第一篇：精密与特种加工技术课后习题解答
精密与特种加工技术复习资料
第一章
1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？ 答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？
答：⑴ 提高了材料的可加工性。
⑵ 改变了零件的典型工艺路线。
⑶ 大大缩短新产品试制周期。
⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响。
⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？
答：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越来越多，常规传统工艺必然难以适应。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。
4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？举例说明.工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。
对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。
第二章
1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件? 答：超微量去除技术是实现超精密加工的关键，其难度比常规的大尺寸去除加工技术大的多，因为：工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。精度难以控制，工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就越不易去除。超精密加工按加工方法不同可以分为切削加工，磨料加工，特种加工和复合加工四类。
2.超精密加工对刀具材料有那些要求？
1.极高的硬度，极高的耐磨性，和极高的弹性模量，以保证刀具有很高的尺寸耐用度。2.刃口能磨得极其锋锐，即刃口半径ρ值很小，以实现超薄切削。3.刀刃无缺陷，切削是将刃形变制在被加工表面上，从而铸得超光滑的镜面。4.与工件材料的抗粘结合性很好。化学亲和性很小，摩擦因数低，以得到极好的加工表面完整性。3.单晶金刚石有哪些个主要晶面？
立方晶系的金刚石《单晶金刚石》主要有三个主要晶面，：即100.111.110晶面
4试述金刚石晶体的各向异性和不同晶面研磨时的好磨难磨方向。
金刚石具有很高的硬度。较高的导热系数，与有色金属间的摩擦因数低，开始氧化的温度较高等特性。这些都有利于超精密加工的进行，而且单晶金刚石可以研磨达到极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到这样锋锐，并且能长期切削而磨损很小，因此金刚石是理想的不能替代的超精密切削的刀具材料。《110晶面的磨削率最高，最易磨损，100晶面的磨削次之.111的磨削率最低，最不易磨损。
5试述金刚石晶体的激光定向原理和方法？
金刚石晶体的激光定向是利用金刚石在不同结晶方向上，因此晶体的结构不同，而对激光反射形成不同的衍射图像进行的激光晶体方向的原理，由氦氖激光管产生的激光束通过屏幕上的小孔射到金刚石表面，若被激光照射的金刚石使被测晶面与激光束相垂直时，激光被反射的图形即可知道被激光照射的晶面为何种晶面。
6.金刚石车刀的刀头形式有哪几种？各自有何特点？ 刀头形式：金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃直接加工渡刃----修光刃的形式，修光刃有小圆弧修光刃，直线修光刃和圆弧修光刃之分。7.典型的超精密机床有那些？
典型的超精密机床有~1.大型光学金刚石车床—LODTM。FG-OO超精密机床《德》。OAGM500大型超精密机床《英》4.AHNTO型高效专用车削，磨削超精密机床。
8.精密主轴不见有那几种形式？说明各自的优缺点。空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升很小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小，缺点：空气轴承刚度低，承受载荷很小，由于超精密加工的切削力很小，所以空气轴承可以满足相关要求。
液体静压轴承的油温随着转速的升高而升高，温度升高将造成热变形，影响主轴精度。静压回油时将空气带入油源。形成微小气泡悬浮在油中，不易排除，因而降低了液体静压轴承的刚度和动特性。优点：回转精度高《0.1微米》刚度较高，转动平稳，无震动的特点。
9.超精密机床有哪几种总体布局形式？各自有何特点？ 1.双半球空气轴承主轴，优点：球面具有自动调心，因此可以提高前后轴承的同心度，回转精度，缺点：电动机的转子直接与主轴刚性连接。所以电动机转子的回转精度将对主轴的回转精度产生影响。
2径向-推力空气静压轴承主轴：1.可以提高前后轴承的同心度，从而保证主轴的回转精度，即使轴承发生少量旋转，也不会因和轴承咬住而损坏主轴。缺点：这种主轴要求所用的多孔石墨组织均匀，各处透气率相同，同时制造难度大。3.球形-径向空气轴承主轴：同上，自动调心，保证同心度，回转精度。缺点：主轴的刚度和承载能力不高，4.立式--空气轴承主轴，主要用于大型超精密车床，以保证加工系统具有较高的刚度且便于装夹，其圆弧面的径向轴承起自动调心，提高精度作用。
10.简述超精密机床导轨的结构形式，并说明各自的优缺点。1.液体静压导轨，优点：刚度高，承载能力大，直线运动精度高，且无爬行，运动平稳。缺点：导轨运动速度低。2.空气静压导轨和气浮导轨，优点：它可以达到很高的直线运动精度，运动平稳，无爬行，且摩擦因数接近于0，不发热。
11.简述摩擦驱动的工作原理。
摩擦驱动装置原理：俩个摩擦轮均由静压轴承支承，可以无摩擦运动，上摩擦轮由弹簧压板在驱动杆上，当弹簧压板压力足够时，摩擦轮和驱动杆之间无相对滑动，直流电动机驱动下摩擦轮，靠摩擦力带动驱动杆做非常平稳的直线运动。12.精密加工对微进给装置的性能有何要求？
1.精微进给和粗进给分开，以提高微位移的精度，分辨率和稳定性。2.运动部分必须是低摩擦和高稳定度以实现很高的重复精度，3.末级传动元件必须有很高的刚度，即夹持金刚石刀具必须是高刚度的。4.内部连接必须可靠，尽量采用整体结构或刚性连接，否则微量进给机构，很难实现很高的重复精度5.工艺性好，容易制造，6.具有好的动特性，即既有高的频响。7.能实现微进给的自动控制。
第三章
1.精密和超精密磨料加工分为哪俩大类？各自有何特点 固结磨料加工：具有表面精度保持性好，研磨效率高的优点。2.游离磨料加工：优点是抛光面加工变质层和表面粗糙度值都很小，缺点：不易保持平面度。
2.试述精密磨削机理。
微刃的微切削作用：应用较小的修整导程和休整深度对砂轮实施精细休整，其效果等同于砂轮磨粒的粒度变细。2.微刃的等高切削作用3.微刃的滑挤，摩擦，抛光作用
3.分析超硬磨料砂轮修正方法的机理和特点。超硬磨料砂轮磨削主要指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金，陶瓷，剥离，半导体材料及石材等高硬度，高脆性材料。
特点：1.磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工及实现自动化2.磨削力小。，温度低，加工质量好，不烧伤，裂纹和组织变化3.磨削率高，4.加工成本低
5.试述超精密磨削的磨削机理。
超精密磨削机理，理想磨削轨迹是从接触点开始至接触终点结束，但由于磨削系统存在一定的弹性，实际磨削轨迹与理想磨削轨迹发生偏离。
6.试述精密研磨与抛光的机理。
研磨加工机理：精密研磨属于游离磨粒切削加工是在刚性研具上注入磨料在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度2.抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘，或高速旋转的低弹性材料。抛光盘加抛光剂具有一定研磨性质的获得光滑表面的加工方法。
7.影响精密研磨抛光的主要工艺因素有哪些？
研磨方法：加工方式，运动，驱动方式。2.研具的材料，形状，表面状态。3.磨粒的种类，材质，形状，粒径4.加工液的水质，油质5加工参数的研磨速度，压力，时间，6.环境，温度，尘埃
8.试述各种非接触抛光的加工原理。
弹性发射加工：通过微粒子冲击工件，以原子级的加工单位去除工件材料，从而无损伤的技工表面2.浮动抛光：抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在二者之间的抛光液主动压流体状态，形成一层液膜，从而使工件在浮起状态下进行抛光3.动压浮离抛光：保持环中的工件浮离圆盘表面，由浮动间隙中的粉末颗粒对工件进行抛光4.非接触化学抛光：通过向抛光盘面供给化学抛光液，使其与被加工面做相对滑动，用抛光盘面来夹持被加工件面上产生的化学反应生成物。
第四章
1.电火花加工时，间隙液体介质的击穿机理？
通常所用的工作介质是煤油，水，皂化油水溶液及多种介质合成的专用工作液，用分光度计观察电火花加工过程中放电现象，显示放电时产生氧气，氢气泡的电离膨胀导致了间隙介质的击穿
2.电火花加工的基本要求？
材料的可加工性主要取决与材料的热学特性，如熔点，沸点，比热容，导热系数等。几乎与其力学性能《硬度，强度》无关。
3.电火花加工机床的自动进给系统与传统加工机床的自动进给系统有什么不同？为什么会引起这种不同？
电火花加工时，放电间隙很小，电蚀量放电间隙在瞬间都不是长值而在一定范围内随即变化，人工进给或恒速的“机动”进给很难满足要求，必须采用自动进给和调节装置。自动进给调节系统的作用是维持某一稳定的放电间隙。保证电火花加工正常而稳定的进行获得较好的加工效果。
4分析伺服参考电压对加工稳定性的影响。
脉冲电源又称为脉冲发生器，起作用是把220V或380V的50HZ工频交流电转换成一定形式的单向脉冲电流，供给电极放电间隙，产生火花所需要的能量来蚀除金属。
5.功率VDMOS开关式脉冲电源的特点。
VDMOS技术的发展，是高频大功率开关技术日趋成熟，为提高大功率MOS管功率晶体管脉冲电源的开关冲击性能，采用多管分组的方法来提高输出功率。
6.极间能量分配分析。
电源向放电通道释放的能量分配在阳极，阴极和放电通道上，能量分配系数的大小主要取决与被加工材料的特性，通过前面分析可知，电极主要通过高速运动粒子的轰击，光辐射，热辐射，三种形式得到能量，在一定的条件下，光辐射与热辐射起决定性的作用，电极表面局部得到高能，就能发生了融化，气化的相变过程，电极表面出现了微观相变区。
7．电火花加工时，油杯的作用？ 工作液循环过滤
第五章
1.电火花线切割加工的工艺和机理与电火花成形加工有那些相同点和不同点？
电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样都是基于电极间脉冲放电时电火花腐蚀原理，实现零部件的加工，所不同的是电火花切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的金属丝《钢丝，铜丝》作为工具电极，工件接照预定的轨迹运动，切割出所需的各种尺寸和形状。《基本原理》
1不需要制造复杂的成形电极。方便快捷的加工薄壁，宅槽，异型孔等复杂结构零件3.一般采用精准规一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。4.由于采用移动的电极丝进行加工，单位长度损耗较小，从而对加工精度影响较小。5.工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火。容易实现安全，无人操作，6，没有稳定的拉弧放电状态。7.脉冲电源的加工电流较小，脉冲宽度较窄，属于中，精加工范畴。采用正极性加工方式。
2.线切割加工的生产率和脉冲电源的功率。输出电流大小等有关。用什么方法，标准来衡量和判断脉冲电源加工性能的好坏，《绝对性能和相对性能》？
受电极丝直径的限制《一般在0.08-0.025mm》脉冲电源的脉冲峰值电流不能太大，与此相反，由于工件具有一定厚度，欲维持稳定加工，放电峰值电流，又不能太小，否则加工将不稳定或者根本不能加工，放电峰值，电流一般在5-25A范围，为获得较高的加工精度系数小的表面粗糙度值，应控制单个脉冲能量，尽量减小脉冲宽度，一般在0.5-64ps，所以，总采用正极性加工方式。
3.电火花线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。加工对象：使用与各种形式的冲裁模及挤压模，粉末合金模，塑压模，等带锥度的模具2.高硬度材料零件3.特殊形状零件 4.加工电火花形成加工用的铜，钢钨，银钨合金等材料电极。
4试论述线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。切割速度，加工表面粗糙度，加工精度，电参数，对线切割加工工艺指标的影响最为主要，放电脉冲宽度增加，脉冲间隔减小脉冲电压幅值增加《电压增加》峰值电流增大《功效管增多》都会提高切割加工速度。但加工表面粗糙度和精度则会下降，反之则可改善加工精度和粗糙度。
第六章
1.电化学加工从加工原理上共分为多少类？从原理，机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为原子级的加工技术？ 利用阳极金属的溶解作用去除材料2.利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工3.电化学加工与其他加工方法结合完成的电化学复合加工
由于加工精度一般不如电火花加工，一般不舍和与单间和小批量生产。
不能发展成为原子级加工技术。
2.点解加工中的阳极和阴极与蓄电池中的正，负极有何区别？二者的电流方向相同么？
以工件为阳极《接直流电源正极》，工具为阴极《接直流电源负极》
3.请分析阳极钝化现象在点解加工中及在电化学机械加工中的优缺点，电化学机械加工与纯电化学加工及纯机械加工各有什么优缺点？
在点解加工中，钝化膜缺点是阻止阳极溶解，优点是当侧面间隙大到一定程度后就基本保持不变，孔壁的锥度小，成形精度高。
复合加工同上。
电解加工的特点：1.能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔。2.可以加工高硬度，高强度和高韧性等难以切削加工的金属材料3，加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内应力和变形。适合加工易变形和薄壁零件。4.加工后的两件无毛刺和残余应力5.与其他加工方法相比生产率较高6.加工过程中工具电极不损耗。
缺点：1.加工精度不如电火花与超声波加工2.加工复杂型腔时，费用较高3.占地面积大，附属设备多，投资大。4.电解溶液的处理和回收有难度，有污染。
电化学机械复合加工优点：加工范围广，生产率高，2，加工精度和表面质量优良3.机械磨具磨损小，4.控制条件好，通过控制点参量实现自动控制5.成本低6对机床精度要求低，腐蚀性小。
缺点：电化学机械复合加工需要增加一套电化学加工系统。如直流电源，循环装置等，另外，机床采取一定的防腐防锈措施。
第七章
1.试述激光加工中材料蚀除的微观物理过程。
1.材料对激光的吸收和能量转换。首先产生的是某些质点的过量能量然后碰撞产生热。2.材料的加热熔化，汽化，吸收激光能后，并转化为热能后，其温度升高，材料先气化然后才熔化蚀除。3.蚀除产物的抛出，由于瞬时急剧熔化，压力迅速增加，并产生爆炸冲击波，使金属蚀除物抛出。
2.激光与普通光相比有何特点？为什么激光可直接用于材料的蚀除加工，而普通光则不能？
激光除具有普通光的共性，还具有单色性好，相干性好，和能量密度高等特性。
拥有其他光源的光所难以达到的极高的单色性，光线的发散度小，相干性是区别激光和普通光源的重要特性
3.简述影响激光打孔质量的因数，并举例说明采用什么措施可以提高激光打孔的工艺质量？ 1.激光打孔工艺规律：若激光照射能量大，照射时间长，工件表面所获得的能量多，则所加工的孔大而深。但时间过长，不仅损耗大，加工面积变大，使得能量密度降低，精度降低。2.聚焦与发散角：发散角小的激光束，经短焦距聚焦后可以获得较高的功率，穿透力大，不仅深而且锥度小，要设法减小激光的发散角，并尽可能采用短焦距加工。但短焦距不适合加工深孔。
3.焦点的位置：当焦点的位置何地时，通过工件表面的光斑面积很大，若提高焦点位置，由于光斑直径变小，能量密度增加，孔的深度得到加深。
4.光斑内能量的分布：激光束经聚焦后光斑内各部分的光强是不同的，若光强以焦点中心对称分布。称为基模光束。这时光强最大，打出的孔是圆形的。
5.激光照射次数：激光束照射一次，加工深度大约为孔径的五倍左右，但如多次加工后，加工可以大大增加《比例接近20：1》但多次加工后加工量将逐渐减小。
6.工件材料。工件的热学物理常数对加工有有影响。如熔点沸点，导热系数高的难以加工，另工件表面粗糙度值越小，其吸收率就越低，加工出的深度状态明显。
4.激光切割，激光焊接和激光处理的原理有何不同？ 激光切割：是利用经焦距的高功率激光照射工件，在超过阀值高功率的前提下，由此引起材料熔化和汽化，形成孔洞，光束移动仅可行切缝。
焊接过程属于传导焊接。即激光辐照加工工件表面，产生的热量通过热传导向内部传递，通过控制在工件上形成一定深度的熔池，而表面又无明显的气化。
激光相变硬化的原理：激光相变硬化是利用激光束作热源照射待强化的工件表面，使工件表层材料产生相变或熔化，随着激光束离开工件表面，工件表面的热量迅速向内部传递，形成极高冷却速度，使表面硬化，从而提高工件表面的耐磨性，腐蚀性，疲劳强度。
5.常用的激光器有那些？各有何特点？并说明其各自的应用范围。
红宝石激光器：机械强度大，能够承受高功率密度，寿命长，大能量单模输出。主要用于激光打孔。
掺钕钇铝石榴晶体激光器：量子效率高，辐射截面大，良好的热稳定性，热导率高，热膨胀系数小，用于打孔，焊接，热处理，打标记，书写，动平衡。
钕玻璃激光器：高功率激光，制造的零件工作物质形状，尺寸有较大的自由度。
氦-氖激光器：频率稳定性好，寿命长，价格低。适用于全息照相，准直测量和激光干涉测量。
第八章
1.超声波加工设备的进给系统有何特点？超声波加工时，工具系统的振动有何特点？
超声波的机械振动经变幅杆放大后传递给工具，使磨料和工作液以一定的能量冲击工件，加工出需要的尺寸和形状。超声波加工时并不是整个变幅杆和工具都在作上下高频振动和低频或工频振动的概念完全不一样。超声波在金属棒内主要以纵波形式传播，引起杆内各点沿波的前进方向，一般接正弦规律在原地作往复振动，并以声速传导到工具端面，使工具端面作超声波振动
2为什么超声波加工技术特别适合于加工硬脆材料？ 空化作用：是指当工具端面以很大的加速度离开工具表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在工作液体内形成很多微空腔。促使工作液钻入被加工工作表面材料的微裂纹处，当工具端面以很大加速度接近工件表面时，空腔闭合引起极强冲击波，加速了磨料对表面的破碎作用。
综上所述：超声波加工是磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用，其中磨粒撞击作用是主要的，由此不难理解，超声波加工特别适合加工硬脆材料。3试举例说明超声波在工业，农业或其他行业中的应用情况。1.超声波加工型腔，型孔，具有精度高表面质量好的优点.2.切割脆硬的半导体材料3.超声波就清洗，精密零件中的细小孔，窄缝夹缝中的脏物。4超声波焊接，电子电器元件和集成电路的接引线，包装线。5.超声波镀锡，挂银及涂覆熔化的金属薄层。
第九章
1.何谓电子束加工？试说明电子束加工的分类，特点及应用范围。
电子束加工是在真空条件下，利用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的极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使被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，从而加工目的。
电子束加工分为电子束热加工和电子束非热加工，特点：1.加工面积小2.电子束能量密度高3.能量密度高，而且能量利用率可达百分之九十以上，因而生产率高4.可以通过磁场或电场对电子束的强度位置，聚焦进行控制，从而实现自动化5.由于在真空中进行，因而污染小，加工表面不氧化6.电子束加工因需要一套专用设备，所以费用昂贵。应用：1.电子束打孔，在航天，电子，化纤及制革上应用2.电子束可焊接的材料范围广，有利于焊接熔点更高的金属和活泼金属。3.电子束热处理4.电子束曝光。
2.试述离子束加工的基本原理和应用范围，并比较它与电子束技工的优缺点。
离子束加工是利用离子束对材料进行成形或表面改进的方法。在真空条件下，将由离子源产生的离子。经过加速，投射到材料表面，产生溅射和注入效应。它是靠微观的机械撞击能量束加工的。
主要应用在：利用离子撞击和溅射效应的离子束刻蚀，离子溅射镀膜和离子镀，以及离子注入效应的离子注入。相比较电子束加工，便宜。
第十章
1.试述超高压水射流切割技术的原理和特点。
超高压水射流本身具有较高的刚性，在于工件发生碰撞时会产生极高的冲击动压和涡流。从微观上看：相对于射流平均速度存在着超高速区与低速区。表面虽为圆柱形，而内部实际存在着刚性高和刚性低的部分。刚性高的宏观上起到快速碶劈作用，而低刚度部分碶吸屑，排屑作用，俩者结合，正好像锯刀一样，切割材料。
超高压水射流切割具有切缝窄，切口平整，无热变形，无边缘毛刺，切割速度快，效率高，加工成本低，无尘，无味，无毒，无火花，振动小，噪声低等特点。尤其适合于恶劣的工作环境和防燥要求的危险环境工作。
2.试述纯水高压水切割与磨料高压水切割之间的异同及应用。
纯水切割喷嘴用于切割密度较小，硬度较低的非金属软质材料，喷嘴内孔的直径范围为0.08-0.5mm 磨料切割喷嘴的直径范围为0.5-1.65mm
3.试述往复式增压器的工作原理。
增压器交替往复运动，不断输出超高压水，直至达到切割工艺要求的水压，即可开始加工。
4.试述影响超高压水射流切割速度，切割精度的因素。影响超高压水射流切割深度的工艺因数较多，包括射流的工作介质，喷射的压力，作用面积，切割时间，工件的材质，以及喷嘴离工件表面的距离等。
切割速度与被加工的材料性质有关，并与射流的功率或压力成正比，与切割速度和工件厚度成反比
第十一章
1.在等离子体加工过程中，为什么可以获得极高的能量密度？
等离子体具有极高的能量密度，其原有有以下三个方面：1.机械压缩效应，电弧在被迫通过喷嘴喷出时，通道对电弧产生机械压缩作用2.热收缩效应。喷嘴的内部通入冷却水。喷嘴内壁受到冷却，温度降低，靠近内壁的气体电离度急剧下降，使电流的有效截面积缩小，电流密度大大增加3.磁收缩效应。由于电弧电流周围磁场的作用，迫使电弧产生强烈的收缩作用，使电弧变得更细，电弧区中心的电流密度更大，使电弧更稳定。
以上三种压缩效应的综合作用下，等离子体的能量高度集中，电流密度，等离子体电弧的温度都很高。
2.在挤压洐磨技术有那些特点？举例说明其实际应用情况。挤压洐磨的工艺特点：1.使用范围广，几乎能加工所有的金属材料，同时也能加工陶瓷，硬塑料等2.加工效果好3.加工效率高4.加工精度高
应用与边缘光整，倒圆角，去毛刺，抛光和少量的表面材料去除，3.说明磨料喷射加工的过程中，影响加工质量的因数主要有那些？
磨料喷射加工是利用磨料与压缩气体混合后经过喷嘴形成的高速束流，通过对工件的高速冲击和抛磨作用来去除工件上多余的材料，达到加工目的。
加工的设备主要包括1.储藏，混合和载运磨料装置2.工作室3.粉尘集收器4.干燥气体供应装置。
4在磁性磨料研磨加工过程中，影响加工质量的因素主要有哪些？
1.磁场强度的影响2.加工间隙的影响3.磁极形状的影响。
5.光刻加工技术的基本过程通常包括哪些步骤？如何提高其加工精度？
1.涂胶2。曝光3.显影4.腐蚀5.去胶
6如何理解纳米级加工的物理实质？
欲得到1nm的加工精度，加工的最小单位必然在亚微米级。由于原子间的距离为0.1-0.3nm，纳米级加工实际上以及到了加工精度的极限。
第二篇：《精密与特种加工技术》课后答案
《精密与特种加工技术》课后答案
第一章
1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？
答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？ 答：⑴ 提高了材料的可加工性。
⑵ 改变了零件的典型工艺路线。
⑶ 大大缩短新产品试制周期。
⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响。
⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？
答：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越来越多，常规传统工艺必然难以适应。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。
4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？举例说明.答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。
对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。
第二章
1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件? 答：超微量去除技术是实现超精密加工的关键，其难度比常规的大尺寸去除加工技术大的多，因为：工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。精度难以控制，工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就 1 越不易去除。
超精密加工按加工方法不同可以分为切削加工，磨料加工，特种加工和复合加工四类。
2.超精密加工对刀具材料有那些要求？
答：1）极高的硬度，极高的耐磨性，和极高的弹性模量，以保证刀具有很高的尺寸耐用度。2）刃口能磨得极其锋锐，即刃口半径ρ值很小，以实现超薄切削。3）刀刃无缺陷，切削是将刃形变制在被加工表面上，从而铸得超光滑的镜面。
4）与工件材料的抗粘结合性很好。化学亲和性很小，摩擦因数低，以得到极好的加工表面完整性。
3.单晶金刚石有哪些个主要晶面？
立方晶系的金刚石《单晶金刚石》主要有三个主要晶面，：即100.111.110晶面
4试述金刚石晶体的各向异性和不同晶面研磨时的好磨难磨方向。
答：金刚石具有很高的硬度。较高的导热系数，与有色金属间的摩擦因数低，开始氧化的温度较高等特性。这些都有利于超精密加工的进行，而且单晶金刚石可以研磨达到极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到这样锋锐，并且能长期切削而磨损很小，因此金刚石是理想的不能替代的超精密切削的刀具材料。《110晶面的磨削率最高，最易磨损，100晶面的磨削次之.111的磨削率最低，最不易磨损。
5试述金刚石晶体的激光定向原理和方法？
答：金刚石晶体的激光定向是利用金刚石在不同结晶方向上，因此晶体的结构不同，而对激光反射形成不同的衍射图像进行的激光晶体方向的原理，由氦氖激光管产生的激光束通过屏幕上的小孔射到金刚石表面，若被激光照射的金刚石使被测晶面与激光束相垂直时，激光被反射的图形即可知道被激光照射的晶面为何种晶面。
6.金刚石车刀的刀头形式有哪几种？各自有何特点？
答：刀头形式：金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃直接加工渡刃--修光刃的形式，修光刃有小圆弧修光刃，直线修光刃和圆弧修光刃之分。
7.典型的超精密机床有那些？
答：典型的超精密机床有~1.大型光学金刚石车床—LODTM。FG-OO超精密机床《德》。OAGM500大型超精密机床《英》4.AHNTO型高效专用车削，磨削超精密机床。
8.精密主轴不见有那几种形式？说明各自的优缺点。
答：空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升很小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小，缺点：空气轴承刚度低，承受载荷很小，由于超精密加工的切削力很小，所以空气轴承可以满足相关要求。
液体静压轴承的油温随着转速的升高而升高，温度升高将造成热变形，影响主轴精度。静压回油时将空气带入油源。形成微小气泡悬浮在油中，不易排除，因而降低了液体静压轴承的刚度和动特性。优点：回转精度高《0.1微米》刚度较高，转动平稳，无震动的特点。
9.超精密机床有哪几种总体布局形式？各自有何特点？
答：1）双半球空气轴承主轴，优点：球面具有自动调心，因此可以提高前后轴承的同心度，回转精度，缺点：电动机的转子直接与主轴刚性连接。所以电动机转子的回转精度将对主轴的回转精度产生影响。
2）径向-推力空气静压轴承主轴：1.可以提高前后轴承的同心度，从而保证主轴的回转精度，即使轴承发生少量旋转，也不会因和轴承咬住而损坏主轴。缺点：这种主轴要求所用的多孔石墨组织均匀，各处透气率相同，同时制造难度大。
3）球形-径向空气轴承主轴：同上，自动调心，保证同心度，回转精度。缺点：主轴的刚度和承载能力不高，4）立式--空气轴承主轴，主要用于大型超精密车床，以保证加工系统具有较高的刚度且便于装夹，其圆弧面的径向轴承起自动调心，提高精度作用。
10.简述超精密机床导轨的结构形式，并说明各自的优缺点。
答：1）液体静压导轨，优点：刚度高，承载能力大，直线运动精度高，且无爬行，运动平稳。缺点：导轨运动速度低。
2）空气静压导轨和气浮导轨，优点：它可以达到很高的直线运动精度，运动平稳，无爬行，且摩擦因数接近于0，不发热。
11.简述摩擦驱动的工作原理。
答：摩擦驱动装置原理：俩个摩擦轮均由静压轴承支承，可以无摩擦运动，上摩擦轮由弹簧压板在驱动杆上，当弹簧压板压力足够时，摩擦轮和驱动杆之间无相对滑动，直流电动机驱动下摩擦轮，靠摩擦力带动驱动杆做非常平稳的直线运动。
12.精密加工对微进给装置的性能有何要求？
答：1）精微进给和粗进给分开，以提高微位移的精度，分辨率和稳定性。2）运动部分必须是低摩擦和高稳定度以实现很高的重复精度。3）末级传动元件必须有很高的刚度，即夹持金刚石刀具必须是高刚度的。4）内部连接必须可靠，尽量采用整体结构或刚性连接，否则微量进给机构，很难实现很高的重复精度。5）工艺性好，容易制造。6）具有好的动特性，即既有高的频响。7）能实现微进给的自动控制。
第三章
1.精密和超精密磨料加工分为哪俩大类？各自有何特点
答：固结磨料加工：具有表面精度保持性好，研磨效率高的优点。2.游离磨料加工：优点是抛光面加工变质层和表面粗糙度值都很小，缺点：不易保持平面度。
2.试述精密磨削机理。
答：微刃的微切削作用：应用较小的修整导程和休整深度对砂轮实施精细休整，其效果等同于砂轮磨粒的粒度变细。2.微刃的等高切削作用3.微刃的滑挤，摩擦，抛光作用
3.分析超硬磨料砂轮修正方法的机理和特点。
答：超硬磨料砂轮磨削主要指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金，陶瓷，剥离，半导体材料及石材等高硬度，高脆性材料。
特点：1）磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工及实现自动化。2）削力小。，温度低，加工质量好，不烧伤，裂纹和组织变化。3）削率高。4）加工成本低
5.试述超精密磨削的磨削机理。
答：超精密磨削机理，理想磨削轨迹是从接触点开始至接触终点结束，但由于磨削系统存在一定的弹性，实际磨削轨迹与理想磨削轨迹发生偏离。
6.试述精密研磨与抛光的机理。
答：研磨加工机理：精密研磨属于游离磨粒切削加工是在刚性研具上注入磨料在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度2.抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘，或高速旋转的低弹性材料。抛光盘加抛光剂具有一定研磨性质的获得光滑表面的加工方法。
7.影响精密研磨抛光的主要工艺因素有哪些？
答：研磨方法：加工方式，运动，驱动方式。2.研具的材料，形状，表面状态。3.磨粒的种类，材质，形状，粒径4.加工液的水质，油质5加工参数的研磨速度，压力，时间，6.环境，温度，尘埃
8.试述各种非接触抛光的加工原理。
答：1.弹性发射加工：通过微粒子冲击工件，以原子级的加工单位去除工件材料，从而无损伤的技工表面2.浮动抛光：抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在二者之间的抛光液主动压流体状态，形成一层液膜，从而使工件在浮起状态下进行抛光3.动压浮离抛光：保持环中的工件浮离圆盘表面，由浮动间隙中的粉末颗粒对工件进行抛光4.非接触化学抛光：通过向抛光盘面供给化学抛光液，使其与被加工面做相对滑动，用抛光盘面来夹持被加工件面上产生的化学反应生成物。
第四章
1.电火花加工时，间隙液体介质的击穿机理？
答：通常所用的工作介质是煤油，水，皂化油水溶液及多种介质合成的专用工作液，用分光度计观察电火花加工过程中放电现象，显示放电时产生氧气，氢气泡的电离膨胀导致了间隙介质的击穿
2.电火花加工的基本要求？
答：材料的可加工性主要取决与材料的热学特性，如熔点，沸点，比热容，导热系数等。几乎与其力学性能《硬度，强度》无关。
3.电火花加工机床的自动进给系统与传统加工机床的自动进给系统有什么不同？为什么会引起这种不同？
答：电火花加工时，放电间隙很小，电蚀量放电间隙在瞬间都不是长值而在一定范围内随即变化，人工进给或恒速的“机动”进给很难满足要求，必须采用自动进给和调节装置。自动进给调节系统的作用是维持某一稳定的放电间隙。保证电火花加工正常而稳定的进行获得较好的加工效果。
4分析伺服参考电压对加工稳定性的影响。
答：脉冲电源又称为脉冲发生器，起作用是把220V或380V的50HZ工频交流电转换成一定形式的单向脉冲电流，供给电极放电间隙，产生火花所需要的能量来蚀除金属。
5.功率VDMOS开关式脉冲电源的特点。
答：VDMOS技术的发展，是高频大功率开关技术日趋成熟，为提高大功率MOS管功率晶体管脉冲电源的开关冲击性能，采用多管分组的方法来提高输出功率。
6.极间能量分配分析。
答：电源向放电通道释放的能量分配在阳极，阴极和放电通道上，能量分配系数的大小主要取决与被加工材料的特性，通过前面分析可知，电极主要通过高速运动粒子的轰击，光辐射，热辐射，三种形式得到能量，在一定的条件下，光辐射与热辐射起决定性的作用，电极表面局部得到高能，就能发生了融化，气化的相变过程，电极表面出现了微观相变区。
7．电火花加工时，油杯的作用？ 答：工作液循环过滤
第五章
1.电火花线切割加工的工艺和机理与电火花成形加工有那些相同点和不同点？
答：电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样都是基于电极间脉冲放电时电火花腐蚀原理，实现零部件的加工，所不同的是电火花切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的金属丝《钢丝，铜丝》作为工具电极，工件接照预定的轨迹运动，切割出所需的各种尺寸和形状。《基本原理》
1）需要制造复杂的成形电极。2）方便快捷的加工薄壁，宅槽，异型孔等复杂结构零件。3）一般采用精准规一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。4）由于采用移动的电极丝进行加工，单位长度损耗较小，从而对加工精度影响较小。5）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火。容易实现安全，无人操作。6）没有稳定的拉弧放 5 电状态。7）脉冲电源的加工电流较小，脉冲宽度较窄，属于中，精加工范畴。采用正极性加工方式。
2.线切割加工的生产率和脉冲电源的功率。输出电流大小等有关。用什么方法，标准来衡量和判断脉冲电源加工性能的好坏，《绝对性能和相对性能》？
答：受电极丝直径的限制《一般在0.08-0.025mm》脉冲电源的脉冲峰值电流不能太大，与此相反，由于工件具有一定厚度，欲维持稳定加工，放电峰值电流，又不能太小，否则加工将不稳定或者根本不能加工，放电峰值，电流一般在5-25A范围，为获得较高的加工精度系数小的表面粗糙度值，应控制单个脉冲能量，尽量减小脉冲宽度，一般在0.5-64ps，所以，总采用正极性加工方式。
3.电火花线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。
答：1.加工对象：使用与各种形式的冲裁模及挤压模，粉末合金模，塑压模，等带锥度的模具2.高硬度材料零件3.特殊形状零件4.加工电火花形成加工用的铜，钢钨，银钨合金等材料电极。
4.试论述线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。
答：切割速度，加工表面粗糙度，加工精度，电参数，对线切割加工工艺指标的影响最为主要，放电脉冲宽度增加，脉冲间隔减小脉冲电压幅值增加《电压增加》峰值电流增大《功效管增多》都会提高切割加工速度。但加工表面粗糙度和精度则会下降，反之则可改善加工精度和粗糙度。
第六章
1.电化学加工从加工原理上共分为多少类？从原理，机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为原子级的加工技术？
答：利用阳极金属的溶解作用去除材料2.利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工3.电化学加工与其他加工方法结合完成的电化学复合加工
由于加工精度一般不如电火花加工，一般不舍和与单间和小批量生产。不能发展成为原子级加工技术。
2.点解加工中的阳极和阴极与蓄电池中的正，负极有何区别？二者的电流方向相同么？ 答：以工件为阳极《接直流电源正极》，工具为阴极《接直流电源负极》
3.请分析阳极钝化现象在点解加工中及在电化学机械加工中的优缺点，电化学机械加工与纯电化学加工及纯机械加工各有什么优缺点？
答：在点解加工中，钝化膜缺点是阻止阳极溶解，优点是当侧面间隙大到一定程度后就基本保持不变，孔壁的锥度小，成形精度高。复合加工同上。
电解加工的特点：1）能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔。2）可以加工 6 高硬度，高强度和高韧性等难以切削加工的金属材料3）加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内应力和变形。适合加工易变形和薄壁零件。4）加工后的两件无毛刺和残余应力5）与其他加工方法相比生产率较高6）加工过程中工具电极不损耗。
缺点：1）加工精度不如电火花与超声波加工2）加工复杂型腔时，费用较高3）占地面积大，附属设备多，投资大。4）电解溶液的处理和回收有难度，有污染。
电化学机械复合加工优点：1）加工范围广，生产率高2）加工精度和表面质量优良3）机械磨具磨损小4）控制条件好，通过控制点参量实现自动控制5）成本低6）对机床精度要求低，腐蚀性小。
缺点：电化学机械复合加工需要增加一套电化学加工系统。如直流电源，循环装置等，另外，机床采取一定的防腐防锈措施。
第七章
1.试述激光加工中材料蚀除的微观物理过程。
答：1.材料对激光的吸收和能量转换。首先产生的是某些质点的过量能量然后碰撞产生热。2.材料的加热熔化，汽化，吸收激光能后，并转化为热能后，其温度升高，材料先气化然后才熔化蚀除。3.蚀除产物的抛出，由于瞬时急剧熔化，压力迅速增加，并产生爆炸冲击波，使金属蚀除物抛出。
2.激光与普通光相比有何特点？为什么激光可直接用于材料的蚀除加工，而普通光则不能？ 答：激光除具有普通光的共性，还具有单色性好，相干性好，和能量密度高等特性。拥有其他光源的光所难以达到的极高的单色性，光线的发散度小，相干性是区别激光和普通光源的重要特性
3.简述影响激光打孔质量的因数，并举例说明采用什么措施可以提高激光打孔的工艺质量？ 答：1）光打孔工艺规律：若激光照射能量大，照射时间长，工件表面所获得的能量多，则所加工的孔大而深。但时间过长，不仅损耗大，加工面积变大，使得能量密度降低，精度降低。
2）聚焦与发散角：发散角小的激光束，经短焦距聚焦后可以获得较高的功率，穿透力大，不仅深而且锥度小，要设法减小激光的发散角，并尽可能采用短焦距加工。但短焦距不适合加工深孔。
3）焦点的位置：当焦点的位置何地时，通过工件表面的光斑面积很大，若提高焦点位置，由于光斑直径变小，能量密度增加，孔的深度得到加深。
4）光斑内能量的分布：激光束经聚焦后光斑内各部分的光强是不同的，若光强以焦点中心对称分布。称为基模光束。这时光强最大，打出的孔是圆形的。
5）激光照射次数：激光束照射一次，加工深度大约为孔径的五倍左右，但如多次加工后，加工可以大大增加《比例接近20：1》但多次加工后加工量将逐渐减小。
6）工件材料。工件的热学物理常数对加工有有影响。如熔点沸点，导热系数高的难以加工，另工件表面粗糙度值越小，其吸收率就越低，加工出的深度状态明显。
4.激光切割，激光焊接和激光处理的原理有何不同？
答：激光切割：是利用经焦距的高功率激光照射工件，在超过阀值高功率的前提下，由此引起材料熔化和汽化，形成孔洞，光束移动仅可行切缝。
焊接过程属于传导焊接。即激光辐照加工工件表面，产生的热量通过热传导向内部传递，通过控制在工件上形成一定深度的熔池，而表面又无明显的气化。
激光相变硬化的原理：激光相变硬化是利用激光束作热源照射待强化的工件表面，使工件表层材料产生相变或熔化，随着激光束离开工件表面，工件表面的热量迅速向内部传递，形成极高冷却速度，使表面硬化，从而提高工件表面的耐磨性，腐蚀性，疲劳强度。
5.常用的激光器有那些？各有何特点？并说明其各自的应用范围。
答：红宝石激光器：机械强度大，能够承受高功率密度，寿命长，大能量单模输出。主要用于激光打孔。
掺钕钇铝石榴晶体激光器：量子效率高，辐射截面大，良好的热稳定性，热导率高，热膨胀系数小，用于打孔，焊接，热处理，打标记，书写，动平衡。
钕玻璃激光器：高功率激光，制造的零件工作物质形状，尺寸有较大的自由度。氦-氖激光器：频率稳定性好，寿命长，价格低。适用于全息照相，准直测量和激光干涉测量。
第八章
1.超声波加工设备的进给系统有何特点？超声波加工时，工具系统的振动有何特点？ 答：超声波的机械振动经变幅杆放大后传递给工具，使磨料和工作液以一定的能量冲击工件，加工出需要的尺寸和形状。
超声波加工时并不是整个变幅杆和工具都在作上下高频振动和低频或工频振动的概念完全不一样。超声波在金属棒内主要以纵波形式传播，引起杆内各点沿波的前进方向，一般接正弦规律在原地作往复振动，并以声速传导到工具端面，使工具端面作超声波振动
2为什么超声波加工技术特别适合于加工硬脆材料？
答：空化作用：是指当工具端面以很大的加速度离开工具表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在工作液体内形成很多微空腔。促使工作液钻入被加工工作表面材料的微裂纹处，当工具端面以很大加速度接近工件表面时，空腔闭合引起极强冲击波，加速了磨料对表面的破碎作用。
综上所述：超声波加工是磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用，其中磨粒撞击作用是主要的，由此不难理解，超声波加工特别适合加工硬脆材料。
3试举例说明超声波在工业，农业或其他行业中的应用情况。
答：1.超声波加工型腔，型孔，具有精度高表面质量好的优点.2.切割脆硬的半导体材料3.超声波就清洗，精密零件中的细小孔，窄缝夹缝中的脏物。4超声波焊接，电子电器元件和集成电路的接引线，包装线。5.超声波镀锡，挂银及涂覆熔化的金属薄层。
第九章
1.何谓电子束加工？试说明电子束加工的分类，特点及应用范围。
答：电子束加工是在真空条件下，利用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的极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使被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，从而加工目的。电子束加工分为电子束热加工和电子束非热加工，特点：1.加工面积小2.电子束能量密度高3.能量密度高，而且能量利用率可达百分之九十以上，因而生产率高4.可以通过磁场或电场对电子束的强度位置，聚焦进行控制，从而实现自动化5.由于在真空中进行，因而污染小，加工表面不氧化6.电子束加工因需要一套专用设备，所以费用昂贵。
应用：1.电子束打孔，在航天，电子，化纤及制革上应用2.电子束可焊接的材料范围广，有利于焊接熔点更高的金属和活泼金属。3.电子束热处理4.电子束曝光。
2.试述离子束加工的基本原理和应用范围，并比较它与电子束技工的优缺点。
答：离子束加工是利用离子束对材料进行成形或表面改进的方法。在真空条件下，将由离子源产生的离子。经过加速，投射到材料表面，产生溅射和注入效应。它是靠微观的机械撞击能量束加工的。
主要应用在：利用离子撞击和溅射效应的离子束刻蚀，离子溅射镀膜和离子镀，以及离子注入效应的离子注入。相比较电子束加工，便宜。
第十章
1.试述超高压水射流切割技术的原理和特点。
答：超高压水射流本身具有较高的刚性，在于工件发生碰撞时会产生极高的冲击动压和涡流。从微观上看：相对于射流平均速度存在着超高速区与低速区。表面虽为圆柱形，而内部实际存在着刚性高和刚性低的部分。刚性高的宏观上起到快速碶劈作用，而低刚度部分碶吸屑，排屑作用，俩者结合，正好像锯刀一样，切割材料。
超高压水射流切割具有切缝窄，切口平整，无热变形，无边缘毛刺，切割速度快，效率高，加工成本低，无尘，无味，无毒，无火花，振动小，噪声低等特点。尤其适合于恶劣的工作环境和防燥要求的危险环境工作。
2.试述纯水高压水切割与磨料高压水切割之间的异同及应用。
答：纯水切割喷嘴用于切割密度较小，硬度较低的非金属软质材料，喷嘴内孔的直径范围为0.08-0.5mm，切割喷嘴的直径范围为0.5-1.65mm。
3.试述往复式增压器的工作原理。
答：增压器交替往复运动，不断输出超高压水，直至达到切割工艺要求的水压，即可开始加工。
4.试述影响超高压水射流切割速度，切割精度的因素。
答：影响超高压水射流切割深度的工艺因数较多，包括射流的工作介质，喷射的压力，作用面积，切割时间，工件的材质，以及喷嘴离工件表面的距离等。
切割速度与被加工的材料性质有关，并与射流的功率或压力成正比，与切割速度和工件厚度成反比
第十一章
1.在等离子体加工过程中，为什么可以获得极高的能量密度？
答：等离子体具有极高的能量密度，其原有有以下三个方面：1.机械压缩效应，电弧在被迫通过喷嘴喷出时，通道对电弧产生机械压缩作用2.热收缩效应。喷嘴的内部通入冷却水。喷嘴内壁受到冷却，温度降低，靠近内壁的气体电离度急剧下降，使电流的有效截面积缩小，电流密度大大增加3.磁收缩效应。由于电弧电流周围磁场的作用，迫使电弧产生强烈的收缩作用，使电弧变得更细，电弧区中心的电流密度更大，使电弧更稳定。
以上三种压缩效应的综合作用下，等离子体的能量高度集中，电流密度，等离子体电弧的温度都很高。
2.在挤压洐磨技术有那些特点？举例说明其实际应用情况。
答：挤压洐磨的工艺特点：1.使用范围广，几乎能加工所有的金属材料，同时也能加工陶瓷，硬塑料等2.加工效果好3.加工效率高4.加工精度高
应用与边缘光整，倒圆角，去毛刺，抛光和少量的表面材料去除，3.说明磨料喷射加工的过程中，影响加工质量的因数主要有那些？
答：磨料喷射加工是利用磨料与压缩气体混合后经过喷嘴形成的高速束流，通过对工件的高速冲击和抛磨作用来去除工件上多余的材料，达到加工目的。
加工的设备主要包括1.储藏，混合和载运磨料装置2.工作室3.粉尘集收器4.干燥气体供应装置。
4在磁性磨料研磨加工过程中，影响加工质量的因素主要有哪些？ 答：1.强度的影响2.加工间隙的影响3.磁极形状的影响。
5.光刻加工技术的基本过程通常包括哪些步骤？如何提高其加工精度？ 答：1.涂胶2。曝光3.显影4.腐蚀5.去胶
6如何理解纳米级加工的物理实质？
答：欲得到1nm的加工精度，加工的最小单位必然在亚微米级。由于原子间的距离为0.1-0.3nm，纳米级加工实际上以及到了加工精度的极限。
第三篇：特种加工课后习题答案
《特种加工》习题解答 概 论
1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反” 有哪些事例是“坏事有时变为好事”
答:这种事例还是很多的.以“物极必反”来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.以“坏事变好事”来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是“坏事变好事”的实例.2.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: ⑴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”.3.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差别)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.第二章 电火花加工
1.两金属在(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.2.有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源 在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源(提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么)如提示所述,在不需要“极性效应”,不需要考虑电极损耗率等的情况下,可以直接用220V的50HZ交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等.不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过大.如需精规准对磨或跑合,则可在交流工频电源上并联RC电路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到两个工件上.在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削,电火花切割,下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削.由于工具电极高速转动,所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件.最好是经调压变压器降压到5-100V再整流供磨削之用,一则可以调节电压或电流,二则和220V交流电源隔离,以保障人身避免触电的危险.3.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.4.电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同 工具电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动 加工内螺纹时为什么不会“乱扣” 用铜螺杆做工具电极,在内孔中用平动法加工内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同
答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会“乱扣”,是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”.在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动,其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线 粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同 脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m /V
6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-1
7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如: 极 性 脉 宽 脉 间 峰值 电流 加工 余量
加工后表面粗糙度 时 间
粗加工(可不加抬刀)负 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 约30min 中加工(加抬刀)负 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min 答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会“乱扣”,是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”.在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动,其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线 粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同 脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m /V
6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-1
7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如: 极 性 脉 宽 脉 间 峰值 电流 加工 余量
加工后表面粗糙度 时 间
粗加工(可不加抬刀)负 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 约30min 中加工(加抬刀)负 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min
第三章 电火花线切割加工
1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)
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.2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率 试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率
答:设脉冲电源的空载电压为100V ,加工时火花放电间隙的维持电压为25V则消耗在晶体管限流电阻上的电压为 100-25=75V,由此可以算出电能利用率: 有用能量:输入能量=25:100=1:4=25% 能量的消耗率为: 损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75% 可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上.3.设计一个测量,绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法(提示:使线切割等速进给,由欠跟踪到过跟踪).答:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给).线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度人为放慢,处于“欠进给”状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,“过进给”时,则放电间隙偏小.测绘间隙蚀除特性曲线时,利用“改变预置进给速度”来改变放电间隙的大小.实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小.为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不用线切割机床的“自动档”(伺服)进给,而采用“人工档”(等速进给)进给功能.最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于“欠跟踪”的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大.当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停止进给,并事先作好记录.在曲线最高点B只右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心.4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同 与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同
答:一般线切割机床的进给的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经一定时间例如30s后仍不能自动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256 mm),如仍不能消除短路,则自动停止进给或同时报警,这与电火花成型加工机床遇短路即退回不一样.上述无短路回退功能的线切割机床的进给特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即工具电极(钼丝)的进给速度 vd没有负值.即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不象电火花成型加工机床那样短路后将以较高的速度vd0回退),所以进给调节特性曲线的左下部为窄小矩形,即放电间隙较小时,进给速度vd《0,一旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退.5.设计一个测量,绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上做空载模拟实验.用可调的的直流电源模拟火花间隙的平均电压).答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解.线切割机床的进给速度vd是由火花放电间隙的平均电压ue来决定的.ue越大,vd亦大,ue小vd也小, ue=0,vd=0或等速回退.为此可以用“模拟法”来测绘线切割加工机床的进给调解特性曲线.具体的的方法是:使线切割机床处于加工状态,可不开丝筒,不开高频电源,但应使工作台处于“人工”等速进给状态.此时工作台进给的“取样电压”,并不是来自火花放电间隙的平均电压ue(ue再经电阻分压成10~12v的电压,经“变频调节”电位器送至“压—频”(u-f)转换器,将此低电压u转换成进给脉冲,频率为f,另工作台进给),而是由+12V的外加电压,经“变频调节”电位器调压输入至 “压—频”(u-f)转换器.低电压0V相当于间隙短路,最高10~12V相当于间隙开路状态.可以将此电压由低向高调节,例如0V,2V,4V,6V,8V,10V……直至12V,模拟不同的ue.记录下每种不同电压时的工作台进给速度(可以从控制器面板数显表上测得),然后即可绘制出进给调节特性曲线.6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.(俯视图)切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为: BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)……
第四章
电化学加工
1．从原理和机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为“纳米级加工”或“原子级加工”技术？原则上要采用哪些措施才能实现？
答：由于电化学加工从机理上看，是通过电极表面逐层地原子或分子的电子交换，使之在电解液中“阳极溶解”而被去除来实现加工的，可以控制微量、极薄层“切削”去除。因此，电化学加工有可能发展成为纳米级加工或原子级的精密、微细加工。但是真的要实现它，从技术上讲还有相当难度。主要是由于电化学加工的实质是实现选择性阳极溶解或选择性阴极沉积，只要能把这种溶解或沉积的大小、方向控制到原子级上就可以了。但是由于它们的影响因素太多，如温度、成分、浓度、材料性能、电流、电压等，故综合控制起来还很不容易。
2．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Cu 2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu 2+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。
3．原电池、微电池、干电池、蓄电池中的正极和负极，与电解加工中的阳极和阴极有何区别？两者的电流（或电子流）方向有何区别？
答：原电池、微电池、干电池和蓄电池中的正极，一般都是较不活泼的金属或导电体，而其负极，则为较活泼的金属。例如干电池，正极为不活泼的石墨（碳）棒，负极为活泼金属锌，蓄电池的正极是不活泼的铅。金属与导电液体形成的微电池中的正极往往是不活泼的碳原子或杂质。两种活泼程度不同的金属（导电体）在导电溶液中发生电化学反应能产生电位差，电位较正的称为“正极”，流出电流（流入电子流），电位较低的流入电流（流出电子流）。电解加工时人为地外部加以电源，接电源正极称阳极，接电源负极的称阴极，阳极表面流出电流（流入电子流），阴极表面流入电流（流出电子流），两者的方向仍一致，见图4-1。
4．举例说明电极电位理论在电解加工中有什么具体应用？
答：电极电位理论在研究、分析电解加工中有很重要的作用，具体应用在：
1）分析电极上电化学反应的产物
在电解加工时，在阴阳两极都有电化学反应，可能参与反应的有电极金属材料、电解液中的有效成分以及水的电离产物H +、OH。但真正能在电极上完成电化学反应的是什么？则需要应用电极电位理论加以分析判断。即：在阳极上，只有电极电位最“－”的离子才能参与反应。
2）估计某种金属材料电解加工的质量和可加工性
每一种金属材料都是由不同元素所组成（真正由单一元素组成的材料极少），而在电解加工时，人们希望阳极金属的电解过程是均匀的。只有这样，加工表面的粗糙度值才会比较好，加工过程才能平稳。如果阳极金属材料的组成元素其电极电位相差很大，则在电解加工中会由于一些元素的电极电位较“＋”，而不能及时溶解，使加工表面形成一些凸出点，造成加工表面粗糙度值增大。更为严重的是这种凸出的质点会造成加工过程的短路、烧损电极，甚至使加工无法进行。例如铸铁和高碳钢中有C及Fe 3C存在，它们的电极电位高达+0.37V，而Fe/Fe 2+的电极电位仅为－0.59V，因 此C及Fe 3C在电解加工中几乎无法被阳极溶解而最终形成凸出质点，从而造成铸铁、高碳钢甚至渗碳钢的电解加工可加工性很差。
5．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。
6．在厚度为 64mm的低碳钢钢板上用电解加工方法加工通孔，已知阴极直径24mm，端面平衡间隙∆ b＝0.2mm。求：（1）当阴极侧面不绝缘时，加工出的通孔在钢板上表面及下表面其孔径各是多少？（2）当阴极工具侧面绝缘，且阴极侧面工作圈高度 b=1mm 时，所加工出的孔径是多少？
7．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。
8．电解加工时，何谓电流效率？它与电能利用率有何不同？如果用 12V 的直流电源(如汽车蓄电池)作电解加工，电路中串联一个滑杆电阻来调节电解加工时的电压和电流(例如调到两极间隙电压为
8V)，问：这样是否会降低电解加工时的电流效率？为什么？
答：电解加工时的电流效率是指按照法拉第电解定律所计算出的理论金属蚀除量与实际金属蚀除量之比。由于在电解加工阳极溶解的同时，还会出现如析氧等副反应，因此电解加工时电流效率一般小于 1。
电能利用率是指电源输入的总能量在电解加工中用了多少，在其它方面（如线路损耗）又用了多少。如题所示，利用滑杆电阻可以调节电解加工时的输入电流、电压，而滑杆电阻本身产生的热损耗与电解加工无关。滑杆电阻的热损耗愈大，电能利用率愈低。而经过滑杆电阻调节电压、电流之后进行电解加工时，它的电流效率并没有变化，仍然是按照法拉第电解定律计算，与其它因素无关。
9．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。
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”）。
10．如何用电极间隙的理论进行电解加工阴极工具的设计？
答：电解加工时的蚀除速度应遵循双曲线规律，即 a ∆ = C。对平板电极而言，当电极进给速度与阳极蚀除速度相等时，电极间隙相对平衡不变，称为端面平衡间隙。对于曲面电极各法线方向的平衡间隙等于：
第五章 激光打印
1.激光为什么比普通光有更大的加工瞬时能量和功率密度 为什么称它为“激”光
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.其所以称之为“激光”,是因为激光器中的工作物质吸收某一波长的光能,达到粒子数反转之后,再受到这一波长的光照后,就会瞬时受激,产生跃迁,并发出与此波长相同的激光.2.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.3.固体,气体等不同激光器的能量转换过程是否相同 如不相同,则具体有何不同
答:并不完全相同.固体激光器有由电能点燃氙灯等强光源(光泵),将电能转换为能使激光器吸收的一般光,到一定程度后发出激光.而气体激光器则直接由电激励激光物质,例如二氧化碳分子,使之连续产生激光.4.不同波长的红外线,红光,绿光,紫光,紫外线光能转换为热能的效率有何不同
答:不同波长,频率的光所含的能量E=hv,其中v为光的频率,h为普朗克常数.可见光所含的能量和其频率成正比.但照射到物体上后光能转换成热能的大小,即光能转换的频率,却随波长(频率)和物体对该光波的吸收率不同而不同.例如红光或红外线照射到人体皮肤上,人们感觉到远比绿光,紫光更温暖,因为皮肤吸收红光的效率远比其他广博为高.同样激光打孔,切割时,影响光能转换为热能效率的因素,除材料对该光波的吸收率外,还有反射率也起很大作用,因此很难加工反射率很高的光洁镜面.5.从激光产生的原理来思考,分析,它以后如何被逐步应用于精密测量,加工,表面热处理,甚至激光信息存储,激光通信,激光计算机等技术领域的 这些应用的共同技术基础是什么 可以从中获得哪些启迪
答:激光之所以能广泛应用于上述高,新技术中,主要是基于它的一系列固有的特点,例如单色性,相干性,方向性极好,瞬时功率,能量密度极大等技术基础.以激光通信为例,由于光的频率高,波长短,发射角小,故具有下列优点:(1)信息容量大,传送路数多.因为信息容量和信息道的带宽成正比.带宽愈宽容量愈大.光波的频率极高,约可容纳100亿个通话线路;若每个电视台占用10MHZ带宽,则可同时播送1000万套电视节目而互不干扰.这是过去任何一种通信系统所不能达到的巨大通信容量.(2)通信距离远,保密性能好.由天线发射的波束,其发散角和λ∕D成正比(λ为波长,D为天线直径).所以波长愈短,天线愈大,发射就愈小.例如,对于波长为1 m的光波,若用直径20cm的透镜(就是激光的发射天线),那么发射角就只是1.1,而对于微波来说,即使使用庞大的天线,发射角仍有几度.由于激光束发射角很小,能量集中在狭小的范围内,以此可以把信息传送到很远的距离.这对空间通信,宇宙通信有重要的意义.激光束不仅发射角小,而且可以采用不可见光,因此敌人不易从中截获,保密性能好.(3)结构轻便,设备经济.由于激光的发散角小,方向性好,光通信所需的发射天线和接收天线都可以做得很小.一般天线直径为几十厘米,重量不过几公斤.而功能类似的微波天线,重量以十吨,百吨计.激光电视与普通电视相比,后者存在着屏幕小,亮度低,设备庞大等缺点.而激光电视则:(1)摄像时无需外部照明,免除了庞大的照明设备,因而轻便,激动,还可以拍摄完全处于黑暗中的景物.以其狭窄的光束迅速扫描,即使在黑暗中也难于觉察.若采用不可见的紫外光或红外光,则肉眼根本无法发现,保密性极高.(2)激光摄像无需成像光学系统.物体不管多远,都在焦点上.其有效范围仅受短距离的视觉和长距离的信号功率的限制.至于显示过程,在普通电视中,传递的电视图象显示在显象管的荧光屏上.而在激光电视中,图象可以通过显示器在普通的电影屏幕上.由于激光具有很高的亮度,所以激光电视图象的亮度很高,可以在白天普通的房子里观看,不需要暗室设备.(3)激光显示不需要在真空条件下工作,显示图象的屏幕单独摆在大气空间,这样电视图象就可以放得很大.根据现有水平,图象面积可达3×4m 甚至更大.看电视和看电影一样.这是激光电视的一个重要特色.由于激光束很平行,激光显示的清晰度可以做得比较高.由于激光的颜色很纯,因而所显示图象色彩鲜艳.以上给人的启迪是:任何一种物理化学现象,只要有它一定的与众不同的特点,就有可能发展成为一种有用的新技术,所谓天生其物,比有其用.第六章 电子束和离子束加工
1.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.2.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.3.子束,离子束,激光束三者相比,哪种束流和相应的加工工艺能聚焦得更细 最细的焦点直径大约是多少
答:激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长.波长为0.69 m的红色激光,聚焦的光斑直径很难小于1 m,因为聚焦透镜有像差等误差.二氧化碳气体激光器发光1.06 m的红外激光,其焦点光斑直径更大.波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点,常用于精密,微细加工.电子束最佳时可获得0.25 m的聚焦直径.可用于制作大规模集成电路的光刻.如果用波长很短的X光射线(波长为10-9-10-10,即1-0.1nm),可得到0.1 m左右的聚焦直径.4.电子束加工装置和示波器,电视机的原理有何异同之处
答:它们都有一个电子枪用来发射电子,使电子奔向高电压的正极,而后再用线圈(电磁透镜)进行聚焦,用电场进行偏转,控制扫描出图形来.只不过电子束加工装置的功率较大,而示波器,电视机的功率较小而已.彩色电视机因有红,蓝,黄三种基本色,故需有三个电子枪,结构和控制更为复杂.第七章 超声加工
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.2.一共振频率为25KHZ的磁致伸缩型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.01mm,试计算该点最大速度和最大加速度.它是重力加速度g的多少倍 如果是共振频率为50KHZ的压电陶瓷型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.005mm,则最大速度和加速度又是多少
答:按教材中超声振动时的最大速度Vmax和最大加速度amax计算公式 Vmax=wA=2πfA=2π×25000×0.01=1570.8mm/s=1.57m/s, amax=w A=4π ×25000 ×0.01=246.74×106mm/s =246740m/s , 是地心加速度g=9.8m/s 的25000倍.如果共振频率增加为一倍f=50KHZ,振幅减小成一半A=0.005mm,则 Vmax=1.57×2/2=1.57mm/s, amax=246740×4/2=493480m/s , 是地心加速度g的5000倍.3.试判断超声加工时:(1)工具整体在作超声振动;(2)只有工具端面在作超声振动;(3)工具各个横截面都在作超声振动,单个截面同一时间的振幅并不一样;(4)工具各个横截面依次都在作“原地踏步”式的振动.以上各点,哪种说法最确切 有无更确切的说法
答:以上说法中,(3)比较确切,超声波在工具(变幅杆)内传递时,各个横截面都在作超声振动,单个截面在同一时间的振幅不一样,有的截面始终为零(如固定超声系统的驻波点),有的有时振幅最大,如工具端面的加工点.最确切的说法是,应按教材中的超声波在固体中的传播过程,各质点都在传播方向上振动,但传到端面后波在反射,两者的合成运动才是各质点的实际运动.4.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.第八章 快速成型加工
1.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.2.试对常用的快速成型工艺作一优缺点比较.答:下表是4种快速成形工艺的综合比较.几种最常用的快速成形工艺优缺点比较 有关指标 工 艺 精 度 表面 质量 材料 价格 材料 利用率 运行成本 生产 效率 设备费用 市场占有率 % 液相固化SL法 好 优 较贵
接近100% 较高 高 较贵 70 粉末烧结SLS法 一般 一般 较贵
接近100% 较高 一般 较贵 10 纸片叠层LOM法 一般 较差 较便宜 较差 较低 高 较便宜 7 熔丝堆积FDM法 较差 较差 较贵 接近一般 较低 较便宜 6 第九章 其它特种加工
试列表归纳,比较本章中各种特种加工方法的优缺点和适用范围.答: 优点 缺点 适用范围 化学铣削加工
可大面积多工件同时加工 不易加工深孔,型孔
航空航天零件减薄,去毛刺 光化学腐蚀加工
可刻蚀精度的文字图案 刻蚀深度有限
用于相片制版,刻蚀精细的网孔图案 等离子体加工
可高速切割难加工材料 切割精度较差,割缝较宽 切割,下料各种难加工金属 挤压研磨
可去除内(外)表面的毛刺和改善表面质量 只是表面加工,不能改变尺寸 表面光整加工 水射流切割
可对任何材料切割下料,加工速度高,无毛刺,无残余应力 切缝较宽,尺寸精度较差
适用于石材,钢筋,水泥板等切削 磁性磨料研磨
可无应力表面光整加工 去除量小,生产率较低 精密零件的表面光整加工
2.如何能提高化学刻蚀加工和光化学腐蚀加工的精密度(分辨率)答:在腐蚀液中加入保护剂等添加剂,以减小“钻蚀”,详见教材有关章节.3.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.4.人们日常工作和日常生活中,有哪些物品,商品(包括工艺美术品等),是由本书所述的特种加工方法制造的
答:很多家电的外壳,内部构件,如电视机,照相机,洗衣机等的模具都是由电火花,线切割等很多方法制造的.汽车,门窗,建筑用的铝材型品都是电火花,线切割加工的拉伸,挤压模具,又经过挤压抛光后拉制的.有些金黄色的手表壳,手链都是离子镀覆的氮化钛.有些太阳眼镜是离子镀覆的反光层.珍珠项链等采用超声钻孔,金银首饰厂用超声清洗首饰.电动剃须刀的网罩是电铸的产物,手表中宝石轴承小孔都是经过激光打孔而后又用超声研磨的.诸如此类,不胜枚举.爪牙侧面 穿丝孔 数控回转台
第四篇：特种加工习题及解答-示范
1、什么叫特种加工？它包括哪些加工方法？
特种加工是有别于传统机械加工方法的非传统加工方法，也称电加工。从广义上来说，特种加工是指那些不需要用比工件更硬的工具，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、声能、光能等来除去工件上的多余部分，以达到一定的形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。
它包括电火花成形加工、电火花线切割加工、电解加工、电化学抛光、电解磨削、电铸、化学蚀刻、超声波加工、激光加工等。
2、电火花加工的放电本质大致包括哪几个阶段？（1）介质击穿和通道形成；（2）能量转换、分布与传递；（3）电极材料的抛出；（4）极间介质的消电离。
3、电火花能用于尺寸加工，需要具有哪些条件？（1）工件和工具电极之间必须保持一定的间隙；（2）火花放电必须是脉冲性的、间隙性的；
（3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行；（4）火花放电必须具有足够能量。
4、电火花表面强化有何特点？与电火花成形加工有何区别？
特点：电极在工件表面一边上下振动，一边相对移动，每一次振动都和工件接触一次；主要用于模具刃口、刀具刃具表面的强化和镀覆。表面强化：与工件接触；不去除材料；在空气中进行。成形加工：不与工件接触；去除材料；在液体中进行。
5、电火花加工有哪些特点？具体用于模具行业中的哪些方面？
（1）可以加工任何硬、脆、韧及高熔点的导电材料，在一定条件下还可以加工办导电和非导电材料；
（2）加工时工具电极与工件不接触；
（3）脉冲放电的持续时间短，放电时产生的热量传散范围小，工件表面的热影响区也很小；
（4）可以在同一台机床上连续进行粗、中、精及精微加工；（5）直接利用电能进行加工，便于实现自动化。具体用于电火花成形及电火花线切割。
6、什么叫极性效应？对电火花加工有何影响？对电源有何要求？
极性效应是指在电火花加工过程中，由于极性不同而发生蚀除速度不一样的现象。
影响： ①脉冲长，负极损耗大； ②工件接负极，负极性加工； ③脉冲短，正极损耗大； ④工件接正极，正极性加工。
电火花成形加工必须采用单向脉冲电源
（1）有足够的脉冲放电能量，否则金属只能发热而不能瞬时熔化和汽化；（2）所产生的脉冲应该是单向脉冲，以便利用极性效应，提高加工速度和减少工具电极损耗；
（3）脉冲主要参数能在一个较宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工需要；（4）在粗、中、精规准下都有一定的加工速度和较低的电极损耗；
（5）脉冲电压的前沿要陡，后沿也不能延续太长，以利于稳定单脉冲放电能量和提高脉冲放电频率；
（6）性能稳定可靠，操作简单，维修方便。
7、什么叫正极性加工，什么叫负极性加工？
我们把工件接脉冲电源正极时的加工称之为“正极性”加工；工件接负极时则称为“负极性”加工。
8、何为电规准？加工过程中为什么要进行电规准的转换？
电规准是指电火花加工过程中一组电参数，如电压、电流、电容等。（一组配合好的电参数）
为了提高生产率和降低工具电极损耗，并且获得符合要求的形腔表面质量和精度，应该在电火花加工过程中合理选用电规准，并及时进行转换。
9、了解高低压复合脉冲电源的工作原理及适用范围？
所谓高低压复合脉冲，就是在每个工作脉冲电压（60~80V）波形上再叠加一个小能量的高压脉冲（300V左右），使极间介电液先被高压击穿引燃，然后低压进行放电加工。这样就可以大大提高脉冲利用率，并使放电间隙增大，改善排屑条件，提高加工稳定性。
10、了解自动调节系统的调节原理？ 间隙过大要变小，挡板上下，电极下移
11、石墨电极采用镶拼式结构制造时应注意些什么？ 采用同一牌号，方向性一致，镶拼缝隙要贴合紧密。
12、电火花线切割加工有何特点？最适合加工何种模具？（1）不需要制造复杂的成形电极；
（2）工件材料被蚀除的量很少，这不仅有助于提高加工速度，而且加工下来的材料还可以再利用；
（3）能够方便地加工各种复杂的精密零件，包括各种微槽和窄缝；
（4）由于采用移动的细长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的丝径损耗较小，因而丝径损耗对一般中小模具加工影响不大，有助于电火花线切割加工精度控制在±0.01mm以内；
（5）电火花线切割一般采用精规准一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。
最适合加工冷冲模（以及缝，通孔）
13、线切割加工中用何种极性加工？为什么? 极性不变，正极性。
因为线电极细，为了防止其断裂，采用正极性损耗小，效率高。
14、什么叫快走丝，什么叫慢走丝？各有什么特点？
电极丝移动速度7~10m/s为快走丝，电极丝移动速度在4m/min以下为慢走丝。快走丝采用浇注式供液方式，有利于电蚀物排出，可快速冷却，电极丝可以反复使用。
慢走丝采用浸泡式供液方式，低速单向，加工精度和表面质量高，加工稳定性高。
16、什么叫特种加工？它包括哪些加工方法？
特种加工是有别于传统机械加工方法的非传统加工方法，也称电加工。从广义上来说，特种加工是指那些不需要用比工件更硬的工具，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、声能、光能等来除去工件上的多余部分，以达到一定的形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。
它包括电火花成形加工、电火花线切割加工、电解加工、电化学抛光、电解磨削、电铸、化学蚀刻、超声波加工、激光加工等。
17、电火花加工的放电本质大致包括哪几个阶段？（1）介质击穿和通道形成；（2）能量转换、分布与传递；（3）电极材料的抛出；（4）极间介质的消电离。
18、电火花能用于尺寸加工，需要具有哪些条件？（1）工件和工具电极之间必须保持一定的间隙；（2）火花放电必须是脉冲性的、间隙性的；（3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行；（4）火花放电必须具有足够能量。
19、电火花表面强化有何特点？与电火花成形加工有何区别？
特点：电极在工件表面一边上下振动，一边相对移动，每一次振动都和工件接触一次；主要用于模具刃口、刀具刃具表面的强化和镀覆。表面强化：与工件接触；不去除材料；在空气中进行。成形加工：不与工件接触；去除材料；在液体中进行。
20、电火花加工有哪些特点？具体用于模具行业中的哪些方面？
（1）可以加工任何硬、脆、韧及高熔点的导电材料，在一定条件下还可以加工办导电和非导电材料；
（2）加工时工具电极与工件不接触；
（3）脉冲放电的持续时间短，放电时产生的热量传散范围小，工件表面的热影响区也很小；
（4）可以在同一台机床上连续进行粗、中、精及精微加工；（5）直接利用电能进行加工，便于实现自动化。具体用于电火花成形及电火花线切割。
21、什么叫极性效应？对电火花加工有何影响？对电源有何要求？
极性效应是指在电火花加工过程中，由于极性不同而发生蚀除速度不一样的现象。
影响： ①脉冲长，负极损耗大； ②工件接负极，负极性加工； ③脉冲短，正极损耗大； ④工件接正极，正极性加工。
电火花成形加工必须采用单向脉冲电源
（1）有足够的脉冲放电能量，否则金属只能发热而不能瞬时熔化和汽化；（2）所产生的脉冲应该是单向脉冲，以便利用极性效应，提高加工速度和减少工具电极损耗；
（3）脉冲主要参数能在一个较宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工需要；（4）在粗、中、精规准下都有一定的加工速度和较低的电极损耗；
（5）脉冲电压的前沿要陡，后沿也不能延续太长，以利于稳定单脉冲放电能量和提高脉冲放电频率；
（6）性能稳定可靠，操作简单，维修方便。
14、什么叫正极性加工，什么叫负极性加工？
我们把工件接脉冲电源正极时的加工称之为“正极性”加工；工件接负极时则称为“负极性”加工。
15、何为电规准？加工过程中为什么要进行电规准的转换？
电规准是指电火花加工过程中一组电参数，如电压、电流、电容等。（一组配合好的电参数）
为了提高生产率和降低工具电极损耗，并且获得符合要求的形腔表面质量和精度，应该在电火花加工过程中合理选用电规准，并及时进行转换。
16、了解高低压复合脉冲电源的工作原理及适用范围？
所谓高低压复合脉冲，就是在每个工作脉冲电压（60~80V）波形上再叠加一个小能量的高压脉冲（300V左右），使极间介电液先被高压击穿引燃，然后低压进行放电加工。这样就可以大大提高脉冲利用率，并使放电间隙增大，改善排屑条件，提高加工稳定性。
17、了解自动调节系统的调节原理？ 间隙过大要变小，挡板上下，电极下移
19、电火花线切割加工有何特点？最适合加工何种模具？（1）不需要制造复杂的成形电极；
（2）工件材料被蚀除的量很少，这不仅有助于提高加工速度，而且加工下来的材料还可以再利用；
（3）能够方便地加工各种复杂的精密零件，包括各种微槽和窄缝；
（4）由于采用移动的细长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的丝径损耗较小，因而丝径损耗对一般中小模具加工影响不大，有助于电火花线切割加工精度控制在±0.01mm以内；
（5）电火花线切割一般采用精规准一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。
最适合加工冷冲模（以及缝，通孔）
21、线切割加工中用何种极性加工？为什么? 极性不变，正极性。
因为线电极细，为了防止其断裂，采用正极性损耗小，效率高。
22、什么叫快走丝，什么叫慢走丝？各有什么特点？
电极丝移动速度7~10m/s为快走丝，电极丝移动速度在4m/min以下为慢走丝。快走丝采用浇注式供液方式，有利于电蚀物排出，可快速冷却，电极丝可以反复使用。
慢走丝采用浸泡式供液方式，低速单向，加工精度和表面质量高，加工稳定性高。
题型举例 1.名词解释(1)极性效应(2)光 2.填空
(1)火花放电必须是()脉冲性放电.(2)正常电解时,对NaCl电解液,阳极上析出气体的可能性().3.单项选择
(1)在特种加工范围以内,以下属于减小表面粗糙度值的是()A.电解抛光 B.化学抛光 C.离子束抛光 D.激光表面处理
(2)激光加工的能源来源有()A.电化学能 B.热能 C.电能 D.机械能 2.用电火花进行粗加工,采用().A.宽脉冲,正极性加工 B.宽脉冲,负极性加工 C.窄脉冲,正极性加工 D.窄脉冲,负极性加工 填空题
计算题
某车间用NaCl电解液电解加工一批零件,要求在64mm厚的低碳钢板上加工mm的通孔.已知中空电极内径为mm,每个孔限5min加工完,求需用多大电流
一、单项选择题
1.与电化学当量有关的参数有（）
A.电解电流 B.电解时间 C.电解液压力 D.工件材料
2.常用的超声波加工装置声学部件——变幅棒形状有（）
A.锥形 B.双曲线形 C.指数形 D.阶梯形
三、名词解释
1.磁致伸缩效应
2.空化作用 3.光管效应
四、简答题
1.电解磨削与其它的电解加工有何不同之处？
五、综合题
1.光华机械厂用NaCl电解液加工一种铝零件，加工余量为30cm3，要求2min电解加工完一个零件，求需要用多大的电流？如有2800A容量的直流电源，电解时间需要多少？（ω=124mm3/（A·h），η=96%）
2.需要线切割加工如下图所示的轨迹，编写线切割加工轨迹控制的3B程序。
数控线切割习题
一、判断题（正确的填“√”，错误的填“×”）
1．利用电火花线切割机床不仅可以加工导电材料，还可以加工不导电材料。（）
2．如果线切割单边放电间隙为0.01mm, 电极丝直径为0.18mm，则加工圆孔时的电极丝补偿量为0.19mm。（）
3．目前我国主要生产的电火花线切割机床是慢走丝电火花线切割机床。（）
4．在线切割加工中，当电压表、电流表的表针稳定不动，此时进给速度均匀、平稳，是线切割加工速度和表面粗糙度均好的最佳状态。（）
5．线切割机床通常分为两大类，一类是快走丝机床，另一类是慢走丝机床。（）
6．在电火花线切割加工过程中，可以不使用工作液。（）7．线切割加工中工件几乎不受力，所以加工中工件不需要夹紧。（）
8．线切割加工中应用较普遍的工作液是乳化液，其成分和磨床使用的乳化液成分相同。（）
9．电火花线切割在加工厚度较大的工件时，脉冲宽度应选择较小值。（）10．电火花线切割编程时，起始切割点尽量选在交点处，避免产生切入痕迹。（）
三、选择题
1．利用3B 代码编程加工半圆AB，切割方向从A 到B，起点坐标A（-5 , 0），终点坐标B(5 , 0)，其加工程序为（）。
A、B5000 B B10O00 GX SR2 B、B5 B B10O00 GY SR2 C、B500O B B10O00 GY SR2 D、B B5000 B10O00 GY SR2
2．电火花线切割加工过程中，工作液必须具有的性能有（）。
A、绝缘性能 B、洗涤性能
C、冷却性能 D、防锈性能
3．不能使用电火花线切割加工的材料为（）。
A、铜 B、铝 C、硬质合金 D、大理石
4．电火花线切割加工的特点有（）。
A、需考虑电极丝损耗 B、不能加工精密细小，形状复杂的工件 C、不需要制造电极 D、不能加工盲孔类和阶梯型面类工件 5．电火花线切割加工的对象有（）。
A、任何硬度，高熔点包括经热处理的钢和合金 B、冷冲模中的型孔 C、阶梯孔，阶梯轴 D、塑料模中的型腔
6．若线切割机床的单边放电间隙为0.02 mm，钼丝直径为0.18 mm，则加工圆孔时的补偿量为（）。
A、0.10 mm B、0.11 mm C、0.20 mm D、0.21 mm 7．用线切割机床不能加工的形状或材料为（）。
A、盲孔 B、圆孔 C、上下异形件 D、淬火钢
9．数控电火花高速走丝线切割加工时，所选用的工作液和电极丝为（）。
A、纯水、钼丝 B、机油、黄铜丝
C、乳化液、钼丝 D、去离子水、黄铜丝
10．线切割加工编程时，计数长度应（）。A、以μm为单位 B、以mm为单位
C、以m为单位 D、以上答案都对
11、火花成型机加工时其放电周期由（）组成。
A.脉宽和脉间
B.脉冲高度
C.整个加工时间
D.上班时间
12、一般短路电流比加工电流（）。
A.大
B.小
C.相等
D.不确定
13、脉冲宽度的单位是（）。
A.mm
B.cm
C.s
D.s １
4、下列关于极性效应描述正确的是：（）A、电极接脉冲电源正极的加工加正极性加工； B、在实际加工中，极性效应受脉冲宽度的影响较大； C、充分利用极性效应有较好地提高加工效率； D、用窄脉冲宽度加工时，尽可能选用负极性加工； 15.工具电极接脉冲电源负极的电火花加工叫（）。
A.负极性加工 B.正极性加工 C.正负极性加工
16、合理利用覆盖效应，能够（）
A、提高加工效率；
B、降低电极损耗；
C、提高工件的表面质量； D、提高加工精度。
17、下列关于覆盖效应描述是正确的是：（）A、只有在油类介质中加工，产生覆盖效应； B、增大脉冲能量，有利于覆盖层生成； C、覆盖层呈黑色；
D、覆盖层主要是石墨化的碳素层。
18.单个脉冲的能量与脉冲宽度无关。（）
19、下列非电参数对电火花加工过程中腐蚀金属的量影响较
小的是（）
A.工件的熔点
B.工件的沸点
C.工件的密度
D.工件的比热
20.线切割加工中，加工速度由高到低的顺序是（?）
A、钢、铜、铝、硬质合金
B、铜、钢、铝、硬质合金
C、铝、黄铜、钢、硬质合金 ?D、硬质合金、铝、铜、钢
21、在给定加工面上由于电蚀产物的介入而再次进行的非正规放电称为（）
A.火花放电
B.电弧放电
C.二次放电
D.拉弧
22、下列叙述不正确的是（）
A、脉冲宽度增大，加工速度提高； B、脉冲间隔过小，放电间隙可能来不及消电离，加工稳定性可能变差，加工速度降低；
C、脉冲间隔增大，加工速度提高；
D、峰值电流增大，加工速度提高。
23、下列与电火花加工速度无关的是（）
A.工件的熔点
B.工件的比热 C.工件的硬度
D.工件的汽化热
24、电火花加工的速度与加工极性有关。（）
25、加工速度是指在一定电规准下，单位时间内工件被蚀
除的面积。（）
26、有关电极损耗的表示，下面说法正确的是（）。
A、可以用绝对损耗或相对损耗表示；
B、可以表示为体积相对损耗；
C、可以表示为质量相对损耗；
D、可以表示为长度相对损耗；
27、（）是低损耗加工。
A、电极损耗小于工件损耗的加工；
C、电极质量相对损耗小于1%；
B、电极的绝对损耗量与加工前电极的重量之比小于1%；
D、电极的体积相对损耗小于1%；
28、关于电火花的电极损耗，下面说法正确的是（）。
A、精加工时电极的损耗比粗加工大；
B、加工极性对电极的损耗影响不大；
C、作为电极材料，黄铜比紫铜损耗大；
D、一般石墨做粗加工电极，紫铜做精加工电极；
第五篇：精密加工与特种加工简介教案
金属工艺学电子教案（43）
【课题编号】
43-19.1 【课题名称】
精密加工与特种加工简介 【教材版本】
郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】
一、知识目标
了解精密加工与特种加工。
二、能力目标
若有机会略加训练，进行操作练习，能初步进行常用的研磨、抛光和电火花加工操作。
三、素质目标
了解精密加工和特种加工、略经训练，能初步操作研磨、抛光和电火花加工。
四、教学要求
初步了解精密加工和特种加工。【教学重点】
研磨、抛光、电火花加工。【难点分析】
电解加工。【分析学生】
1．具有学习的知识基础。2．具有学习的能力基础。
3．精密加工和特种加工是解决传统加工不便或难以加工而发展起来的，不乏新技术含量，对于学生开阔眼界，了解加工新技术发展很有好处，教学中应充分运用网络课程相关的视频资料。【教学设计思路】
教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。【教学资源】
1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】
2学时（90分钟）
43-1 教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。【教学过程】
一、复习旧课（15 分钟）1．简述
铣床加工特点及应用范围，数控机床的特点及应用。2．讲评作业批改情况； 3．提问： 题18-
16、18-19
二、导入新课
随着生产和科学技术的发展，对产品的性能要求越来越高，导致产品零件所使用的材料不断涌现出新的品种，零件形状和结构也越来越复杂，加工的难度越来越大，表面粗糙度值越来越小，常用的传统加工方法远远不能满足需要，这样便推动了加工技术的快速进步，研制出许多精密加工和特种加工方法。
三、新课教学（70分钟）1.精密加工（25分钟）
教师讲授研磨、珩磨、抛光、超精密加工。演示网络课程chapter19内容说明，研磨内孔、珩磨孔、磨床主轴局部圆柱面、超精密磨削等视频资料。
学生课堂练习:题19-1。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。2.特种加工（45分钟）
教师讲授电火花加工、电解加工、电解磨削、超声波加工、激光加工。演示网络课程中电火花加工三角形孔、电火花线切割、电解加工气轮机叶片等照片资料。
学生课堂练习：题19-
5、19-
6、19-7。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。
四、小结（5 分钟）
简述精密加工、特种加工的概念和种类。
五、作业布置 1．习题： 题19-
2、19-3。2．思考题：
题19-4。【板书设计】
参考相应的PPT文集。【教学后记】
43-2
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