特种加工期末考试复习题

第1页共11页特种加工是指利用机，光，电，声，热，化学，磁，原子能等能源来进行加工的非传统加工方法，它们与传统切削加工的不同特点主要有：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他的能量去除工件材料；2.工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；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。机械制造面临的严峻任务：1.解决各种难切削材料的加工问题；2.解决各种特殊复杂型面的加工问题；3.解决各种超精密，光整零件的加工问题；4.特殊零件的加工问题特种加工的影响：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大大缩短新产品试制周期4对产品零件结构设计产生很大的影响5对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。精密与特种加工从加工成形的原理特点来分类，可以分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。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，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。应用范围分为穿孔加工型腔加工两类。要使电腐蚀原理用于尺寸加工，必须解决的问题：1.电极之间始终保持确定的距离，2.放电点的局部区域达到足够高的电流密度，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，以确保放电所产生的热量来不及传导扩散到被加工材料的其他部分而集中在局部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解决的办法：使用脉冲电源和放电间隙自动进给控制系统，在具有一定绝缘强度和一定粘度的电介质中进行放电加工。电火花加工的特点：1.适于任何难切削材料的加工2.适于加工特殊及复杂形状的零件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，便于实现自动化电火花加工火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？1.极间戒指的电离，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.极间介质的消电离电火花加工中的极性效应是什么？产生极性效应的原因是什么？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？极性效应：这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象。原因：在火化放电过程中，正电极表面受到负电子撞击而负电极表面受到正离子的撞击，各自受到瞬时热源的作用，在两极表面所分配到的能量不一样，因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。应合理选用工具电极的材料，根据电极材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确地选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。电火花加工工艺方法可分为哪六类？1.电火花穿孔成型加工2.电火花线切割加工3.电火花磨削和镗磨。4.电火花同步共轭回转加工。5.电火花高速小孔加工。6.电火花表面强化刻字电火花加工系统主要由工件和工具、脉冲电源、自动进给和调节装置几部分组成。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f、增加单个脉冲能量mw、增加平均放电电流ei和脉冲宽度it，减少脉冲间隔，设法提高系数ck、ak（具体：合理选用电极材料、电参数和工作液，改善工作液的循环过滤方式）。第2页共11页电火花加工中工作液的作用：（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）对放电通道产生压缩作用（3）帮助电蚀产物的抛出和排除（4）对工具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。电火花加工中，降低工具电极损耗的措施(1)正确选择极性和脉宽，一般在短脉冲精加工时采用正极性加工，而在长脉冲粗加工时则采用负极性加工；(2)利用吸附效应产生的炭黑膜对电极起到保护和补偿作用；（3）利用传热效应，在放电初期限制脉冲电流的增长率，使电流密度不至太高，也就使电极表面温度不致过高而遭受较大的损耗（4）选用合适的电极材料。RC线路脉冲电源的工作原理：当直流电源接通后，电流经限流电阻R向电容C充电，电容C两端的电压上升到等于工具电极和工件间隙的击穿电压dU时，间隙就被击穿，电阻变得很小，电容器上储存的能量瞬间释放，形成较大的脉冲电流ei；电容上的能量释放后，电压下降到接近零，间隙中的工作液又迅速恢复到绝缘状态，此后电容器再次充电，重复前述过程。RC脉冲电源的主要的优点和缺点？答：优点：1）结构简单，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。缺点：1）电容器放电速度很快，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）电能利用效率很低，最大不超过36%，因大部分电能经过电阻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，因为电容器的充电时间tc比放电时间te长50倍以上，脉冲间歇系数太大。4）工艺参数不稳定，而且放电间隙经过限流电阻，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可能，并容易转为电弧放电。晶体管式脉冲电源的工作原理主振级Z发出一定脉冲宽度和停歇时间的矩形脉冲信号，经放大级F放大后推动末级功率晶体管导通或截止。末级晶体管起着“开关”的作用，它导通时，直流电源电压U即加在工件间隙上，击穿工作液进行火花放电。当晶体管截止时，脉冲即行结束，工作液恢复绝缘。准备下一个脉冲的到来。高频分组脉冲和梳形波脉冲电源的特点两种波形在一定程度上都具有高频脉冲加工表面粗糙度值小和低频脉冲加工速度快的双重优点；梳形波不同于分组脉冲波之处在于大脉宽期间电压不过零，始终加有一较低的正电压，其作用为当中、精规准负极性加工时，使正极工具能吸附碳黑膜，获得更低的电极损耗。纯铜的优点：1.不容易产生电弧，在较困难的条件下也能稳定地加工，2.精加工比石墨电极损耗小，3.采用精微加工能获得很高的表面粗糙度，4.经锻造后还可做其他型腔加工用的电极，材料利用率高。缺点：机械加工性能不如石墨好。石墨电极的优缺点（1）机械加工成型容易，容易修正（2）电火花加工的性能也很好，在宽脉冲大电流情况下具有更小的点击消耗；缺点是容易产生电弧烧伤现象，精加工时电极消耗大。线切割加工是利用移动的、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）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）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。第3页共11页线切割控制系统作用主要是：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。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）穿丝孔在电解加工过程中,电解液的主要作用是:①作为导电介质传进电流;②在电场作用下进行电化学反应,使阳极溶解能顺利而有控制地进行;③及时地把加工间隙内产生的电解产物及热量带走,起更新与冷却作用电参数：脉宽，脉间，峰值电流，开路电压，脉冲的前沿上升率和后沿下降率电火花穿孔成形加工机床主要由主机（包括自动调节系统的执行机构），脉冲电源，自动进给调节系统，工作液净化及循环系统主机包括：主轴头，床身，立柱，工作台及工作液槽工作液：煤油和去离子水制造异性小孔电极，主要有下面几种方法：1.冷拔整体电极法，2.电火花线切割加工整体电极法，3.电火花反拷加工整体电极法线切割机床的加工功能及加工工艺指标有了大幅度提高：1。加工对象2.加工范围3.加工形状4.自动化电火花线切割加工的原理：不需要制造复杂的成形电极，利用移动的细金属丝作为工具电极，工件按照预定的轨迹运动，“切割”出所需的各种尺寸和形状。线切割加工的特点：1.以0.03mm-0.35mm的金属线为电极，无需制造特定形状的电极。2.除可以加工平面以外，还可以加工锥面、半球面等复杂曲面。3.轮廓加工时，需留的加工余量少，可节约贵重金属材料4.可以实现数字控制，加工灵活方便，尤其适合小批量产品生产，或者产品试制影响加工速度的因素电参数：1.峰值电流、脉宽越大，加工速度越快。2.脉间越小，加工速度越快，但脉宽小到一定程度时，反而使加工速度变慢。工件材质：1.熔点越低的材料，加工速度越快，熔点越高的材料，加工速度越低。2.工件厚度越大，由于面积效应，加工速度越快。但是厚度大到一定程度，导致排屑困难，反而降低加工速度。进给方式：进给方式分为恒速进给、伺服进给、自适应进给1.恒速进给：无视加工间隙状态的变化，电极丝以恒定速度进给，加工速度较低。2.伺服进给：可以根据加工间隙状态的变化，实时调整电极丝的进给速度，但不能调整电参数，加工速度较快。3.自适应进给：根据加工间隙的状态变化，实时调整电极丝的进给速度，并设置最佳的电参数。加工速度最快。电极丝张紧力：1.张紧力过大，电极丝超过弹性变形的范围，造成频繁断丝，降低加工速度2.张紧力过小，电极丝振动幅度过大，甚至导致电极丝跳出限位槽，降低加工速度。3.张紧力过小，还导致电极丝切割轨迹偏离工件轮廓线切割加工的应用：1.适用于各种形式的冲裁模及挤压模等通常带锥度的模具加工，2.高硬度材料零件的加工，3.特殊形状零件的加工，4.加工电火花成形加工用的铜，铜钨合金等材料电极电化学加工按加工原理可以分为三大类：1.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电化学加工的主要特点：1.适应范围广，2.加工质量高，3.加工过程没有划分阶段，4.电化学加工对环境有一定程度的污染电解液的分类：酸性溶液（盐酸、硫酸）、中性溶液（NaCL）碱性溶液（NaOH）电解加工设备主要由机床本体，直流电源和电解液系统三大部分组成第4页共11页对电解加工机床的基本要求：1.机床刚性，2.进给速度的平稳性，3.防腐绝缘性，4.安全措施电化学机械加工的分类：电化学机械复合加工大致可分为电解磨削，电解研磨，电解磨，电化学超声加工，电化学砂带磨削，电化学机械复合抛光加工及高精度电化学机械加工等几类；另一类分类方法是根据工具电极的设置方式来划分的，这种分类方法大致可以把电化学机械加工分为两大类：一类是复合法，一类是中间电极法，简称中级法电化学机械复合加工的特点：1.加工范围广，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，5.成本低激光加工的基本设备包括激光器、电源，光学系统，冷却系统，机械系统，控制系统及安全系统等。激光加工的主要特点?答：1）激光加工属高能束流加工，功率密度可高达10^8—w/cm^2，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）可以达到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.激光切割的特点：1.切割速度快，热影响区小，热畸变行小，2.割缝窄，割缝质量好，切口边缘平衡，3.切边无机械应力，工件变形极小，适宜于蜂窝结构与薄板等低刚度零件的切割，4.无刀具磨损，没有接触能量损耗，也不需更换刀具，切割过程易于实现自动控制，5.激光束聚焦后功率密度高，能够切割各种材料，6.可在大气中或任意气体环境中进行切割，不需真空装置超声波加工是利用工具端面做超声频震动，通过磨料悬浮夜加工脆性材料的一种成形加工方法。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单，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的局部撞击作用，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Ra1um~Ra0.1um，加工精度可达0.01mm~0.02mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度零件。4）工件上被加工出的形状与工