机密加工与特种加工

1．简述对电火花线切割脉冲电源的根本要求。1．答:〔1〕脉冲峰值电流要适当,并便于调整.〔2〕脉冲宽度要窄,并可以在一定范围内调整。〔3〕脉冲重复频率要尽量高.〔4〕有利于减少电极丝的损耗.〔5〕脉冲电源必须输出单向直流脉冲.〔6〕脉冲波形的前沿和后沿以陡些为好.〔7〕参数调节方便,适应性强。2、什么叫电极丝的偏移？对于电火花线切割来说有何意义？答：线切割加工时电极丝中心的运动轨迹与零件的轮廓有一个平行位移量，也就是说电极丝中心相对于理论轨迹要偏在一边，这就是偏移，平行位移量称为偏移量。对于电火花线切割来说，电极丝的偏移是为了在加工中保证理论轨迹的正确，保证加工工件的尺寸。3、说说在什么情况下需要加工穿丝孔？为什么？答：在使用线切割加工凹形类封闭零件时，为了保证零件的完整性，在线切割加工前必须加工穿丝孔；对于凸形类零件在线切割加工前一般不需要加工穿丝孔，但当零件的厚度较大或切割的边比拟多，尤其对四周都要切割及精度要求较高的零件，在切割前也必须加工穿丝孔，此时加工穿丝孔的目的是减少凸形类零件在切割中的变形。这是因为在线切割加工过程中毛坯材料的内应力会失去平衡而产生变形，影响加工精度，严重时切缝会夹住或拉断电极丝，使加工无法进行，从而造成工件报废。4、电火花线切割加工的主要工艺指标有哪些影响外表粗糙度的主要因素有哪些？答：电火花线切割加工的主要工艺指标有：l〕切割速度。2〕外表粗糙度。3〕电极丝损耗量。4〕加工精度。影响外表粗糙度的主要电参数有：短路峰值电流、开路电压、脉冲宽度、脉冲间隔、放电波形、电源的极性以及进给速度。5、什么叫极性效应？在电火花线切割加工中是怎样应用的？答：在线切割加工过程中，不管是正极还是负极，都会发生电蚀，但它们的电蚀程度不同。这种由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象称为极性效应。实践说明，在电火花加工中，当采用短脉冲加工时，正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度；当采用长脉冲加工时，负极的蚀除速度大于正极的蚀除速度。由于线切割加工的脉冲宽度较窄，属于短脉冲加工，所以采用工件接电源的正极，电极丝接电源的负极，这种接法又称为正极性接法，反之称为负极性接法。电火花线切割采用正极性接法不仅有利于提高加工速度，而且有利于减少电极丝的损耗，从而有利于提高加工精度。6、什么叫放电间隙？它对线切割加工的工件尺寸有何影响？通常情况下放电间隙取多大？答：放电间隙是指放电发生时电极丝与工件间的距离。这个间隙存在于电极丝的周围，因此侧面的间隙会影响成形尺寸，确定加工尺寸时应予考虑。快走丝线切割加工钢件时放电间隙一般在0.01mm左右，加工硬质合金时放电间隙在0.005mm左右，加工纯铜时放电间隙在0.02mm左右。7、试述金刚石刀具的前面应选哪个晶面选用100面，111面硬度高，而微观破损强度并不高，研磨加工困难。选用100面的原因：1〕100面耐磨性高于110面，刀具使用寿命长2〕100面微观破损强度高于110面，产生崩刃的时机小3〕100面与有色金属之间的摩擦因数低于110晶面，使切削变形小，使加工外表的变形和残留应力小。有利于提高外表质量。8、单晶金刚石有哪几个重要晶面？定向方法有哪几种？三个100、110、111；人工目测定向；X射线晶体定向；激光晶体定向。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。各项异性：对称轴不同，与4次对称轴垂直的是100面，与3次对称轴垂直的是111晶面，与2次轴对称的是110晶面。网面最小单元不同，100是正方形，110为矩形，111为三角形，网面密度100：110：111为1：1.414：2.308网面距不同：100与110为均匀分布，分别为D/4=0.089mm，sqrt(2)D/4=0.126mm,111为宽窄交替宽为sqrt(3)D/4=0.154mm，窄为sqrt(3)D/12=0.1051mm解理现象：111面的面网宽面距比100和110都大，最易解理。好磨难磨方向可用图表示：9、何谓固结磨料加工?何谓游离磨料加工？它们各有何特点？适用于什么场合？固结磨料加工，使用固结磨具和涂覆磨具进行加工。将磨粒或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂覆等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。固结磨具用于精密砂轮磨削、油石研磨、精密研磨、精密超精加工，涂覆磨具用于精密砂带磨削、砂带研磨。晶面作为金刚石刀具前刀面的原理前面和后面选择是金刚石刀具设计的一个重要问题。目前国内制造金刚石刀具，一般前面和后面都采用〔110〕晶面或者和〔110〕晶面相近的面。这主要是从金刚石的这两个晶面易于研磨加工角度考虑的，而未考虑对金刚石刀具的使用性能和刀具耐用度的影响。选用〔111〕晶面作为前面或后面者极少，其主要原因在于〔111〕晶面硬度太高，而微观破损强度并不高，研磨加工困难，很难研磨加工出精密金刚石刀具所要求的锋锐的刃口。电火花放电的条件电极之间始终保持确定的距离，电极间的介质才能被击穿，并获得连续稳定的放电。2〕放电点的局部区域到达足够高的电流密度，以确保被加工材料能在局部熔化、气化。3)必须是脉冲性的放电，以确保放电能量集中在局部的材料上，使其产生熔化/气化而被蚀除。4〕及时排除电极间的电蚀产物，以确保电极间介电性能的稳定。电火花加工原理工件电极与工具电极均浸泡在工作介质中，工具电极在自动进给调节装置的驱动下，与工件电极间保持一定的放电间隙。微观上电机的外表是凹凸不平的，当脉冲电压加到两级上时，某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处的工作液将最先被电离为负电子和正离子而被击穿，形成放电通道，电流随即剧增，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工件和工具外表都蚀除一小局部金属。单个脉冲经过上述过程，完成一次脉冲放电，而在工件外表留下一个带有凹边的小凹坑。当脉冲电源以很高频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件给进，就将工件的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。13、电火花加工的特点1〕适用的材料范围广，可以加工任何硬、软、韧、脆高熔点的材料。2〕适于加工特殊及复杂形状的零件，如低刚度工件及微细加工、复杂型腔模具加工。3〕脉冲参数可以在一个较大的范围内调节，可以在同一台机床上连续进行粗、半精及精加工。4〕直接利用电能进行加工，便于实现自动化。简述电火花加工的一般过程：脉冲电源提供脉冲电压→作用于工具电极和工件电极上→两电极之间的工作液被电离、介质被击穿→形成放电通道；在电场力作用下→电子奔向阳极、正离子奔向阴极→导致火花放电；电子和离子的高速运动→轰击阳极和阴极，使动能转化为热能〔10000℃〕→电极外表金属迅速熔化甚至汽化→工件外表形成一个极小的圆坑，工件被蚀除，工具不断进给→工件不断被蚀除14、什么是电火花线切割电火花线切割加工是在电火花加工的根底上开展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极〔铜丝〕靠电火花放电对工件进行切割加工，故称为电火花切割。15、简述电火花加工、电火花线切割加工的特点。答：1．电火花加工、电火花线切割加工的共同特点(1)二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。(2)二者的加工机理、生产率、外表粗糙度等工艺规律根本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。(3)最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。2．电火花加工、电火花线切割加工的不同特点(1)从加工原理来看，电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法。在实际中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔(成型加工；而线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法。(2)从产品形状角度看，电火花加工必须先用数控加工等方法加工出与产品形状相似的电极；线切割加工中产品的形状是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的，只对工件进行轮廓图形加工，余料仍可利用。(3)从电极角度看，电火花加工必须制作成型用的电极(一般用铜、石墨等材料制作而成)；线切割加工用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极。(4)从电极损耗角度看，电火花加工中电极相对静止，易损耗，故通常采用多个电极加工；而线切割加工中由于电极丝连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，防止了电极损耗对加工精度的影响。(5)从应用角度看，电火花加工可以加工通孔、盲孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花纹等；而线切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件。16、简述精密与特种加工技术的特点。答：精密加工包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密切。

特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源进行加工的非传统加工方法。精密与特种加工与传统切削加工的不同特点主要有：①主要不是依靠机械能，而是主要用其他的能量(如电能、热能、光能、声能以及化学能等)去除工件材料；

②刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，例如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具；

③在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。17、电子束加工、离子束加工和激光加工各自的工作原理和应用范围如何？各有什么优缺点？答：三者都适合于精密、微细加工，但电子束、离子束加工需在真空中进行，因此加工外表不会被氧化、污染，特别适合于“洁净”加工。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材料熔化、气化而被蚀除，主要用于打孔、切割、焊接、热处理等。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外表，靠机械撞击能量使工件外表的原子层变形、破坏或切除别离，并不发热，主要用于精微外表工程，有离子刻蚀、溅射沉积、离子镀、离子注入等形式。激光加工是靠高能量密度的光能转换成热能使材料熔化、气化而被蚀除，可在空气中加工，不受空间结构的限制，故也使用于大型工件的切割、焊接、热处理等工艺。18、电火花加工中工具电极相对损耗的含义是什么？如何降低工具电极的相对损耗？ 答：工具电极体积相对损耗用电极损耗速度ve与工件蚀除速度vw之比的百分数表示，即θ=ve/vw×100%。也可用长度相对损耗θL来表示。降低工具电极相对损耗的途径：①正确选择电极的极性短脉宽精加工时，选正极性加工，将工件接正极；用长脉宽粗加工时，选负极性加工，将工件接负极。②正确选择电极的材料选择熔点高、沸点高的材料，选择导热性好的材料。常用石墨和纯铜作电极材料。③正确选择脉宽等电参数。④利用加工过程中的吸附效应来补偿和减小电极损耗，炭黑膜通常只在正极上形成，工具应接正极损耗小。19、超精密加工的难点是什么？超精密切削对刀具性能有哪些要求？为什么单晶金刚石被公认为理想的超精密切削刀具材料？答：实现超精密加工的关键是超微量去除技术。超微量加工时，工具和工件外表微观的弹性变形和塑性变形是随机的，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影响；去除层越薄，被加工外表所受的切应力越大，材料就越不易被去除。超微量切削往往是在晶粒内进行，相当于从材料晶格上逐个地去除原子，切削力一定要超过晶体内部的原子结合力才能产生切削作用，其单位面积上的切应力急剧增大，因此要求采用高硬度、高耐磨性的刀具材料。超精密切削对刀具性能的要求：1〕极高的硬度和耐磨性；2〕刃口能磨得极其锋利；3〕刀刃无缺陷；4〕与工件材料的抗粘接性好，摩擦系数低。单晶金刚石被公认为理想的、不可代替的超精密切削刀具材料，是因为它有着一系列优异的特性，如硬度极高，耐磨性和强度高，导热性能好，和有色金属摩擦系数小，能磨出极锋利的刀刃等。20.、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。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，那么不能依照电流的大小来进行控制。电火花加工自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙的稳定，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，进给速度越大，平衡间隙越小，工件的蚀除速度越高，在进给方向、端面上一般不易短路；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，所以必需调节进给速度以保证放电间隙。计算题用NaCl电解液在低碳钢上加工37×30的长方形孔，深度为20mm,假设要求5min内加工完，需要用多大电流，假设直流电源的最大容量为3000A，可采用的最大进给速度为多少