先进制造技术题库

特种加工A1.特种加工与传统加工的区别是什么？答：传统加工：以硬克软。特种加工：工具的硬度不一定大于工件的硬度。传统加工：利用机械能。特种加工：利用电能、化学能、声能、光能等。A2.常用特种加工的主要方法有哪些？各有何特点？答：一、电火花加工。特点：（1）被加工材料的可加工性主要取决于材料的电学、热学性能，而与材料的力学性能几乎无关。这就使电火花加工能以柔克刚，用较软的工具加工较硬和较韧的材料，例如用紫铜或石墨的工具电极加工淬火钢；不锈钢、硬质合金，甚至可以加工各种超便材料。（2）加工中工具电极与工件不直接接触，故没有显著的“切削力”，适于加工各种弹性薄壁件，对于大件加工也不会出现因同时加工的而积大而引起加工变形的问题。（3）可以将电极的形状“复印”到工件上.适合加工各种型孔、空间曲面及复杂形状的表面。（4）电火花加工主要用于加工导电材料。二、电化学加工。特点：（1）可对任何金属材料进行形状、尺寸和表面的加工；加工高温合金、钛合金、淬硬钢、硬质合金等难加工金属材料时，优点更加突出。（2）加工中无机械切削力和切削热的作用，故加工后表面无冷硬层、残余应力，加工后也无毛刺或棱角。（3）加工可以在大面积上同时进行，也无需划分粗、精加工，故一般都具有较高的生产率。（4）电化学作用的产物（气体或废液）对环境有污染、对设备也有腐蚀作用。而且，“三废”处理比较闲难。三、电铸加工。（1）能将传统加上较困难的零件内表而转化为原模外表面，并将难成形的金属转化为易成形的原模材料（如石蜡、树脂等）。因而可制造出其他方法不能或很难制造的持殊形状的零件。（2）能准确地复制表而轮廓和微细纹路。（3）改变电铸液成分和工作条件，使用添加剂。可使电铸层的性能在宽广的范围内变化，以适应不同加工的需要。（4）能够获得尺寸精度高、表面粗糙度小的产品。可以获得高纯度的金属制品。（5）可以制造多层结构的构件，并能将多种金属、非金属拼铸成一个整体。四、刷镀加工。（1）设备简单，投资少，收效快（不用镀槽）。（2）工艺灵活，操作（未完）方便，适应范围广（可实现不解体刷镀和现场刷镀）。（3）生产效率高（是一般槽镀的10-15倍）。（4）操作安全，对环境污染小（镀液中不含氰化物）五、超声波加工。适合于加工硬脆材料。如：玻璃、玛瑙、半导体材料等（1）适合加工各种硬脆材料，尤其是玻璃、陶资、宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电的非金属材料；也可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导电的金属材料，但加工效率较低。（2）由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表而的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤，表面籾糙度也较低，也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。（3）工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的相对运动.便可加工各种复杂的型腔和型而。一般，越声加工机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。（4）加工的面积不大，工具头磨损较大•故生产率较低。六、激光加工。（1）不需要加工工具。（2）激光束的功率密度很高，几乎对任何难加工的金属和非金属材料都可以加工。（3）可以透过透明物体进行加工七、电火花线切割。（1）以线电极代替成形电极，省去了成形工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间。（2）由于电极丝较细，可以加工窄缝、微细异形孔和复杂形状的零件。（3）由于切缝很窄，而且只对工件进行轮廓切割加工，实际金属蚀除S很少，材料利用率高，对于贵重金属加工具有重要意义。（4）由于采用移动的电极丝进行加工，因此，电极丝在单位长度上的损耗较少，对加工精度的影响也就小。尤其是采用单向走丝进行线切割时，电极丝只使用一次，电极损耗对加工精度的影响就更小了。（5）由于电极丝与工件保持着相对运动.极间间隙状态可以认为是由正常火花放电以及短路三种状态组成，一般不会出现持续电弧放电现象。（6）不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面（立体成形表而）。八、电解加工（1）可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属，适用范围广。（2）加工生产率高。（3）加工中工具和工件间无切削力存在，适用用加工易变形的零件。（4）加工后的表面无残余应力和毛刺，粗糙度可达Ra1.25~0.2，平均加工精度可达+-0.1左右。（5）加工过程中工具损耗极小，可长期使用。B3.电火花加工电极的材料有哪些？电火花线切割加工电极丝的材料有哪些？电火花加工和线切割加工各适合于加工什么零件？答：电火花如工电极的材料是紫铜和石墨，电火花线切割加工电极丝的材料是铜丝和钼丝。电火花加工适用于主要用于加工导电材料，各种弹性薄壁件，各种型孔、空间曲面及复杂形状的表面，加工淬火钢,不锈钢、硬质合金，甚至可以加工各种超硬材料。电火花线切割加工适用于加工窄缝、微细异形孔和复杂形状的零件。此加工方法对于贵重金属加工具有重要意义。不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面（立体成形表面）。B4.什么是超声波？超声波加工的原理是什么？有何特点？适合于加工什么材料？答：超声波加工是利用超声频（16KHz〜25KHz）振动的工具端而冲击工作液中的悬浮磨料，由磨粒对工件表而撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。原理：超声加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。特点：（1）适合加工各种硬脆材料，尤其是玻璃、陶资、宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电的非金属材料;也可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导电的金属材料，但加工效率较低。（2）由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤，表面粗糙度也较低，也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。（3）工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的相对运动.便可加工各种复杂的型腔和型面。一般，越声加工机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。（4）加工的面积不大，工具头磨损较大，故生产率较低。适合于加工硬脆或受冲击作用愈容易被破坏的材料。B5.电火花加工的原理是什么？有何特点？答：原理：工具和工件间持续保持一个很小的放电间隙。当电源接通时，脉冲电压将在工具和工件之间的某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿液体介质，从而产生火花放电，瞬时高温将达10000度以上，使工具和工件表面的局部金属熔化和气化而被蚀除，形成一个小凹坑。脉冲放电结束后，液体介质恢复绝缘，待第二个脉冲电压到来时，重复（未完）上述过程，在工具和电极表面又形成新的小凹坑，如此循环往复。一秒钟成千上万次放电的结果，使整个加工表面由无数个小凹坑所组成。随着工具电极不断向工件进给，工具的轮廓便复印在工件上，最终加工出所需的零件。原理：电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法。特点：（1）被加工材料的可加工性主要取决于材料的电学、热学性能，而与材料的力学性能几乎无关。这就使电火花加工能以柔克刚，可以用较软的工具加工较硬和较韧的材料，例如用紫铜或石墨的工具电极加工淬火钢；不锈钢、硬质合金，甚至可以加工各种超便材料。（2）加工中公布各级电极与工件不直接接触，故没有显著的“切削力”，适于讲各种弹性薄壁件，对于大件加工也不会出现因同时加工的面积大而引起加工变形的问题。（3）可以将电极的形状“复印”到工件上，适合加工各种型孔、空间曲面及复杂形状的表面。（4）电火花加工主要用于加工导电材料。B6.激光加工的原理是什么？有何特点？答：激光是单色光，强度高、相干性和方向性好，通过一系列光学系统，可将激光束聚焦成光斑直径小到几微米、能量密度高达l0^8-10^10W/Cm^2、能产生10000°C以上的高温，并能在千分之几秒甚至更短的时间内使任何可熔化、不可分解的材料熔化、蒸发、气化而达到加工的目的。特点：不需要加工工具；激光束的功率密度很高，几乎对任何难加工的金属和非金属材料都可以加工；可以透过透明物体加工。B7.电刷镀加工的原理是什么？有何特点？举例说明刷镀的应用？答：涂镀又称刷镀或无槽电镀，是利用直流电源，将工件接电源负极，镀笔接电源正极，用脱脂棉套包住镀笔端部的不溶性石墨电极，并饱蘸镀液（也有加工时直接浇镀液的），多余的镀液流回容器。加工时，接通电源使工件转动，在电化学的作用下，镀液中的金属离子流向阴极，并在阴极表面上得到电子还原成原子，结晶成镀层，其厚度可达0.001—0.5mm。特点：设备简单，投资少，收效快（不用渡槽）；工艺灵活，操作方便，适应范围广（可实现不解体刷渡和现场刷渡）；生产效率高（是一般槽镀的10－15倍）；操作安全，对环境污染小（镀液中不含氰化物）。应用：电极转子轴刷镀修复，电极座孔刷镀修复，柴油机机体刷镀修复，柴油机曲轴刷镀修复。C8.试举几例说明采用特种加工工艺后，对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例。答：⑴硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料，因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工，只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面，其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率，更有甚者，金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料，过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料“自己磨自己”，磨削时金刚石工具损耗很大，正是硬碰硬两败俱伤，确实是可加工性极差.但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具，工具，而激光加工则不但“削铁如泥”而且可“削金刚石如泥”，在激光加工面前，金刚石的可加工性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加工性，的确需要重新评价。（2）对结构工艺性，过去认为方孔，小孔，小深孔，深槽，窄缝以及细长杆，薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差，在结构设计时应尽量避免.对E字形的桂钢片硬质合金冲模，由于90*内角很难磨削，因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工，则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模，特种加工可使某些结构工艺性由“差”变“好”。C9.电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削时的自动进给系统，在原理上、本质上有何不同？为什么会有这种不同？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统保持一定的放电间隙，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。C10.从原理和机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为纳米级加工或原子级加工？原则上要采取哪些措施才能实现？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。但是真的要实現它，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。C11.激光为什么比普通光具有更大的加工瞬时能量和功率密度？答：因为激光器可在较长时间吸收、积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，所以能达到很大的瞬时能量和功率密度。C12.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而接触，工件表而去掉多少，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。C13.有一根45号钢的轴，由于加工不慎尺寸减小0.1mm,采用什么工艺进行修复更经济合理？写出其详细的工艺。答：刷镀：1.表面修整：机械除油、除锈。2电净处理：极性接法：镀笔接阳极，工件接阴极；操作电压：