特種加工考試題(附有答案)(修改)

1、1試述特種加工的特點及所能解決的主要加工問題，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：特點主要有：不是主要依靠機械能，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、 高強度、 高韌性、 高脆性等各種難加工材料的加工問題； 精密、 微細、形狀復(fù)雜零件的加工問題；薄壁、彈性等低剛度零件的加工問題。傳統(tǒng)加工是指使用刀具進行的切削加工和磨削加工，是行之有效的實用加工方法， 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

2、要求的零件越來越多， 傳統(tǒng)加工工藝必然難以適應(yīng)。 所以可以認為特種加工工藝是傳統(tǒng)加工工藝的補充和發(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、負電極上的蝕除速度仍是不同的， 把由于正負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，電子轟擊是主要的，正極蝕除量大于負極；在長脈寬的脈沖 加工時，離子轟擊是主要的，負極蝕除量大。 從提高生產(chǎn)率和減小工具損耗角度來看， 極性 效應(yīng)越顯著越好。 如用交變脈沖電流加工時， 單個脈沖的極

3、性效應(yīng)便相互抵消， 增加了工具 的損耗，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， 應(yīng)將工件接正極， 稱正極性加工； 在用長脈寬做粗加工時， 應(yīng)將工件接負極，稱負極性加工。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？答：三者都適合于精密、微細加工，但電子束、離子束加工需在真空中進行，因此加工表面 不會被氧化、污染，特別適合于“潔凈”加工。電子束加工是基于電能使電子加速轉(zhuǎn)換成動 能，在撞擊工件時動能轉(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

4、，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(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。三、簡答題（ 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）特種加工是用機械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以達到圖樣上全部技 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

5、）特種加工過程中，工具與工件不受切削力的作用。（2 分）2、特種加工的本質(zhì)特點是什么？（ 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）特種加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機械切削力。（2 分）3、電火花加工必須解決的問題有哪些？（ 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 動進給和調(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的、單極性、脈沖放電；（2 分）3、火花放電必須在有

6、一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行。（ 2 分）4、什么是電火花加工的機理？火花放電過程大致可分為哪四個連續(xù)的階段？（6分） 答：電火花加工的機理是指電火花加工的物理本質(zhì)， 即火花放電時， 電極表面的金屬材料是 如何被蝕除下來的這一微觀物理過程。 （2 分）火花放電過程大致可分為如下四個階段：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)缺點有哪些？（ 6 分）答：電火花加工的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下四個方面：1、特別適合任何難以進行切削加工的材料； （1 分）

7、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，作用力極小； （1分）（1 分）4、脈沖放電時間短，冷卻作用好，加工表面熱影響小。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、簡要敘述電火花加工的應(yīng)用場合（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 的導(dǎo)電材料；（2分）2、加工時工件與工具不接觸，無切削力，因此適于加工薄壁、窄槽、低剛度及微細精 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

8、數(shù)可以任意調(diào)節(jié)，能在同一臺機床上進行粗加工、半精加工或精加工。（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，并限制其擴展，使放電能量高度集中在極小的區(qū)域內(nèi)，既加強了蝕除的效果，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

9、。（2分）脈沖電源輸入為380 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}沖間隔時間ud9、簡述RC線路脈沖電源的工作過程（6 分） 答：RC線路脈沖電源的工作過程: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，電容器上儲存的電 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

10、復(fù)上述過程！ （2 分）10、對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程相對穩(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

11、作可靠、成本低、操作方便、節(jié)能省電。 （1 分）11、簡述快走絲線切割機床的工作過程（ 6 分） 答：快走絲線切割機床是利用細鉬絲作為電極，多工件進行火花放電“切割”加工；貯絲筒 使鉬絲作正、 反向交替移動， 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）工作臺在水平面兩個坐標方向上， 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 進給移動，從而合成各種曲線運動，將工件切割成型。 （ 3 分）12、簡述電化學(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，即形成通路，在金屬片和溶 液的界面上，必定會產(chǎn)生電化學(xué)反

12、應(yīng)，溶液中的 Cu+2 移向陰極，在陰極上析出為銅；同時， 在陽極上的Cu原子因失去電子而成為 Cu+2,進入溶液；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)， 對金屬進行加工（陽極溶解、 陰極沉積）的方法稱為電化學(xué)加工；（2 分）13、簡述激光加工的基本原理（ 6 分） 答：激光加工是利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后達到很高的能量密度， 依靠光熱效應(yīng)下產(chǎn)生高溫熔 融，來加工各種材料； （2 分）激光加工時，把光束聚集在工件的表面上，由于區(qū)域小、 亮度高， 其焦點處的功率密度 極高， 溫度可以達到一萬多度； 在此高溫下， 可以在瞬間熔化和蒸發(fā)任何堅硬的材料， 并產(chǎn) 生很強的沖

13、擊波，使熔化物質(zhì)爆炸式地噴射去除。 （4 分）14、簡述激光加工的特點（ 6 分）答： 1）不受工件材料硬度、熔點、導(dǎo)電性等各種性質(zhì)的影響，幾乎對所有金屬和非金屬都 可以進行激光加工； （2 分）2）激光能聚集成極小的光斑，可以進行細微和精密加工；（1 分）3）可使用反射鏡，將激光輸送到遠離激光器的隔離室或其它地點，進行加工；（1 分）4）無刀具，屬于非接觸式加工，無機械加工變形；（1 分）5）對環(huán)境無特殊要求，便于自動控制連續(xù)加工，加工效率高，加工變形和熱變形??； （1 分）15、簡述電子束加工原理（ 6 分）答：電子束加工是利用電子高速運動時的沖擊動能來加工工件的；（1 分）在真空條件下，

14、 利用電流加熱陰極發(fā)射電子束， 再經(jīng)過加速極加速， 將具有很高速度和 能量的電子束聚焦在被加工材料上， 高速電子撞擊工件， 其動能絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能， 使工 件材料局部、瞬時熔融，汽化蒸發(fā)而去除； （4 分）所以說電子束加工是通過熱效應(yīng)進行加工的。 （1 分）16、簡述電子束加工特點（ 6 分）答： 1、電子束加工時，電子束聚焦直徑小，可實現(xiàn)精密微細的加工。（ 1 分）2、電子束加工屬非接觸式加工， 工件不受機械力作用， 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

15、子束容易控制，加工過程便于實現(xiàn)自動化。（1 分）6、電子束加工在真空中進行，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， 通過離子源產(chǎn)生 離子束并經(jīng)過加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以實現(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動。（ 3 分）2、由于加工時的金屬

16、蒸汽會影響電子和離子發(fā)射，產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以在加工過程 中，需要利用真空吸力，不斷地把所產(chǎn)生的金屬蒸汽抽出去。 （3 分）19、簡述超聲波加工的原理（ 6 分）答：超聲波加工是利用振動頻率超過16000 Hz 的工具頭的振動，通過懸浮液磨料的撞擊和拋磨作用，對工件進行成型加工的一種方法； （2 分）超聲波加工時， 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 對工件保持一定的進給壓力，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，

17、 又使磨料不斷拋磨工件表面。 隨著懸浮液的循環(huán)流 動，使磨料不斷得到更新，同時帶走被粉碎下來的材料微粒。在加工中，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、簡述超聲波加工的主要特點（ 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，但效率相對較低。（ 2分）2、 加工時宏觀切削力很小，不會引起變形、燒傷。表面粗糙度 Ra值很小，可達0.2卩m,加工精度可達 0.050.02 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

18、狀，工具和工件又無需作復(fù)雜的相對運動，因此普通的超聲波加工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。加工機床結(jié)構(gòu)和工具均較簡單,操作維修方便。（2 分）21、簡述快速成形技術(shù)（RP）的原理（6分）答： RP 是用離散 / 堆積即分層加工、迭加成形原理來制造產(chǎn)品原型,其原理為：產(chǎn)品三維CAD模型t分層離散t按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料t生成實體模型。（3分）該技術(shù)集計算機技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體,依靠CAD 軟件,在計算 機中建立三維實體模型， 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)品實體模型。 （3 分）22、簡述快速成形技術(shù)的特點（ 6 分）答：快速原型技術(shù)突破了 毛坯T切削加工T成品”的傳統(tǒng)的零件加工模式， 開創(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：（4 分）1、可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實體。2、快速性。3、高度柔性。4、是實現(xiàn)快速制造的核心 。23、簡述立體光造型（SLA）工作原理（6分）該光束在計算機控制下， 有選答：由激光器發(fā)出的紫外光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯集成一支細光束， 擇的掃描在光敏樹脂體光敏樹脂表面， 利用光敏樹脂遇紫外光凝固的機理， 一層一層固化光 敏樹脂；（3