精密与特征种加工

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1、1三、简答题（三、简答题（30 分，每题分，每题 6 分）分）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？（、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）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）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）分）3）特种加工过程中，工具与工件不受切削力的作用。 （2 分）分）2、特种加工的本质特点是什么？（、特种加工的本质特点是什么？（6 分）分）答：1）特种加工所使用的工具硬度可以低于被加工材料的硬度；（2 分）分

2、） 2）特种加工不依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除材料 （2 分）分）3）特种加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。 （2 分）分）3、电火花加工必须解决的问题有哪些？（、电火花加工必须解决的问题有哪些？（6 分）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）分）2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；（2 分）分）3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。 （2 分）分）4、什么是电火花加工的机理？火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？、

3、什么是电火花加工的机理？火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？（6 分）分）答：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。 （2 分）分）火花放电过程大致可分为如下四个阶段：1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道；（1 分）分）2、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；（1 分）分）3、电极材料的抛出；（1 分）分）4、极间介质的消电离；（1 分）分）5、电火花加工的优缺点有哪些？（、电火花加工的优缺点有哪些？（6 分）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）分）2

4、、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；（1 分）分）23、工具与工件不接触，作用力极小；（1 分）分）4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小。 （1 分）分）但存在以下缺陷：1、主要用于加工金属等导电材料；（1 分）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。 （1 分）分）6、简要叙述电火花加工的应用场合（、简要叙述电火花加工的应用场合（6 分）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）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）分

5、）3、可以加工任何形状特殊、结构复杂的工件；（1 分）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。（1 分）分）7、在电火花加工中，工作液的作用有哪些？（、在电火花加工中，工作液的作用有哪些？（6 分）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）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）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）分）4）加速电蚀产物的排除；（1 分）分）8、简述电火花加工用的脉冲电源

6、的作用和输出要求（、简述电火花加工用的脉冲电源的作用和输出要求（6 分）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）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）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39、简述、简述 RC 线路脉冲电源的工作过程（线路脉冲电源的工作过程（6 分）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

7、上储存；（2 分）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）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！（2 分）分）10、对电火花加工用脉冲电源的要求有哪些？（、对电火花加工用脉冲电源的要求有哪些？（6 分）分）答：1、总的要求：有较高的加工速度、工具电极损耗低、加工过程稳定性好、工艺范围广，从而，能适应粗加工、半精加工、精加工的要求；能适应不同材料的加工；能采用不同工具电极材料进行加工。 （2 分）分）2、具体要求：1）所产生的脉冲应

8、该是单向的；其目的是最大限度地利用极性效应，以提高生产率和减少工具电极的损耗。 （1 分）分） 2）脉冲电压波形的前后沿应该较陡；其目的是保证加工工艺过程相对稳定。 （1 分）分） 3）脉冲电源的主要参数应能在很宽的范围内可以调节；其目的是满足粗加工、半精加工、精加工的不同要求。 （1 分）分）4）工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。 （1 分）分）11、简述快走丝线切割机床的工作过程（、简述快走丝线切割机床的工作过程（6 分）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

9、质。 （3 分）分）工作台在水平面两个坐标方向上，各自按预定的控制程序、并根据火花间隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线运动，将工件切割成型。 （3 分）分）12、简述电化学反应加工的基本原理（、简述电化学反应加工的基本原理（6 分）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VCARE(a) -(b) uuducE0t4学反应；（4 分）分） 这种以电化学反应为基础，

10、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；（2 分）分）13、简述激光加工的基本原理（、简述激光加工的基本原理（6 分）分）答：激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应下产生高温熔融，来加工各种材料；（2 分）分）激光加工时，把光束聚集在工件的表面上，由于区域小、亮度高，其焦点处的功率密度极高，温度可以达到一万多度；在此高温下，可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料，并产生很强的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷射去除。 （4 分）分）14、简述激光加工的特点（、简述激光加工的特点（6 分）分）答：1）不受工件材料硬度、熔点、导电性等各种性质的影响，几乎对所有金属

11、和非金属都可以进行激光加工；（2 分）分）2）激光能聚集成极小的光斑，可以进行细微和精密加工；（1 分）分）3）可使用反射镜，将激光输送到远离激光器的隔离室或其它地点，进行加工；（1 分）分）4）无刀具，属于非接触式加工，无机械加工变形；（1 分）分）5）对环境无特殊要求，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小；（1 分）分）15、简述电子束加工原理（、简述电子束加工原理（6 分）分）答：电子束加工是利用电子高速运动时的冲击动能来加工工件的；（1 分）分）在真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，再经过加速极加速，将具有很高速度和能量的电子束聚焦在被加工材料上，高速电子撞击工件，

12、其动能绝大部分转化为热能，使工件材料局部、瞬时熔融，汽化蒸发而去除；（4 分）分）所以说电子束加工是通过热效应进行加工的。 （1 分）分）16、简述电子束加工特点（、简述电子束加工特点（6 分）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）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）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）分）54、电子束的能量密度高，因而加工生产率很高。 （1 分）分）5、电子束容易控制，加工过程便于实现自动化。 （1 分）分）6、电子束加工在真空中进行，因

13、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。 （1 分）分）17、简述离子束加工原理（、简述离子束加工原理（6 分）分）答：与电子束加工比较相似，离子束加工也是在真空条件下，把惰性气体，通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以实现去除加工。 （4分）分）与电子束加工相比，离子束加工具有更大的能量。 （2 分）分）18、电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？（、电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？（6 分）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）分）2、由于加工时

14、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）分）19、简述超声波加工的原理（、简述超声波加工的原理（6 分）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）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

15、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）分）20、简述超声波加工的主要特点（、简述超声波加工的主要特点（6 分）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）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

16、刚度的零件。 （2 分）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6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）分）21、简述快速成形技术（、简述快速成形技术（RP）的原理（）的原理（6 分）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）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）分）22、简述快速成形技术的特点（、简