特種加工考試題(附有答案)(修改)

1、1試述特種加工的特點(diǎn)及所能解決的主要加工問(wèn)題，應(yīng)該如何正確處理傳統(tǒng)加工和特種加工工藝之間的關(guān)系？答：特點(diǎn)主要有：不是主要依靠機(jī)械能，而是利用其它的能量（如電能、熱能、化學(xué)能、光能、 聲能等）去除工件材料；工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些根本不需要工具；加工過(guò)程中工具和工件之間不存在顯著的切削力?？梢越鉀Q：高硬度、高強(qiáng)度、 高韌性、 高脆性等各種難加工材料的加工問(wèn)題；精密、微細(xì)、形狀復(fù)雜零件的加工問(wèn)題；薄壁、彈性等低剛度零件的加工問(wèn)題。傳統(tǒng)加工是指使用刀具進(jìn)行的切削加工和磨削加工，是行之有效的實(shí)用加工方法，而且今后仍然占主導(dǎo)地位。但是隨著難加工的新材料、復(fù)雜表面和有特殊要求的零件越來(lái)

2、越多，傳統(tǒng)加工工藝必然難以適應(yīng)。所以可以認(rèn)為特種加工工藝是傳統(tǒng)加工工藝的補(bǔ)充和發(fā)展，特種加工工藝可以在特定的條件下取代一部分傳統(tǒng)加工工藝，但不可能取代和排斥主流的傳統(tǒng)加工工藝。2什么叫電火花加工中的極性效應(yīng)？如何在生產(chǎn)中利用極性效應(yīng)？答：在電火花加工中，即使電極材料相同，但正、負(fù)電極上的蝕除速度仍是不同的，把由于正負(fù)極性接法不同而蝕除速度不同的現(xiàn)象叫極性效應(yīng)。在短脈寬的脈沖加工時(shí)，電子轟擊是主要的，正極蝕除量大于負(fù)極；在長(zhǎng)脈寬的脈沖加工時(shí)，離子轟擊是主要的，負(fù)極蝕除量大。從提高生產(chǎn)率和減小工具損耗角度來(lái)看，極性效應(yīng)越顯著越好。如用交變脈沖電流加工時(shí)，單個(gè)脈沖的極性效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損

3、耗，因此，電火花加工一般都采用單向脈沖電源。一般在用短脈寬做精加工時(shí)，應(yīng)將工件接正極，稱正極性加工；在用長(zhǎng)脈寬做粗加工時(shí)，應(yīng)將工件接負(fù)極，稱負(fù)極性加工。3電子束加工、離子束加工和激光加工各自的工作原理和應(yīng)用范圍如何？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：三者都適合于精密、微細(xì)加工，但電子束、離子束加工需在真空中進(jìn)行，因此加工表面不會(huì)被氧化、污染，特別適合于“潔凈”加工。電子束加工是基于電能使電子加速轉(zhuǎn)換成動(dòng)能， 在撞擊工件時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能使材料熔化、氣化而被蝕除，主要用于打孔、切割、 焊接、熱處理等。而離子束加工是電能使質(zhì)量較大的正離子加速后打到工件表面，靠機(jī)械撞擊能量使工件表面的原子層變形、破壞或切除分離，并

4、不發(fā)熱，主要用于精微表面工程，有離子刻蝕、濺射沉積、離子鍍、離子注入等形式。激光加工是靠高能量密度的光能轉(zhuǎn)換成熱能使材料熔化、氣化而被蝕除，可在空氣中加工，不受空間結(jié)構(gòu)的限制，故也使用于大型工件的切割、焊接、熱處理等工藝。1 / 8三、簡(jiǎn)答題（30 分，每題6 分）1、特種加工與傳統(tǒng)切削加工方法在加工原理上的主要區(qū)別有哪些？（6 分）答：1）特種加工是用機(jī)械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以達(dá)到圖樣上全部技術(shù)要求。 （ 2 分）2） 特種加工打破傳統(tǒng)的硬刀具加工軟材料的規(guī)律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度。（ 2 分）3）特種加工過(guò)程中，工具與工件不受切削力的作用。（ 2 分）2、特種加

5、工的本質(zhì)特點(diǎn)是什么？（6 分）答：1）特種加工所使用的工具硬度可以低于被加工材料的硬度；（ 2 分）2）特種加工不依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量（如電、化學(xué)、光、聲、熱等）去除材料 （ 2 分）3）特種加工過(guò)程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力。（ 2 分）3、電火花加工必須解決的問(wèn)題有哪些？（6 分）答：1、由于在電火花加工的不同階段，金屬蝕除的速度不同，因此必須具有工具電極的自動(dòng)進(jìn)給和調(diào)節(jié)裝置，使工具和工件之間保持合適的放電間隙；（ 2 分）2、火花放電必須是瞬時(shí)的、單極性、脈沖放電；（ 2 分）3、火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。（ 2 分）4、 什么是電火花加工的機(jī)理

6、？火花放電過(guò)程大致可分為哪四個(gè)連續(xù)的階段？（ 6分）答： 電火花加工的機(jī)理是指電火花加工的物理本質(zhì)，即火花放電時(shí)，電極表面的金屬材料是如何被蝕除下來(lái)的這一微觀物理過(guò)程。（ 2 分）火花放電過(guò)程大致可分為如下四個(gè)階段：1、極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道；（ 1 分）2、介質(zhì)熱分解、電極材料融化、氣化，熱膨脹；（ 1 分）3、電極材料的拋出；（ 1 分）4、極間介質(zhì)的消電離；（ 1 分）5、電火花加工的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？（6 分）答：電火花加工的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：1、特別適合任何難以進(jìn)行切削加工的材料；（ 1 分）2、可以加工特殊或形狀復(fù)雜的表面和零件；（ 1 分）3、工具與工件不接觸，

7、作用力極??；（ 1 分）4、脈沖放電時(shí)間短，冷卻作用好，加工表面熱影響小。（ 1 分）但存在以下缺陷：1、主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料；（ 1 分）2、加工速度較慢（需進(jìn)行預(yù)加工，去除大部分余量）且存在一定的電極損耗。（ 1 分）6、簡(jiǎn)要敘述電火花加工的應(yīng)用場(chǎng)合（6 分）答： 1、可以使用硬度不高的紫銅或石墨作工具電極，去加工任何硬、脆、韌、軟和高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料；（ 2 分）2、加工時(shí)工件與工具不接觸，無(wú)切削力，因此適于加工薄壁、窄槽、低剛度及微細(xì)精密的零件。（ 2 分）3、可以加工任何形狀特殊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件；（ 1 分）4、 脈沖電源的參數(shù)可以任意調(diào)節(jié)，能在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工或

8、精加工。（ 1 分）7、在電火花加工中，工作液的作用有哪些？（6 分）答： 1）形成火花放電通道，并在放電結(jié)束后迅速恢復(fù)放電間隙的絕緣狀態(tài)；（ 2 分）2）壓縮放電通道，并限制其擴(kuò)展，使放電能量高度集中在極小的區(qū)域內(nèi)，既加強(qiáng)了蝕除的效果，又提高了放電仿型的精確性；（ 2 分）3）加速電極間隙的冷卻和消電離過(guò)程，有助于防止出現(xiàn)破壞性電弧放電；（ 1 分）4）加速電蝕產(chǎn)物的排除；（ 1 分）8、簡(jiǎn)述電火花加工用的脈沖電源的作用和輸出要求（6 分）答： 脈沖電源作用：把工頻交流電流轉(zhuǎn)變成頻率較高的單向脈沖電流，向工件和工具電極間的加工間隙提供所需要的放電能量，以蝕除金屬。（ 2 分）脈沖電源輸入為3

9、80 V、 50 Hz 的交流電，其輸出應(yīng)滿足如下要求：（ 4分）1）足夠的放電能量2）短時(shí)間放電3）波形單向4）主要參數(shù)有較寬的調(diào)節(jié)范圍5）有適當(dāng)?shù)拿}沖間隔時(shí)間9、簡(jiǎn)述RC 線路脈沖電源的工作過(guò)程（6 分）RuE答： RC 線路脈沖電源的工作過(guò)程：1）當(dāng)直流電源接通后，電流經(jīng)限流電阻向電容器充電，電容器兩端的電壓上升，電能往電容器上儲(chǔ)存；（ 2 分）2）當(dāng)電容器兩端的電壓上升到工具與工件之間間隙的擊穿電壓時(shí)，電容器上儲(chǔ)存的電能就瞬間釋放，形成較大的脈沖電流；（ 2 分）3）電容器上的電能釋放后，電壓下降到接近于0，極間工作液又迅速恢復(fù)到絕緣狀態(tài)；此后，電容器再次充電，重復(fù)上述過(guò)程?。?2 分

10、）10、對(duì)電火花加工用脈沖電源的要求有哪些？（6 分）答： 1、總的要求：有較高的加工速度、工具電極損耗低、加工過(guò)程穩(wěn)定性好、工藝范圍廣，從而，能適應(yīng)粗加工、半精加工、精加工的要求；能適應(yīng)不同材料的加工；能采用不同工具電極材料進(jìn)行加工。（ 2 分）2、具體要求：1）所產(chǎn)生的脈沖應(yīng)該是單向的；其目的是最大限度地利用極性效應(yīng)，以提高生產(chǎn)率和減少工具電極的損耗。（ 1 分）2）脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該較陡；其目的是保證加工工藝過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定。（ 1 分）3）脈沖電源的主要參數(shù)應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)；其目的是滿足粗加工、半精加工、精加工的不同要求。（ 1 分）4）工作可靠、成本低、操作方便、節(jié)能省電

11、。（ 1 分）11、簡(jiǎn)述快走絲線切割機(jī)床的工作過(guò)程（6 分）答：快走絲線切割機(jī)床是利用細(xì)鉬絲作為電極，多工件進(jìn)行火花放電“切割”加工；貯絲筒使鉬絲作正、反向交替移動(dòng)，加工能源由脈沖電源供給，電極絲和工件之間澆注專用工作液介質(zhì)。 （ 3 分）工作臺(tái)在水平面兩個(gè)坐標(biāo)方向上，各自按預(yù)定的控制程序、并根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動(dòng)，從而合成各種曲線運(yùn)動(dòng)，將工件切割成型。（ 3 分）12、簡(jiǎn)述電化學(xué)反應(yīng)加工的基本原理（6 分）答：當(dāng)兩銅片接上約10v 的直流電流并插入CuCl 2的水溶液時(shí)，即形成通路，在金屬片和溶液的界面上，必定會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，溶液中的Cu +2 移向陰極，在陰極上析出為銅；同時(shí)，在

12、陽(yáng)極上的Cu 原子因失去電子而成為Cu+2，進(jìn)入溶液；這便是電解（電鍍）液中的電化學(xué)反應(yīng)； （ 4 分）這種以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，對(duì)金屬進(jìn)行加工（陽(yáng)極溶解、陰極沉積）的方法稱為電化學(xué)5 / 8E CV加工； （ 2 分）13、簡(jiǎn)述激光加工的基本原理（6 分）答： 激光加工是利用光能經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后達(dá)到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)下產(chǎn)生高溫熔融，來(lái)加工各種材料；（ 2 分）激光加工時(shí)，把光束聚集在工件的表面上，由于區(qū)域小、亮度高，其焦點(diǎn)處的功率密度極高， 溫度可以達(dá)到一萬(wàn)多度；在此高溫下，可以在瞬間熔化和蒸發(fā)任何堅(jiān)硬的材料，并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波，使熔化物質(zhì)爆炸式地噴射去除。（ 4 分）14、簡(jiǎn)述激光加

13、工的特點(diǎn)（6 分）答： 1）不受工件材料硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性等各種性質(zhì)的影響，幾乎對(duì)所有金屬和非金屬都可以進(jìn)行激光加工；（ 2 分）2）激光能聚集成極小的光斑，可以進(jìn)行細(xì)微和精密加工；（ 1 分）3）可使用反射鏡，將激光輸送到遠(yuǎn)離激光器的隔離室或其它地點(diǎn)，進(jìn)行加工；（ 1 分）4）無(wú)刀具，屬于非接觸式加工，無(wú)機(jī)械加工變形；（ 1 分）5）對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求，便于自動(dòng)控制連續(xù)加工，加工效率高，加工變形和熱變形?。唬?1 分）15、簡(jiǎn)述電子束加工原理（6 分）答：電子束加工是利用電子高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊動(dòng)能來(lái)加工工件的；（ 1 分）在真空條件下，利用電流加熱陰極發(fā)射電子束，再經(jīng)過(guò)加速極加速，將具有很高速度

14、和能量的電子束聚焦在被加工材料上，高速電子撞擊工件，其動(dòng)能絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使工件材料局部、瞬時(shí)熔融，汽化蒸發(fā)而去除；（ 4 分）所以說(shuō)電子束加工是通過(guò)熱效應(yīng)進(jìn)行加工的。（ 1 分）16、簡(jiǎn)述電子束加工特點(diǎn)（6 分）答： 1、電子束加工時(shí)，電子束聚焦直徑小，可實(shí)現(xiàn)精密微細(xì)的加工。（ 1 分）2、 電子束加工屬非接觸式加工，工件不受機(jī)械力作用，不產(chǎn)生宏現(xiàn)應(yīng)力和變形。（ 1 分）3、加工材料范圍很廣，對(duì)脆性、韌性、導(dǎo)體、非導(dǎo)體及半導(dǎo)體材料都可加工。（ 1 分）4、電子束的能量密度高，因而加工生產(chǎn)率很高。（ 1 分）5、電子束容易控制，加工過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（ 1 分）6、電子束加工在真空中進(jìn)行

15、，因而污染少，加工表面不氧化，特別適用于加工易氧化的金屬及合金材料，以及純度要求極高的半導(dǎo)體材料。（ 1 分）17、簡(jiǎn)述離子束加工原理（6 分）答：與電子束加工比較相似，離子束加工也是在真空條件下，把惰性氣體，通過(guò)離子源產(chǎn)生離子束并經(jīng)過(guò)加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以實(shí)現(xiàn)去除加工。（ 4 分）與電子束加工相比，離子束加工具有更大的能量。（ 2 分）18、電子束和離子束加工為什么必須在真空條件下進(jìn)行？（6 分）答： 1、只有在較高的真空條件中，電子和離子才能高速運(yùn)動(dòng)。（ 3 分）2、由于加工時(shí)的金屬蒸汽會(huì)影響電子和離子發(fā)射，產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以在加工過(guò)程中，需要利用真空吸力，不斷

16、地把所產(chǎn)生的金屬蒸汽抽出去。（ 3 分）19、簡(jiǎn)述超聲波加工的原理（6 分）答：超聲波加工是利用振動(dòng)頻率超過(guò)16000 Hz 的工具頭的振動(dòng)，通過(guò)懸浮液磨料的撞擊和拋磨作用，對(duì)工件進(jìn)行成型加工的一種方法；（ 2 分）超聲波加工時(shí)，在工件和工具之間注入液體（水或煤油等）和磨料混合的懸浮液，工具對(duì)工件保持一定的進(jìn)給壓力，并作高頻振蕩，頻率為1630kHz，振幅為0.010.15mm。磨料在工具的超聲振蕩作用下，以極高的速度不斷地撞擊工件表面，使工件材料在瞬間高壓下產(chǎn)生局部破碎；由于懸浮液的告訴攪動(dòng)，又使磨料不斷拋磨工件表面。隨著懸浮液的循環(huán)流動(dòng)，使磨料不斷得到更新，同時(shí)帶走被粉碎下來(lái)的材料微粒。在

17、加工中，工具逐步伸入到工件中，工具的形狀便被復(fù)制到工件上。（ 4 分）20、簡(jiǎn)述超聲波加工的主要特點(diǎn)（6 分）答：1、適合于加工各種硬脆材料，特別是某些不導(dǎo)電的非金屬材料，例玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。也可以加工淬火鋼和硬質(zhì)合金等材料，但效率相對(duì)較低。（ 2分）2、加工時(shí)宏觀切削力很小，不會(huì)引起變形、燒傷。表面粗糙度Ra 值很小，可達(dá)0.2 m，加工精度可達(dá)0.05 0.02 mm，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度的零件。（ 2分）3、由于工具材料較軟，易制成復(fù)雜的形狀，工具和工件又無(wú)需作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此普通的超聲波加工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。加工機(jī)床結(jié)構(gòu)和工具均較簡(jiǎn)單，操作維修方便。

18、（ 2 分）21、簡(jiǎn)述快速成形技術(shù)（RP）的原理（6分）答： RP 是用離散/堆積即分層加工、迭加成形原理來(lái)制造產(chǎn)品原型，其原理為：產(chǎn)品三維CAD 模型分層離散按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實(shí)體模型。 （ 3分）該技術(shù)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠CAD 軟件，在計(jì)算機(jī)中建立三維實(shí)體模型，并將其切分成一系列平面幾何信息，以此控制激光束的掃描方向和速度， 采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學(xué)反應(yīng)等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實(shí)體模型。（ 3 分）22、簡(jiǎn)述快速成形技術(shù)的特點(diǎn)（6 分）答： 快速原型技術(shù)突破了“毛坯切削加工成品 ”的傳統(tǒng)的零件加工模式，開(kāi)創(chuàng)了不用刀具制作零件的先河，是一種前所未有的薄層迭加的加工方法。（ 2 分）與傳統(tǒng)的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下優(yōu)點(diǎn)：（ 4 分）1、可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。2、快速性。3、高度柔性。4、是實(shí)現(xiàn)快速制造的核心。23、簡(jiǎn)述立