特种加工技术复习

1、特种加工技术课程复习 1，在淬火钢模具上加工一个直径5mm、深5mm 的定位销孔？答：如果是通孔，可以采用电火花加工或者线切割，如果是盲孔，只能采用电火花加工。2，在厚l0mm的硬质合金刀具上加工一个四方形或六角形的型孔？ 答：如果是通孔，可以采用电火花加工或者线切割，如果是盲孔，只能采用电火花加工。3，在中碳钢的气动、液压元件上加工一个直径0.8-1mm、深100 mm 的小孔？ 答：用电火花深孔加工。4，在0.2mm 厚的不锈钢板上加工出一排直径为(0.1士0.03)mm 的小孔？答：激光加工。5，在0.2 mm 厚的钨箔上加工出直径为(0.05土0.02)mm 的微孔？答：电子束加工。6

2、.试举出几种因采用特种加工工艺之后，对模具的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例。答：电火花型腔加工、电火花线切割加工和模具材料硬度无关，因此，模具使用磨损需要加工时，可以不必退火，直接进行电火花加工；同样，模具使用磨损需要加工时，可以不必退火，直接采用高速切削加工。可以提高模具加工速率一倍以上，并且避免了模具淬火变形。模具上的小孔、窄槽等结构，必须在模具淬火前完成加工，但是，淬火时，小孔、窄槽等结构容易造成开裂。采用特种加工技术，可以在模具淬火后加工小孔、窄槽等结构。7.常规加工工艺和特种加工工艺之间有何关系？应该如何正确处理常规加工和特种加工之间的关系？答：一般而言，常规工艺是在切削，磨

3、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。8.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？答：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

4、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，电极与工件瞬时接触并脱离，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。 9.试述两金属电极在：(1)真空中；(2)空气中；(3)纯水

5、(蒸馏水或去离子水)中；(4)线切割乳化液中；(5)煤油中火花放电时；其宏观和微观过程以及电蚀产物有何相同及相异之处？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“阴极”逸出飞向“阳极”，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

6、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)线切割电火花加工采用乳化液作为加工介质，乳化液由水、活化液组成，对电火花放电产生的金属电蚀产物有清洗作用，加速消电离过程，同时对金属有防腐作用。(5)电火花放点工作介质一般采用煤油，具有很好的绝缘特性，维持稳定的电火花放点间隙。10.电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削切削加工时的自动进给系统，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

7、统保持一定的放电间隙，有快速进给接近间隙和快速回退避开短路功能，不是匀速进给；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。11.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？工具和工件上的瞬时放电点之间有无相对移动？加工内螺纹时为什么不会“乱扣”？用铜螺杆作工具电极，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：工具电极和工件的相对转速严格相等(或成倍角，比例关系)，工具电极上与工件有严格的点与点对应关系，对应点没有相对运动；电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动，工

8、具和工件的转速并不相同，工具和工件的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。12.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80 V，100V， 300V三种不同的空载电压)，间隙

9、特性曲线有何不同？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

10、线的A点将偏向左边。13. 在电火花机床上用10 mm的纯铜杆加工10 mm的铁杆，加工时两杆的中心线偏距5 mm，选用ti=200s；i=5.4 A，各用正极性和负极性加工进给10 min，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：加工示意图见下图。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。电极侧面间隙大小：0.035mm表面粗糙度：2.30m14.用纯铜电极电火花加工一个纪念章浅型腔花纹模具，工件为模具钢。设花纹模电极的面积为10 mm ×20 mm =2

11、00mm2时，花纹的深度为0.8 mm，要求加工出模具的深度为1 mm，表面被糙度为加0.63 Ra，分粗、中、精三次加工，试选择每次的加工极性、电规准脉宽ti、降值电流ie、加工余量及加工时间并列成一表。极性脉宽脉间峰值电流加工余量粗糙度时间粗加工负600us10us10A0.9mmRa 330分钟中加工负100us50us4A0.08mmRa 1.2530分钟精加工正20us50us2A0.02mmRa 0.6330分钟15.电火花加工和线切割加工时，粗、中、精加工的生产率和脉冲电源的功率、输出电流大小有关。用什么方法、标准来衡量、判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)？提示：测

12、量其单位电流的生产率。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。16.电火花或线切割加工时，如何计算脉冲电源的电能利用率？试估算一般线切割方波脉冲电源的电能利用率？提示：

13、（分析、计算消耗在限流电阻上的电能百分比）解：设脉冲电源的空载电压为 aV，加工时火花放电间隙的维持电压为 bV，则消耗在晶体管限流电阻上的电压为 (ab)V，由此可以算出电能利用率为：有用能量：输入能量=b/a*100% 能量的消耗率为：损耗能量：输入能量=(a-b)/a*100%。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 10025=75V，由此可以算出电能利用率为：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。1

14、7.试设计一个测量、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：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1012v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

15、，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1012V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。18.一般线切割加工机床的进给调节特性曲线和电火花加工机床的进给调节特性曲线有何不同？和有短路回退功能的线切割加工机床的进给调答：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

16、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。19.从原理、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

17、？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。20.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

18、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Cu2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu2+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。21.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

19、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。22.举例说明电极电势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

20、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

21、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Fe3C存在，它们的电极电位高达+0.37V，而Fe/Fe2+的电极电位仅为0.59V，因 此C及Fe3C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。23.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

22、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。 24. 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b0.2

23、mm。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？答： （1）当阴极侧面不绝缘时，加工出来的孔是喇叭口状，其孔纵剖面侧壁是一抛物线，设其上部为D1，下部尺寸为D2，则：D1=d+2s= d+2b=24+20.2=34.12mmD2= d+2b=24+20.2=24.4mm（2）当阴极工具侧面绝缘，工作圈b=1mm时，上下孔的尺寸为：D=d+2s=d+2b=24+20.225.33mm25. 电解加工(如套料、成型加工等)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

24、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

25、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。26.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a 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b 所示。电解加工时，只要电极不发生短路，电极间隙愈小，电解液的电阻也愈小，电流密度就愈大，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

26、，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”）。27.如何利用电极间隙的理论进行电解加工阴极工具的设计？答：利用cos法作图设计阴极：工件加工形状已知时，如图所示工件曲线，可通过该工件曲线上的任意一点A1引一条法线及一条与进给方向平行的直线，在这条与进给方向平行的直线上取一段长度A1C1等于平衡间隙b,从C1点作一条与进给方向垂直的直线，求出它与法线的交点B1，这段法线长度A1B1就是bcos1,它与法向间隙相等，求出的B1点就是工具阴极上的一个相应点。以此类推，可根据工件上的A2

27、、A3等点求得相应的B2、B3等点。将B1、B2、B3等点连接起来，就可得到所需工具阴极形状（阴极工具曲线）。28.激光为什么比普通光有更大的瞬时能量和功率密度？为什么称它作“激”光？答：因为激光器可在较长时间吸收、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，所以能达到比普通光更大的瞬时能量和功率密度。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，并发出和入射光子相位、频率一致的光子，是对入射激励光子的放大。因此称为“激

28、”光。29.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换为热能来蚀除材料的？答：固体激光器一般用光激励，即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，经激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。气体激光器一般采用电激励方法。在适当放电条件下，利用电子碰撞激发和能量转移激发等，气体粒子有选择性地被激发到某高能级上，从而形成与某低能级间的粒子数反转，经激发产生激光，照射到工件上后将光能转换为热能，使材料气化而蚀除材料。30.固体、气体等不同激

29、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。固体激光器由电能点燃氙灯等强光源(光泵)，将电能转换为光能使激光器内的工作物质吸收，一定程度后发出激光。而气体激光器则由电能直接激励气体介质形成放电，气体粒子被激发后产生激光。固体激光器的转换效率不如气体激光器；固体激光器具有较高的功率；固体激光器一般为脉冲激光器，而气体激光器一般为连续激光器。31.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

30、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光波更高。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，还有反射率也有很大影响，因此很难加工反射率较高的光洁镜面。32.从激光产生的原理来思考、分析，它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、激光电视、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

31、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。激光的频率极高，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D成正比(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，

32、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。另外，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。而激光电视则有一下优点：(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

33、。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

34、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，必有其用。33.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均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是基于电能使电子加速转换成动能，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

35、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：离子束加工有离子刻蚀，渐射沉积，离子镀，离子注入(表面改性)等多种形式，而不像电子束加工，有打孔，切割，焊接，热处理等形式。34.电子束加工、离子束加工和激光束加工相比，各自的适用范围如何？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”；电子束加工可以聚焦到0.1微米，离子束加工可以控制表面刻蚀速率到每秒10层原子层，电子束和离子束加工的结合，是制造大规模集成电路的关键技术；激光因可在空气中加工，不受

36、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。35.电子束、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微米的红色激光，聚焦后的光斑直径很难小于1微米，因为聚焦透镜有像差等误差。二氧化碳气体激光器发光能发出波长为1.06微米的红外激光，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微米的聚焦直径，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10.1纳米)，可得到0.1微米左右的聚焦直径。36.电子

37、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。37.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。38.一共振频率为25k

38、Hz的磁致伸缩型超声清洗机底面中心点的最大振幅为0.01 mm，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0.005 mm，则该点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=2fA=2×25000×0.01=1570.8mm/s=1.57m/s，amax=w A=4 ×25000 ×0.01=246.74×106mm/s =246740m/s，是地心加速度g=9。.8m/s 的25000倍。如

39、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。39.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，但各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

40、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。40.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。41.超声波可用于加工、清洗、焊接和探伤，其在本质、机理上有何共同关联之处？解：超声加工时利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。超声清洗的原理主要是基于超声频振动在液体中产生的交变冲击波和空化作用。超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。