合于加工玻璃,陶瓷,半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料,还可以用于清洗,焊接和探伤).19 电火花加工中液体介质的作用 工作液的种类？ 作用：1.形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态。 2.对放电通道产生压缩作用 3.帮助电蚀物的抛出和排除 3.对工件和工具产生冷却作用 种类：主要为油类，如 机油 煤油二十。比较电火花线切割加工与电火花加工的异同点？ 同：1。电火花线切割加工的电压，电流波形与电火花穿孔成形加工的基本相似 2.电火花线切割加工的加工原理，生产率，表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也都与穿孔成形加工的基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料 3.最小半径有限制 异：1.由于电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度，平均电流等不能太大，加工工艺参数的范围较小，属于中，精正极性电火花加工，工件常接脉冲电源正极 2.采用水或水基工作液，不会引燃起火，容易实现安全无人运转，但由于工作液的电阻率远比煤油小，因而在开路状态下，仍有明显的电解电流。 3.一般没有稳定电弧放电状态。 4.往复高速走丝线切割加工时，电极与工件之间存在着疏松接触式轻压放电现象。 5.省掉了成形的工具电极，大大降低了成形工具电极的设计和制造费用，用简单的工具电极，靠数控技术实现复杂的切割轨迹，缩短了生产准备时间，加工周期短 6.电极丝比较细，可以加工微细异型孔，窄缝和复杂形状的工件 表面热处理：电子束，电火花，激光 材料焊接：电子束，激光，超声波 高能束加工：电子束，离子束，水射流，等离子体 表面质量：离子束，电解，电火花，超声波 加工精度最高：离子束 加工导电材料：电火花，电解，等离子体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！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。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；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。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。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 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、简述电解磨削加工的基本原理、设备组成及应用？答：1）原理 砂轮表面的非导电性磨料使工件表面与磨轮导电基体之间形成一定的电解间隙（约0.020.05毫米），同时向间隙中供给电解液。在直流电的作用下，工件表面金属由于电解作用生成离子化合物和阳极膜。这些电解产物不断地被旋转的磨轮所刮除，使新的金属表面露出，继续产生电解作用，工件材料遂不断地被去除，从而达到磨削的目的。 2）设备：磨头部分，工作台及运动部分，机床进给运动，工作液分值环系统，夹具部分，排风系统，电源部分，机床电气。3）应用：磨削各种高强度、高硬度、热敏性、脆性等难磨削的金属材料，如硬质合金、高速钢、钛合金、不锈钢、镍基合金和磁钢等。4、超声加工系统中,声学部件主要有哪几部分组成？超声频电振荡是如何转换为工具头加工用的机械振动的？答：1）组成：换能器、传振杆、聚能器、耦合杆和声极。 2）超声波发生器将高频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具生超声波机械振动。