2023年特种加工技术考试题库

1电火花加工中，影响除率的重要因素的影响有？

答：］）极性效应的影响,2）电参数对蚀除率的影响,3）金属材料热靴常数对

除率的影响。

2,RC脉冲电源的重要的优点和缺陷？

答：优点：1）结构简朴，工作可靠，成本低。2）在小功率时可获得很窄的脉

宽和很小的单个脉冲能量，可用作电火花光整加工和精微加工。

缺陷：1）电容器放电速度不久，无法获得较大的脉宽，因此无法实现长脉

宽，低损耗的加工，很难在型腔加工中获得应用。

2）电能运用效率很低，最大不超过36%,因大部分电能通过电阻R时转化为热

能损失掉，这在大功率加工是很不经济的。

3）生产效率低，由于电容器的充电时间tc比放电时间te长50倍以上，冰冲

间歇系数太大。4）工艺参数不稳定，并且放电间隙通过限流电阻，始终和直流

电源直接联通，没有开关元件使之隔离开来，所以随时都有放电的也许，并容

易转为电弧放电。

3线切割加工的重要特点？

答：1）用成形电极即简朴的电极丝就可对工件进行加工，减少成本，缩短时

间。

2）电极丝很细，可以加工微细异形物孔，窄缝和形状复杂的工件。

3）采用移动的长电极丝进行加工，单位长度的损耗很少，从而提高了加工精

度。尺寸精度可达0.0广0.02mm,粗糙度可达Rai.6um<>4）可加工高强度，高

脆性，高韧性，高熔点导电材料。5）实现微机控制，自动化限度高，操作方

便。

4线切割加工按走丝方式分为?

答：高速走丝，低速走丝。

5高速走丝线切割机床组成部分？

答:机床本体，脉冲电源，微机控制装置，工作液循环系统等部分组成。

6线切割加工电极丝接负极，工件接正极。

8影响电火花线切割加工的因素有哪些？

答：1）工作液，2）电极丝，3）穿丝孔

9什么是电解加工？可分几类？

答：电解加工是运用金属在电解液中产生的阳极溶解现象，进而去除多余的材

料，将工件成形的一种电化学加工的方法。

电解加工分为：电镀和涂覆。

10电化学加工可分为几类？

答：阳极电解蚀除和阴极电镀沉积加工。

11电化学加工的重要组成部分有哪些？

答：直流电源，电解加工机床，电解液系统。

12电解加工时电极反映方程式？

答：阳极反映：

Fe-2e-*

4-4et

2-2e-山t

+2-*FC（OH）N

4FetoH),+2H,0+0,->4FeYOHY,I

阴极反映：2+2c-*H,f

13电解加工时，工件接正极,工具接负极.

15超声波加工的特点？

1）适合加工各种硬脆材料2）工具可用较软的材料，做成较复杂的形状，因此

不需要工具和工件做比较复杂的相对运动，超声加工机床的结构比较简朴，只

需要一个方向进给，操作、维修方便。3）去除加工材料是靠极小磨料瞬时为局

部撞击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力，切削热也很小，不会

引起变形及烧伤，表面粗糙度也较好，可达Ralum^RaO.lum,加工精度可达

0.Olmm^O.02mm,并且可以加工薄壁、窄缝、低刚度零件。4）工件上被加工出

的形状与工具形状一致，可以加工型孔，型腔及成形表面，还可以进行表面修

饰加工。5）超声波加工机床、工具均比较简朴，操作、维修方便。

16超声波加工的变幅杆为什么可以放大振幅？

变幅杆能扩大振幅是由于通过它的每一截面的振动器能量是不变的，截面小

的地方能量密度大，振幅也大。

17影响超声波加工速度的重要因素有？

答：工具振动频率、振幅、工具与工件之间的静压力、磨料的种类和粒度、悬

浮液的浓度、供应及循环方式、工具与工件材料、加工面积和深度等。

18激光加工的重要特点？

答：1）激光加工属高能束流加工，功率密度可高达I。'—w/cm2,几乎可以加

工任何金属材料和非金属材料。2）激光加工无明显机械力，不存在工具损耗，

加工速度快，热影响区小，易实现加工过程自动化。3）激光可通过玻璃等透明

材料进行加工。4）激光可以通过聚焦形成微米级的光斑，输出功率的大小又可

以调节，因此可进行精密微细加工。5）可以达成0.01mm的平均加工精度和

0.001mm的最高加工精度,表面粗糙度Ra值可达0.4~0.1um.

19激光加工基本设备有几部分？

答：由激光器、激光器电源、光学系统及机械系统等四大部分组成。

20影响激光加工的重要因素有？

答：输出功率与照射时间、焦距与发散角、焦点位置、光斑内能量分布、照射

次数及工件材料等。

21化学铳削特点：①可加工任何难切削的金属材料，而不受任何硬度和强度限

制。②适合大面积加工，可同时加工多件。③加工过程中不会产生应力、裂

缝、毛刺等缺陷，表面粗糙度可达Ra2.5〜1.25um0④加工操作方法比较简

朴。

22化学铳削的缺陷？

答：①不适宜加工窄而深的槽和型孔等。②原材料中缺陷和表面不平度，划痕

等不易消除。③腐蚀液对设备和人体有危害，需有适当的防护措施。

23化学铳削应用范围？

答：①重要用于较大工件的金属表面厚度减薄加工。②用于在厚度小于L5mni

薄壁零件上加工复杂的型孔。

24化学铳削工艺过程？

表面预解决一涂保护层一固化一刻型一腐蚀一清洗一去保护层

25电子束加工的装置有：电子枪、真空系统、控制系统和电源。

26精密微向加工有哪些：电子束、离子束、激光。

27高压水加工基本原理与设备组成？

答：原理：运用高压、高速的细径液流作为介质，对工件表面进行喷射，侬靠

液流产生的冲击作用去除材料实现对工件的切割。组成：超高压水发生装

置、喷嘴、其他装置。

28快速成型加工工艺过程：①建立产品的三维模型②三维模型的近似解决③

三维模型的切片/分层解决④产品的成型加工⑤成型零件的后解决。

1.

一填空（11分）

1.特种加工技术引起了机械制造工艺技术领域内的许多变革,例如对:11

2）3）4）5）等产生了一系列的影响.

2.电子束加工依靠—转化为—来加工的,而离子束加工则是依靠微观

的.

3.超声加工适合于加工不导电的材料,还可以用于等.

4.快速成形技术的4种代表性工艺是；〃2）3）4）.

5.,,和—是依靠热能去除材料的加工方法.

6.电解加工是运用电化学来进行加工，电镀是运用电化学

进行加工.

7.电火花加工是前苏联研究开创和发明的.

二简答题（26分）

电火花加工重要优点和局限性.（5分）

电火花加工与线切割加工的区别与联系.（9分）

电解加工中电解液的作用.（4分）

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为〃激〃光：8

分）

三.分析题（18分）

1.从原理,机理上分析,电化学加工有无也许发展成为〃纳米级加工〃或〃原子级

加工〃技术原则上要采用哪些措施才干实现（10分）

2.分析电火花加工的自动进给调节系统和电解加工的进给系统（8分）

四.应用题（25分）

1.举例说明型腔模具电火花成形加工工具电极的设计（10分）

2.分别用3B代码和ISO代码来编写下图所示的线切割加工程序，图中单位:毫

米.（15分）

特种加工技术试题答案：

1.1）材料的可加工性⑵工艺路线的安排;3）新产品的试制过程4）产品零件设计

的结构5）零件结构的工艺性好，坏的衡量标准

2.动能热能机械撞击能量

3.非金属脆硬清楚，焊接和探伤

4.光敏树脂掖相固化成形选择性粉末烧结成形薄片分层叠加成形熔丝堆积成

形

5.电火花加工线切割加工激光加工电子束加工等离子弧加工（5中取4）

6.阳极溶解阴极沉积，涂覆

7.拉扎林柯夫妇开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和因素

二，

1.优点：1）适合于加工任何难切削材料2）可以加工特殊及复杂形状的表面和零

件

局限性：1）重要用于金属加工.在一定条件下可以加工半导体和非导体材料2）加

工速度较慢3）存在电极损耗

2.与电火花加工的共性：

-电压，电流波形与电火花加工基本相似

-加工机理,生产率,表面粗糙度等工艺规律,材料可加工性与电火花加工基本相

似

与电火花加工的不同：

-电极采用直径较小的细丝,平均加工电流,脉冲宽度不能太大,属于重精加工，

电极接正极

-采用水或水基工作液，有明显的电解电流.但不会起火，易于实现无人运营

-一般没有稳定电弧放电

-电极与工件之间存在〃疏松接触〃式轻压放电现象

-省掉了成形的工具电极，大大减少了成形电极的设计和制造

-电极丝较细，可以加工微细异型孔，窄缝和复杂形状的工件

-采用移动的长电极丝惊醒加工，单位长度上电极丝的损耗较低，对精度影响小

（特别慢走丝电极丝一次性使用）

3.在电解加工过程中，电解液的重要作用是:①作为导电介质传进电流;②在电场

作用下进行电化学反映，使阳极溶解能顺利而有控制地进行;③及时地把加工问

隙内产生的电解产物及热量带走，起更新与冷却作用

4.由于激光器可在较长时间上吸取,积聚某一波长光的能量,然后在很短的时间

内放此并旦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，通

过时间上和空间上的两次能量集中，所以能达成很大的瞬时能量和功率密度.

其所以称之为〃激光〃，是由于激光器中的工作物质吸取某一波长的光能，达成粒

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.

三.

1.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互换，

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，电化学加工有也许发展成为纳米级加工或原子级的精密，微细加工.

但是要实现,从技术上讲尚有相称难度.重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.但是由于他们的影响因素太多，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.电火花加工自动进给调节系统是保证工具和工件保持一定的〃平均〃放电间隙，

由于工件的蚀除速度和电极的损耗是随机的，变化的，所以电火花加工是不等速

进给调节系统，乂称为伺服系统.电解加工间隙与加工速度在一定范围内成双曲

反比关系，可以互相平衡补偿，其自动进给系统是等速进给系统，不需要回退.

四

1.型腔模具电火花成形加工工具电极的设计要考虑电极材料的选择和电极尺寸

设计亮了方面：

1）材料的选择:为了提高加工精度，点击材料要选择耐蚀性高的材料，如纯铜,铜

铝合金,银铝合金及石墨等.铜铝合金,银铝合金成本较高,机械加工较难,采用较

少，在其特殊的情况下使用.采用较多的是纯铜和石墨.

2)电极尺寸的拟定

a)径向尺寸

计算公式:a=A±Kb

-a—电极水平尺寸

-A—型腔图样名义尺寸

-K—与标注有关的系数，单边为1,双边为2

-b一单边缩放量b=SL+Hmax+hmax+r

SL—单边加工问隙(放电间隙)

Hmax一加工前表面微观不平度最大值

hmax一加工后表面微观不平度最大值

r一摇动量

-±—按缩放:原则拟定

根据上述公式，设计如图的工具电极•

al二A1—2b

a2=A2+2b

c=C

rl=R1—b

b)局度尺寸

只要考虑加工结束时，电机夹具不和夹具模块或压板发生接触，以及同一电极反

复使用而增长的高度即可*

2.

3B代码■

B400000B0B400000GXL1

BOB100090B100000GYL2

B300000B0B300000GXL3

B241420B241420B241420GXL1

B241420B241420B841420GYNR4

B100000B0Bl00000GXLI

B100000BOB229290GXSR2

B270710B270710B270710GXL3

B0B141420B141420GYL4

ISO代码•

G91G92X-200.0Y-482.84

G01X200.0

G01Y-382.84

G01X-100.0

G01X141.42Y141.42

G02X-200.0Y01141.42J-141.42

G01X-100.0

G03X70.71Y-70.711-100.0JO

G01X-200.Y-341.42

G01Y-482.84

一、填空

1、特种加工重要采用机械缸以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达

成图样上所有技术规定。（1分）

2、电火花加工原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时

的电腐蚀现象,来蚀除多余的金属，以达成对零件的尺寸、形状和表面质量

等预定的加工规定。（2分）

3、电火花加工系统重要由工件和工具、脉冲电源、自动进给和调节装置

几部分组成。（3分）

4、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、增长单个脉冲能量、减少脉冲间隔。（3分）

5、电火花加工的表面质量重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。（3分）

6、电火花加工的自动进给调节系统重要由以下几部分组成：测量环节、比较

环节、放大驱动环节、执行环节、调节对象。（3分）

7、电火花成型加工的自动进给调节系统，重要包含伺服进给控制系统和参

数控制系统o（2分）

8、电火花加工是运用电火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复

制加工的工艺方法，其应用范围分为两大类：穿孔加工、型腔加工。（2

分）

9、线切割加工是运用移动的、作为负极的、线状电极丝和工件之间的脉冲

放电所产生的电腐蚀作用，对工件加工的一种工艺方法。（2分）

10、快走丝线切割机床的工作液广泛采用的是乳化液,其注入方式为喷入

式。（2分）

11、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。（2分）

12、线切割控制系统作用重要是：1）自动控制电极丝相对于工件的运动轨

迹；2）自动控制伺服的进给速度。（2分）

13、快速成形技术（RP）最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，目前RP

技术的主流是：SLA立体光造型、LOM薄材叠层制造、SLS激光烧结、

FDM熔融成型四种技术。（4分）

14、快速成型的数据接口重要有：快速成型技术标准数据格式即STL格式和

快速成型设备的通用数据接口即鱼1格式。（2分）

二、判断题（15分，每题1分）

1、目前线切割加工时应用较普遍的工作液是煤油。

（错）

2、在型号为DK7740的数控电火花线切割机床中，D表达电加工机床。

（对）

3、线切割机床通常分为两大类，一类是快走丝，另一类是慢走丝。

（对）

4、3B代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。

（错）

5、离子束加工必须在真空条件下进行。

（对）

6、电火花加工中的吸附效应都发生在阴极上。

（错）

7、线切割加工一般采用负极性加工。

（错）

8、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，

需要更换电极。

（错）

9、弛张式脉冲电源电能运用率相称高，所以在电火花加工中应用较多。

（错

）

10、电火花成型加工和穿孔加工相比，前者规定电规准的调节范围相对较

大。

（对

）

11、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。

（对

）

12、电火花加工的粗规准一般选取的是窄脉冲、高峰值电流。

（错）

13、在采用适当的工艺保证后，数控线切割也可以加工盲孔；

（错）

14、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。

（对）

15、通常慢走丝线切割加工中广泛使用直径为0.1mm以上的黄铜丝作为电

极丝。

（对）

1、快走丝线切割加工中，常用的电极丝为铝丝。

（对）

2、3B代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。

（错）

3、电火花线切割加工可以用来制导致形电极。

（对）

4、快走丝线切割的电极丝材料比慢走丝差，所以加工精度较后者低。

（错）

5、电子束加工必须在真空条件下进行。

（对）

6、电火花加工中的吸附效应都发生在阳极上。

（对）

7、线切割加工一般采用正极性加工。

（对）

8、电火花成型加工时，电极在长度方向上损耗后无法得到补偿，需要更换

电极。

（对）

9、电火花成型加工中的自动进给调节系统应保证工具电极的进给速度等于

工件的蚀除速度；

（对）

10、电火花成型加工和穿孔加工相比，前者规定电规准的调节范围相对较

小。

（错

）

11、电火花成型加工电极损耗较难进行补偿。

（对）

12、数控线切割加工是轮廓切割加工，不需设计和制导致形工具电极。

（对）

13、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。

（对）

14、电火花加工的粗规准一般选取的是宽脉冲、高峰值电流。

（对）

15、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。

（对）

16、电极丝的进给速度若明显落后于工件的蚀除速度，则电极丝与工件之间

的距离越来越大，导致开路。

（对）

17、通常慢走丝线切割加工中广泛使用直径为0.1nun以下的细铝丝作为电

极丝。（错）

三、简答题（30分，每题6分）

1、特种加工与传统切削加工方法在加工原理上的重要区别有哪些？（6分）

答：1）特种加工是用双械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达成图

样上所有技术规定。（2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）

3）特种加工过程中，工具与工件不受切削力的作用。（2分）

2、特种加工的本质特点是什么？（6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）

2）特种加工不依靠机械能，而是重要用其他能量（如电、化学、光、声、

热等）去除材料（2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）

3、电火花加工必须解决的问题有哪些？（6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）

2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；（2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）

4、什么是电火花加工的机理？火花放电过程大体可分为哪四个连续的阶段？

（6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）

火花放电过程大体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）

2、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；（1分）

3、电极材料的抛出；（1分）

4、极间介质的消电离；（1分）

5、电火花加工的优缺陷有哪些？（6分）

答：电火花加工的优点重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）

2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；（1分）

3、工具与工件不接触，作用力极小；（1分）

4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小。（1分）

但存在以下缺陷：

1、重要用于加工金属等导电材料；（1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）

6、简要叙述电火花加工的应用场合（6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）

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）

3、可以加工任何形状特殊、结构复杂的工件；（1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）

7、在电火花加工中，工作液的作用有哪些？（6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）

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）

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）

4）加速电蚀产物的排除；（1分）

8、简述电火花加工用的脉冲电源的作用和输出规定（6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）

脉冲电源输入为380V、50Hz的交流电，其输出应满足如下规定：（4

分）

1）足够的放电能量

2）短时间放电

3）波形单向

4）重要参数有较宽的调节范围

5）有适当的脉冲间隔时间

9、简述RC线路脉冲电源的工作过程（6分）R

I~\

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E

电容器充电，电容器两端的电压上升，电能往电一

容器上储存；（2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）

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，反复上述过程！（2分）

10、对电火花加工用脉冲电源的规定有哪些？（6分）

答：1、总的规定：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、精加工的规定；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）

2、具体规定：

1）所产生的脉冲应当是单向的；其目的是最大限度地运用极性效应，以提

高生产率和减少工具电极的损耗。（1分）

2）脉冲电压波形的前后沿应当较陡；其目的是保证加工工艺过程相对稳

定。（1分）

3）脉冲电源的重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、精加工的不同规定。（1分）

4）工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。（1分）

11、简述快走丝线切割机床的工作过程（6分）

答：快走丝线切割机床是运用细铝丝作为电极，多工件进行火花放电“切割”

加工；贮丝筒使得丝作正、反向交替移动，加工能源由脉冲电源供应，电极丝

和工件之间浇注专用工作液介质。（3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）

12、简述电化学反映加工的基本原理（6分）

答：当两铜片接上约10v的直流电流并插入CuCb的水溶液时，即形成通路，

在金属片和溶液的界面上，必然会产生电化学反映，溶液中的Cd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Cl!”，进入溶

液；这便是电解（电镀）液中的电化学反映；（4分）

这种以电化学反映为基础，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）

13、简述激光加工的基本原理（6分）

答：激光加工是运用光能通过透镜聚焦后达成很高的能量密度，依靠光热效应

下产生高温熔融，来加工各种材料；（2分）

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，温度可以达成一万多度；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）

14、简述激光加工的特点（6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

和非金属都可以进行激光加工；（2分）

2）激光能聚集成吸小的光斑，可以进行细微和精密加工；（1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）

4）无刀具，属于非接触式加工，无机械加工变形；（1分）

5）对环境无特殊规定，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）

15、简述电子束加工原理（6分）

答：电子束加工是运用电子高速运动时的冲击动能来加工工件的；（1分）

在真空条件下，运用电流加热阴极发射电子束，再通过加速极加速，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，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）

所以说电子束加工是通过热效应进行加工的。（1分）

16、简述电子束加工特点（6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）

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）

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）

4、电子束的能量密度高，因而加工生产率很高。（1分）

5、电子束容易控制，加工过程便于实现自动化。（1分）

6、电子束加工在真空中进行，因而污染少，加工表面不氧化，特别合用于

加工易氧化的金属及合金材料，以及纯度规定极高的半导体材料。（1分）

17、简述离子束加工原理（6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通过加速、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）

与电子束加工相比，离子束加工具有更大的能量。（2分）

18、电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？（6分）

答：1、只有在较高的真空条件中，电子和离子才干高速运动。（3分）

2、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，需要运用真空吸力，不断地把所产生的金属蒸汽抽出去。（3

分）

19、简述超声波加工的原理（6分）

答：超声波加工是运用振动频率超过16000Hz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）

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16~30kHz,

振幅为O.OrO.15mmo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，乂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）

20、简述超声波加工的重要特点（6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）

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0.2um,加工精度可达0.05〜0.02mm,并且可以加工薄壁、窄缝、

低刚度的零件。（2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，因此普通的超声波加工设备结构简朴。加工机床结构和工具均较简

朴，操作维修方便。（2分）

21、简述快速成形技术（RP）的原理（6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模型一分层离散一按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原

材料一生成实体模型。（3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，并将其切提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、聚合或化学反映等手段逐层

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）

22、简述快速成形技术的特点（6分）

答：快速原型技术突破了“毛坯一切削加工一成品”的传统的零件加工模式，

开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。（2

分）

与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点：（4分）

1、可以制造任意复杂的三维几何实体。

2、快速性。

3、高度柔性。

4、是实现快速制造的咳心。

23、简述立体光造型（SLA）工作原理（6分）

答：由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机

控制下，有选择的扫描在光敏树脂体光敏树脂表面，运用光敏树脂遇紫外光凝

固的机理，一层一层固化光敏树脂；（3分）

每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息，使激

光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂

上，如此反复，直至制作生成一零件实体模型。（3分）

四、综合题

1、参照右图，简述电火花加工的一般过程：工

具

电

脉冲电源提供脉冲电压f作用于工具电极极

脉

冲

和工件电极上一两电极之间的工作液被电离、介电

源

质被击穿f形成放电通道；在电场力作用下f

电子奔向阳极、正离子奔向阴极一导致火花放

电；电子和离子的高速运动f轰击阳极和阴极，

使动能转化为热能（10000℃）一电极表面金属迅速熔化甚至汽化一工件表面形

成一个极小的圆坑，工件被蚀除，工具不断进给f工件不断被蚀除。

A特种加工的本质特点：

1）工具硬度可以低于被加工材料的硬度（甚至不用工具）

2）不依靠机械能，而是重要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除材

料

3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。

B特种加工与传统切削加工方法在原理上的重要区别：

1）用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达成图样上所有技术规

定。

2）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。

3）在特种加工中，工具与工件不受切削力的作用。

特种加工技术的应用：

1、难加工材料的加工；

2、复杂型面、微细表面和低刚度零件的加工；

3、高精密表面的加工；

4、特殊规定零件的加工，如薄壁和弹性零件等；

特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响

1、提高了材料的可加工性

2、改变了零件的典型工艺路线

3、改变了试制新产品的模式

4、影响了产品零件的结构设计

5、改变了传统零件工艺结构的评价标准

6、成为微细加工的重要手段

改变了零件的典型工艺路线

1、落料模凸、凹模加工的原工艺路线为：

下料一锻造f正火f粗加工一调质f精加工f高频淬火及回火一精磨

2、落料模凸、凹模加工的现工艺路线为：

下料一锻造一正火一粗加工一高频淬火及回火一线切割加工

电火花加工定义:

在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电

时，局部、瞬时产生的高温，将金属蚀除下来。

电火花加工原理工

具

基于工具和工件(正、负电极)之间脉

冰

冲

冲性火花放电时的电腐蚀现象，来蚀除多余电

源

的金属，以达成对零件的尺寸、形状和表面

质量等预定的加工规定。

参照右图，简述电火花加工的一般过程：

脉冲电源提供脉冲电压一作用于工具电极和工件电极上f两电极之间的工

作液被电离、介质被击穿一形成放电通道；在电场力作用下一电子奔向阳极、

正离子奔向阴极f导致火花放电；电子和离子的高速运动f轰击阳极和阴极，

使动能转化为热能(10000℃)一电极表面金属迅速熔化甚至汽化一工件表面形

成一个极小的圆坑，工件被蚀除，工具不断进给f工件不断被蚀除。

电火花加工必须解决的问题

1、由于在加工的不同阶段，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、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；

3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。

电火花加工系统的基本组成

1、工件和工具；2、脉冲电源；3、自动进给和调节装置

电火花加工的特点

1、特别适合任何难以进行切削加工的材料；

2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；

3、工具与工件不接触，作用力极小；

4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小

但存在以下缺陷：

1、重要用于加工金属等导电材料；

2、加工速度较慢（需进行预加工，去除大部分余量）；

3、存在电极损耗，；

电火花加工的应用

1、可以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、可以加工任何特殊及复杂形状的工件；

3、没有机械加工时那洋的切削力，因此适于加工薄壁、窄槽、低刚度及微细精

密的零件。

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。

电火花加工的机理

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。

电火花腐蚀的四个阶段

1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道；

2、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；

3、电极材料的抛出；

4、极间介质的消电离；

影响材料放电腐蚀的因素：

1、极性效应2、吸附效应3、电参数4、金属材料的热学常数5、工作液

极性效应对电蚀量的影响

定义：单纯由于正、负极性不同，而彼此电蚀量不同的现象叫极性效应。

因素：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。

吸附效应对电蚀量的影响

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；

吸附层重要是石墨化的碳素层，另一方面是粘附在电极表面的金属微粒粘

结层。

极性效应和吸附效应可以提高加工生产率、减少工具损耗，必须充足运用；

因此，电火花加工所用的脉冲电源都是单向、直流的脉冲电源。

电参数对电蚀量的影响

提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：

1）提高脉冲频率

2）增长单个脉冲能量

3）减少脉冲间隔

放电所产生的热能重要消耗在以下几个方面：

1、向电极其它部位和工作液中传导；

2、使局部金属材料温度升高，达成熔点；

3、熔化金属材料；

4、使熔化后的金属材料继续升温至沸点；

5、使熔融金属气化；

6、使金属蒸气继续加热成过热蒸气；

金属材料热学常数对电蚀量的影响

1）金属材料的熔点、沸点，比热容，熔化热，与化热愈高，电蚀量将愈小，愈

难加工；

2）导热率大的金属材料，能将热量传导、散失到其它部位，减少自身的她除

量；

工作液对电蚀量的影响

1）形成火花放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；

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；

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；

4）加速电蚀产物的排除；

实验表白：介电性好、密度和粘度大的工作液有助于压缩放电通道，提高放电

的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应；但是，粘度过大不利于电蚀产物的排

出，影响正常放电。

所以，粗加工使用粘度大的机油，精加工时使用粘度小的煤油；

提高加工速度的途径

1、选用适当的脉冲宽度

2、选用适当的脉冲间隔

3、增长单位脉冲能量（重要是增长峰值电流）

4、提高脉冲频率f

影响加工精度的重要因素

1.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。

2.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；

3.二次放电

电火花加工的表面质量：表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能

影响表面粗糙度的因素：

1）单个脉冲能量大，则表面粗糙度差;

2）材料熔点高，则表面粗糙度好；

3)工具电极的表面粗糙度对工件表面粗糙度有复印现象；

4)工作液的电阻率减少，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阻糙度。

表面变质层：火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果，表面变质层的厚

度大约在0.01〜0.5mu之间，一般将其分为熔化层和热影响层

显微裂纹：火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果；

1)脉冲能量越大，显微裂纹越明显；

2)工件材料越脆，显微裂纹越明显；(硬质合金、预先热解决、淬火材料等脆

性大)

电火花加工用的脉冲电源

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。

脉冲电源输入为380V、50Hz的交流电，其输出应满足如下规定：

(1)足够的放电能量

(2)短时间放电

(3)波形单向

(4)重要参数有较宽的调节范围

(5)有适当的脉冲间隔时间

对电火花加工用脉冲电源的规定

1、总的规定

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、精加工的规定；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、具体规定

1)所产生的脉冲应当是单向的；

目的：最大限度地运用极性效应，以提高生产率和减少工具电极的损耗。

2）脉冲电压波形的前后沿应当较陡（一般采用矩形波脉冲电源）；

目的：保证加工工艺过程比较稳定。

3）脉冲电源的重要参数应能在很宽的范围内可以调节；

目的：满足粗加工、半精加工、精加工的规定。

4）工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。

RC线路脉冲电源的组成：R

I1

两个回路：充电回路利放电回路

1、充电回路：直流电源、充电电阻、电容器E

2、放电回路：电容器、工具电极、极间间隙

RC线路脉冲电源的原理：

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，电能往电容潜上储存；

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；

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，反复上述过程！

弛张（RC）式脉冲电源优点

1、结构简朴，工作可靠，成本低

2、在小功率时可以获得很窄的脉宽