数控特种加工技术复习

数控特种加工技术复习题 一、填空题 1特种加工主要采用 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特种微细加工技术有望成为 三维实体微细 加工的主流技术。 3电火花加工的表面质量主要是指被加工零件的表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能。 4电火花线切割是利用连续移动的金属丝作为工具电极，电极由数控装置控制按预定的轨迹进行脉冲放 电切割零件的加工方法。 5电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含 伺服进给控制系统 和 参数控制系统 。 6电火花加工机床主要由机床本体、 脉冲电源 、自动进给调节装置、工作液过滤和循环系统、数控 系统等几部分组成。 7平动头是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件，是为解决修光侧壁和提高其尺 寸精度而设计的。 8数控电火花机床数控摇动的伺服方式有 自由摇动、 步进摇动 、 锁定摇动 。 9电火花机床的常见功能有 回原点操作功能 、 置零功能 、 接触感知功能 及其他常见功能。 10电火花加工中，工作液循环方式包括冲油式和抽油式。 11电火花加工是将工具电极形状 复制 到工件上的一种工艺方法。 12电火花型腔加工的工艺方法有 单电极平动法 、多电极更换法、分解电极法、手动侧壁修光法和简 单电极数控创成法等。 13电火花加工中当电流一定时，脉冲宽度愈大，单个脉冲 的能量就越大，则加工速度就越高。 14国内线切割程序常用格式中慢走丝机床普遍采用 ISO 格式，快走丝机床大部分采用 3B 格式。 15在电火花加工中，提高电蚀量和加工效率的电参数途径有提高脉冲频率、增加单个脉冲能量、减少 脉冲间隔。 16电火花加工中常用的电极结构形有 整体式、组合式和镶拼式等。 17电极的制造方法有 切削加工 、 线切割加工 和 电铸加工 。 18快走丝机床的工作液是专用乳化液、慢速走丝机床则大多采用去离子水。 19快速走丝线切割机床和慢速走丝线切割机床的分类依据是 电极丝 的走丝速度。 20线切割机床走丝机构的作用是使电极丝以一定的速度运动，并保持一定的张力。 21快走丝线切割机床工作液的注入方式有浸泡式、喷入式和浸泡喷入复合式。 22电火花线切割加工的主要工艺指标有 切割速度 、 加工精度 、 表面粗糙度 和电极损耗量 等。 23电解磨削过程中，金属主要是靠电化学阳极溶解作用腐蚀下来的，电解磨轮只起磨去电解产物阳极 钝化膜和整平工件表面的作用。 24电解磨削主要用于高强度、高硬度、热敏性和磁敏性等材料 25激光加工主要应用于激光打孔、激光切割、激光打标、激光焊接、激光的表面热处理等几个方面。 26激光加工设备主要包括电源、激光器、光学系统、激光加工系统等部分。 27超声波加工原理是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及空化作用的综合结果，其中磨 粒的撞击作用是主要的。 28常用的超声变幅杆有圆锥形、指数形及阶梯形三种形式。 29离子束加工的四种工作方式分别是离子刻蚀、离子溅射沉积、离子镀和离子注入。 30电子束加工是在真空条件下，将具有很高速度和能量的电子束聚焦到被加工材料上，利用高速电子 的冲击动能来加工工件的。 二、选择题 1按能量形式划分，以下（ ）属于电能与热能作用方式。 A、电火花加工 B、电解加工 C、电镀加工 D、激光加工 2按能量形式划分，以下（ ）属于电能与机械能作用方式。 A、等离子束加工 B、超声波加工 C、电解磨削 D、电火花线切割加工 2 3 （ ）主要用于三维型腔加工。 A、电火花成型加工 B、电火花穿孔加工 C、电火花线切割加工 4复合加工是利用电化学加工和其他加工方法相结合的复合加工工艺，常用的有（ ） 。 A、电解磨削 B、电刷镀加工 C、电铸加工 D、电解抛光 5一般来说，精密电火花加工时电极是：（ ） A、高损耗 B、低损耗 C、零损耗 D、负损耗 6用电火花加工冲模时，若加工间隙和配合间隙相同，应选用的工艺方法是（ ） 。 A、直接配合法 B、修配冲头法 C、修配电极法 D、阶梯电极法 7下列论述选项中正确的是（ ） 。 A、电火花线切割加工中，工作液一般采用水基工作液 B、电火花线切割加工中，由于工具电极丝高速运动，故工具电极丝不损耗 C、电火花线切割加工中，电源可选用直流脉冲电源或交流电源 D、电火花线切割加工中，只存在电火花放电一种放电状态 8以下不是电火花成型加工的主要能量形式的是（ ） 。 A、机械能 B、 热能 C、电能 D、 以上都不是 9平动头是一个使装在其上的电极能产生（ ）机械补偿动作的工艺附件。 A、向外 B、向内 C、向上 D、 向下 10 （ ）是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间。 A、脉冲宽度 B、 脉冲周期 C、脉冲间隔 D、放电间隙 11在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层， 这种现象叫做（ ） 。 A、覆盖效应 B、 极性效应 C、脉冲效应 D、面积效应 12用线切割机床不能加工的形状或材料为（ ） 。 A、盲孔 B、 圆孔 C、上下异性件 D、淬火钢 13从原则上讲，电火花加工时，工具电极的进给速度应该（ ）工件的蚀除速度 A、等于 B、大于 C、小于 D、不确定 14影响电火花加工精度的主要因素中，应排除（ ） 。 A、极性效应 B、工具电极的精度及损耗 C、电极和工件的装夹及定位 D、加工斜度 15超声波加工时， （ ） A、工具中各个截面都在作超声振动，但它们的相位在时间上不一致 B、只有工具端面在作超声振动 C、工具整体在作超声振动 D、工具不作超声振动 16电解加工型孔过程中， （ ） 。 A、要求工具电极作均匀等速进给 B、要求工具电极作自动伺服进给 C、要求工具电极作均加速进给 D、要求工具电极整体作超声振动。 17下列选项中不正确的选项是：（ ） A、电解加工中，加工速度与加工间隙成正比 B、电解加工中，加工速度与电流效率成正比 C、电解加工中，加工速度与工件材料的电化学当量成正比 D、电解加工中，加工速度与电解液的电导率成正比 18在材质硬且脆的非金属材料上加工型孔时，宜采用的加工方法是 （ ） A、超声波加工 B、电解加工 C、电火花加工 D、电子束加工 19以下材料最适合超声加工的是（ ） 。 3 A、金刚石 B、 低碳钢 C、合金钢 D、 紫铜 20常用的超声波加工装置声学部件变幅棒形状没有（ ） A、双曲线形 B、锥形 C、指数形 D、阶梯形 21慢走丝线切割加工中广泛使用直径为 0.1 mm 以上（ ）的作为电极丝。 A、黄铜丝 B、钼丝 C、钨丝 D、石墨 22电火花穿孔加工的工艺方法有（ ） A、混合法 B、 多电极更换法 C、单电极平动法 D、简单电极数控创成法 23有关单工具电极直接成型法的叙述中，不正确的是（ ） 。 A、需要重复装夹 B、不需要平动头 C、加工精度不高 D、表面质量很好 24下列各项中对电火花加工精度影响最小的是（ ） A、工具电极直径 B、加工斜度 C、工具电极损耗 D、放电间隙 25若线切割机床的单边放电间隙为 0.02mm，钼丝直径为 0.18mm，则加工圆孔时的补偿量为（ ） 。 A、0.11mm B、0.01mm C、0.20mm D、0.21mm 三、判断题 1电火花加工时，必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。 （） 2高速走丝线切割，钼丝往复运动；低速走丝线切割，钼丝单方向移动。 （） 3电火花加工中粗加工时工件常接正极，精加工时工件常接负极。 （） 4电极丝的补偿可以在圆弧上加补偿。 （） 5电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲电源或交流电源。 （） 6特种加工中加工的难易与工件硬度有关。 （） 7电火花成型加工的加工速度一般用体积加工速度来表示。 （） 8习惯上将电极相对于工件的定位过程称为找正。 （） 9电火花实际生产的正常加工速度大大低于最大加工速度。 （） 10线切割机床用 3B 代码中的 B 是分割符号。 （） 11电火花成型机可以加工通孔和盲孔。 （） 12目前线切割加工时应用较普遍的工作液是煤油。 （） 13离子束加工必须在真空条件下进行。 （） 14电火花加工中的吸附效应都发生在阴极上。 （） 15电火花加工的粗规准一般选取的是窄脉冲、高峰值电流。 （） 16数控线切割加工是轮廓切割加工，不需设计和制造成形工具电极。 （） 17电火花线切割加工可以用来制造成形电极。 （） 18电解磨削的加工精度和表面质量较高。工件表面粗糙度与砂轮磨粒粗细无关。 （） 19数控线切割加工一般采用水基工作液，可避免发生火灾，安全可靠，可实现昼夜无人值守连续加工。 （） 20超声波加工是基于高速撞击原理，因此愈是硬脆材料，受冲击破坏作用也愈大，而韧性材料则由于 它的缓冲作用而难以加工。 （） 21与电火花加工、电解加工相比，超声波加工的加工精度高，加工表面质量好，但加工金属材料的效 率较低。 （） 22电子束加工是利用电能使电子加速转换成动能撞击工件，又转换成热能来蚀除金属的。 （） 23快走丝线切割使用的电极丝材料比慢走丝差，所以加工精度比慢走丝低。 （） 24电火花成型加工和穿孔加工相比，前者要求电规准的调节范围相对较大。 （） 25电火花成型加工属于盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差。 （） 26在采取适当的工艺保证后，数控线切割也可以加工盲孔； （） 27当电极丝的进给速度明显超过蚀除速度，则放电间隙会越来越小，以致产生短路。 （） 28电火花成型加工电极损耗较难进行补偿。 （） 4 四、名词解释 1特种加工技术 也称非传统加工技术，是直接将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上，从 而实现材料去除，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙度要求的非传统加工方法。 2电火花加工 又称放电加工，是一种电、热能加工方法。它是在一定介质中，利用工具电极与工件电极（正极与负极） 之间脉冲性火花放电时的电腐蚀作用来对工件进行加工，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求的加 工方法。在这一加工过程中可以看到放电过程中伴有火花，故将其称为电火花加工。电火花加工定义： 3二次放电 是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次进行非正常放电现象，集中反映在加工深度方向产生斜 度和加工棱角棱边变钝方面。 4电极相对损耗（电火花加工中） 指工具电极损耗速度 ve 与工件蚀除速度 vw 之比的百分数，即 =ve/vw100% ，是衡量工具电极耐损耗 的指标。 5复合加工 把两种特种加工方法复合在一起，或者把一种或两种特种加工方法和常规机械加工方法复合在一起，使 之相辅相成、相得益彰的加工工艺，例如电解电火花加工、电解电火花磨削等。 6空化现象 所谓空化现象，是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在 磨料液内形成很多微空腔；当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡闭合，引起极强的液压冲 击波，从而使脆性材料产生局部疲劳，引起显微裂纹。 7放电间隙 放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它的大小一般在 0.010.5 mm 之间，粗加工时间隙较大， 精加工时则较小。 8脉冲宽度 脉冲宽度简称脉宽(也常用 ON、T ON 等符号表示) ，是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续 时间(如图 3-2 所示) 。 9占空比 占空比 是脉冲宽度 ti 与脉冲间隔 to 之比， =ti/to。粗加工时占空比一般较大，精加工时占空比应较小， 否则放电间隙来不及消电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。 10极性效应 在电火花加工时，相同材料(如用钢电极加工钢) 两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极 的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。 11DK7725 DK7725 的基本含义为：D 为机床的类别代号，表示是电加工机床； K 为机床的特性代号，表示是数控机床； 第一个 7 为组代号，表示是电火花加工机床；第二个 7 为系代号(快走丝线切割机床为 7，慢走丝线切割 机床为 6，电火花成型机床为 1)； 25 为基本参数代号，表示工作台横向行程为 250 mm。 12电火花成形加工速度 电火花成形加工的加工速度，是指在一定电规准下，单位时间内工件被蚀除的体积 V 或质量 m。 五、简答题 1试述电火花加工的特点及其应用。 能“以柔克刚” ，电极材料不必比工件材料硬，适合于难切削材料的加工。 工件不变形，工具电极与工件不接触，便于加工小孔、深孔、窄缝零件。 脉冲参数可调节，能在同一机床连续进行粗、半精、精加工，脉冲放电的持续时间短，工件表面的热 5 影响区很小。 加工过程易于实现自动控制。 工具电极的制造有一定难度，电极的耗损影响加工精度。 电火花加工效率较低，只适用于导电材料的工件 电火花加工广泛应用于凹模型孔、型腔加工。 2试述电火花加工的原理，并说明火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？ 答：电火花加工原理：电火花加工是通过工件和工具电极相互靠近时极间形成脉冲性火花放电，在电火 花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属腐蚀下来，达到按要求改变材料的形 状和尺寸的加工工艺。 火花放电过程大致可分为如下四个阶段： 极间介质的电离、击穿，形成放电通道。 介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀。 电极材料的抛出。 极间介质的消电离。 3在电火花加工中，工作液的作用有哪些？ 答：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。 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。 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。 加速电蚀产物的排除。 4影响电火花加工精度的主要因素 放电间隙大小及其一致性 采用较小的电规准，可以缩小放电间隙；这样，可以提高仿形精度，也使间隙变化量小，从而提高加工 精度。 工具电极的损耗及其稳定性 电火花穿孔加工时，电极在长度方向上可以贯穿型孔，因此得到补偿；但电火花成型加工时，电极损耗 后无法得到补偿，需要更换电极。 二次放电现象。 5提高是电火花加工速度的途径有哪些？ 选用适当的脉冲宽度。 选用适当的脉冲间隔。 增加单位脉冲能量（主要是增加峰值电流） 。 提高脉冲频率 f。 6影响电火花加工零件表面粗糙度的因素： 单个脉冲能量大，则表面粗糙度差； 材料熔点高，则表面粗糙度好； 工具电极的表面粗糙度对工件表面粗糙度有复印现象； 工作液的电阻率降低，可以形成多个并存的放电通道，脉冲放电能量被分散，相应的放电痕迹较小， 可以获得较好的表面粗糙度。 7电火花加工电蚀产物的排除方法有哪些？ 电极冲油 工件冲油 工件抽油 开排气孔 抬刀 电极的摇动或平动 6 8电解磨削与其它的电解加工有什么差别?一般用在什么场合? 答：电解磨削是电化学腐蚀与机械磨削作用相结合的一种复合加工方法，比电解加工具有较高的加工精 度和较小的表面粗糙度值，比机械磨削有较高的生产率。 电解磨削过程中，金属主要是靠电化学阳极溶解作用腐蚀下来的，电解磨轮只起磨去电解产物阳极钝化 膜和整平工件表面的作用。 电解磨削主要用于高强度、高硬度、热敏性和磁敏性等材料。适用于难加工小孔、深孔、薄壁件，如蜂 窝器、薄壁管或外壳、注射针头，麻花钻、端铣刀、成形铣刀等各种高速钢和硬质合金刀具的刃磨以及 喷气式发动机的涡轮叶片及水轮机叶片的成形磨削。 9简述激光加工的特点。 答：不受工件材料硬度、熔点、导电性等各种性质的影响，几乎对所有金属和非金属都可以进行激光 加工； 激光能聚集成极小的光斑，可以进行细微和精密加工； 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； 无刀具，属于非接触式加工，无机械加工变形； 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。 10电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？ 答：只有在较高的真空条件中，电子和离子才能高速运动。 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。 11简述超声波加工的原理 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； 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。 六、综合题 1特种加工与传统切削加工方法相比，在加工原理上的主要区别有哪些？所能解决的主要加工问题有哪 些？ 答：主要区别： 不是主要依靠机械能，而是利用其它的能量（如电能、热能、化学能、光能、声能等）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； 加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。 可以解决： 高硬度、高强度、高韧性、高脆性等各种难加工材料的加工问题； 精密、微细、形状复杂零件的加工问题； 薄壁、弹性等低刚度零件的加工问题。 2简述快走丝线切割机床在加工中间阶段断丝的原因及解决方法。 在加工中间阶段断丝，可能的原因有： 电参数不当，电流过大。 进给调节不当，开路短路频繁。 工作液太脏。 导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。 7 切割厚件时，脉冲过小。 丝筒转速太慢。 在快走丝线切割加工中，要正确分析断丝原因，采取合理的解决办法。在实际中往往采用如下方法： 减少电极丝(钼丝)运动的换向次数，尽量消除钼丝抖动现象。 钼丝导轮的制造和安装精度直接影响钼丝的工作寿命。 选用适当的切削速度。 保持电源电压的稳定和冷却液的清洁。 3试详细分析影响材料放电腐蚀的因素。 极性效应 由于在不同的脉冲宽度下，工作液中所电离出来的电子与离子对电极发生作用的大小是不同的。 吸附效应 正电极表面能吸附工作液中分解、游离出来的带负电的碳离子，形成熔点和气化点比较高的薄层碳黑膜， 保护正极，从而减少电极的损耗； 电参数 提高电蚀量和加工效率的电参数途径有： 提高脉冲频率 增加单个脉冲能量 减