《特种加工》第六版课后习题答案课案
特种加工第六章课后习题答案
第六章电子束和离子束加工一、课内习题及答案1．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：有离子刻蚀、溅射沉积、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。
2．电子束加工、离子束加工和激光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”，激光因可在空气中加工，不受空间结构的限制，故也适用于大型工件的切割、热处理等工艺。
3．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0.69μm的红色激光，聚焦后的光斑直径很难小于1μm，因为聚焦透镜有像差等误差。
二氧化碳气体激光器发出1.06μm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0.25μm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10-9~10-10m，即1~0.1nm），可得到0.1μm 左右的聚焦直径。
4．电子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。
特种加工课后习题答案解析
《特种加工》习题解答概论1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是"物极必反" 有哪些事例是"坏事有时变为好事"答:这种事例还是很多的.以"物极必反"来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.以"坏事变好事"来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是"坏事变好事"的实例.2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例. 答:这类实例是很多的,例如: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字形的硅钢片硬质合金冲模,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".3.工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别) 答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,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.第二章电火花加工1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处答:(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"-"极逸出飞向"+"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),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述.2.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 (提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么 )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,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.3.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.4.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电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动加工内螺纹时为什么不会"乱扣" 用铜螺杆做工具电极,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:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,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.5,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80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙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线的A点将偏向左边.S/ m/V6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 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:加工示意图见图2-1a.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.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-17,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如:极性脉宽脉间峰值电流加工余量加工后表面粗糙度时间粗加工(可不加抬刀)负600 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加工(加抬刀)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min精加工(加正20 s50 s2A0.02㎜30min答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,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.5,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80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙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线的A点将偏向左边.S/ m/V6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 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:加工示意图见图2-1a.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.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-17,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如:极性脉宽脉间峰值电流加工余量加工后表面粗糙度时间粗加工(可不加抬刀)负600 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加工(加抬刀)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min精加工(加正20 s50 s2A0.02㎜30min第三章电火花线切割加工1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)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 s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.2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率答: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 100-25=75V,由此可以算出电能利用率: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.3.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:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给).线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度人为放慢,处于"欠进给"状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,"过进给"时,则放电间隙偏小.测绘间隙蚀除特性曲线时,利用"改变预置进给速度"来改变放电间隙的大小.实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小.为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不用线切割机床的"自动档"(伺服)进给,而采用"人工档"(等速进给)进给功能.最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于"欠跟踪"的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大.当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停止进给,并事先作好记录.在曲线最高点B只右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心.4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同答: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.5.设计一个测量,绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上做空载模拟实验.用可调的的直流电源模拟火花间隙的平均电压).答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解.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10~12v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,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10~12V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.6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.(俯视图)切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为:BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)……第四章电化学加工1．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"技术？原则上要采用哪些措施才能实现？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。
特种加工课后答案_第三章
第三章电火花线切割加工1．电火花线切割时，粗、中、精加工时的生产率的大小和脉冲电源的功率、输出电流的大小有关。
用什么办法来衡量、判断脉冲电源加工性能的好坏（绝对性能和相对性能）？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100mm 2/min，另一电源峰值电流27A 时切割速度为106mm 2/min，则前者的相对生产率为100/25=4mm 2/min,优于后者106/27=3.9mm 2/min。
又如某线切割脉冲电源3A时切割速度为100mm 2/min，另一电源3.5A时为124mm 2/min，则前者相对切割速度为33.3mm 2/A·min，低于后者35.5mm 2/A·min。
2．电火花加工和线切割加工时，如何计算脉冲电源的电能的利用率？试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率？答：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100－25=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。
3．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：这一习题有一定的难度，需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行。
间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙（间隙平均电压）的关系曲线（参见第二章电火花加工的伺服进给）。
线切割加工时，调节伺服进给量的大小，可以在一定程度上改变平均放电间隙。
例如把进给速度人为调慢，处于"欠进给"状态，则平均放电间隙偏大，反之，进给速度过高，"过进给"时，则放电间隙偏小。
(完整版)特种加工课后答案_第四章1
第四章电化学加工1．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"技术？原则上要采用哪些措施才能实现？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。
2．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Cu 2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu 2+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。
3．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）。
特种加工技术题目及答案
特种加⼯技术题⽬及答案1．从特种加⼯的发⽣和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反”？有哪些事例是“坏事有时变为好事”？答：这种事例还是很多的。
以“物极必反”来说，⼈们发明了螺旋桨式飞机，并不断加⼤螺旋桨的转速和功率以提⾼飞机的飞⾏速度和飞⾏⾼度。
但后来⼈们发现证实螺旋桨原理本⾝限制了飞机很难达到⾳速和超⾳速，随着飞⾏⾼度愈⾼，空⽓愈稀薄，螺旋桨的效率愈来愈低，更不可能在宇宙空间中飞⾏。
于是⼈们采⽤爆⽵升空的简单原理研制出喷⽓式发动机取代了螺旋桨式飞⾏器，实现了洲际和太空飞⾏。
由轮船发展成⽓垫船，也有类似规律。
以“坏事变好事”来说，⽕花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧⽑、损蚀，⽽利⽤脉冲电源瞬时、局部的⽕花放电⾼温可⽤作难加⼯材料的尺⼨加⼯。
同样，铝饭盒盛放咸菜⽇久会腐蚀穿孔，钢铁器⽫、⼩⼑等在潮湿的环境下会腐蚀。
钢铁在风吹⾬淋时遭受锈蚀，海洋船舰的钢铁船体为了防⽌海⽔的腐蚀，得消耗巨资进⾏防锈、防蚀。
⼈们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后，创造了选择性阳极溶解的电解加⼯⽅法。
这些都是“坏事变好事”的实例。
2．试列举⼏种采⽤特种加⼯⼯艺之后，对材料的可加⼯性和结构⼯艺性产⽣重⼤影响的实例。
答：这类实例是很多的，例如：(1)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靠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。
特种加工技术 习题集 附答案
补充资料《特种加工技术》习题集论0总特种加工在国外也叫做“非传统加工技术”，其“特”在何处？1.试述特种加工技术与传统加工技术的并存关系，并说明特种加工技术对现代制造业存在的必然性和影2. 响。
人们常言“打破传统，锐意创新”，特种加工技术的产生和发展对于科研和工程技术人员从事发明创新3. 工作有何启迪？试举例说明生产、生活中还有哪些可以变害为利产生发明和创新的例子？EDM SINKING）1章电火花成形加工（第一、简答题4.试述电火花加工的工作原理及工艺特点。
5.电火花加工机床有哪些附件？其各自的用途如何？ 6.电火花工作液有哪些供液方式？各自的优缺点如何？7.常用的电火花工具电极材料有哪些？8.电火花磨削与传统机械磨削有何差异？9.试述电火花铣削的工作原理、特点及工艺实施形式。
10.“反拷法”是何含义？其应用场合如何？11.“群电极”是什么含义？如何制备？应用于何种场合？12.简述共轭回转电火花加工的工作原理及特点。
13.超大深径比的深小孔加工的难点何在？对策如何？二、选择题作为工作液； 1.电火花深小孔加工应当选择以下乳化液) ；D.煤油；C.去离子水(工业纯水 A.自来水；B. 电火花共轭回转加工的最早发明人是：2.德国人C.俄国人D.A.中国人；B.美国人加工方法来完成。
3. 欲将小型交叉孔口毛刺去除彻底干净，最好采用电火花工艺砂轮磨削D.A.锉刀；B.砂带磨削C.。
4.欲保证最高的加工精度，电火花加工中工作液供给方式最好采用 D.工具电极内部射出B.侧面冲液C.工具电极内部抽吸 A.静态淹没工件； 5.对于象筛网零件有成千上万个小孔需要加工，为保证生产率，电火花加工宜采用以下.工具电极实心群电极D.空心管群电极C. A.单个实心电极逐个加工；B.单个空心电极逐个加工三、判断题 F ）1.电火花加工中的吸附效应都发生在正极上。
（）2.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。
特种加工技术习题集附答案
补充资料《特种加工技术》习题集论0总 1.特种加工在国外也叫做“非传统加工技术”，其“特”在何处试述特种加工技术与传统加工技术的并存关系，并说明特种加工技术对现代制造业存在的必然性和影响。
2.人们常言“打破传统，锐意创新”，特种加工技术的产生和发展对于科研和工程技术人员从事发明创新3.工作有何启迪试举例说明生产、生活中还有哪些可以变害为利产生发明和创新的例子EDM SINKING）1章电火花成形加工（第一、简答题 4.试述电火花加工的工作原理及工艺特点。
5.电火花加工机床有哪些附件其各自的用途如何 6.电火花工作液有哪些供液方式各自的优缺点如何7.常用的电火花工具电极材料有哪些8.电火花磨削与传统机械磨削有何差异9.试述电火花铣削的工作原理、特点及工艺实施形式。
10.“反拷法”是何含义其应用场合如何11.“群电极”是什么含义如何制备应用于何种场合12.简述共轭回转电火花加工的工作原理及特点。
13.超大深径比的深小孔加工的难点何在对策如何二、选择题作为工作液； 1.电火花深小孔加工应当选择以下乳化液) ；D.C.B.煤油；去离子水(工业纯水 A.自来水；电火花共轭回转加工的最早发明人是：2.德国人C.俄国人D. A.中国人；B.美国人加工方法来完成。
欲将小型交叉孔口毛刺去除彻底干净，最好采用 3.电火花工艺砂轮磨削D.A.锉刀；B.砂带磨削C.。
4.欲保证最高的加工精度，电火花加工中工作液供给方式最好采用 D.工具电极内部射出B.静态淹没工件；侧面冲液C.工具电极内部抽吸 A. 5.对于象筛网零件有成千上万个小孔需要加工，为保证生产率，电火花加工宜采用以下. 工具电极实心群电极D.空心管群电极C. A.单个实心电极逐个加工；B.单个空心电极逐个加工三、判断题 F ）1.电火花加工中的吸附效应都发生在正极上。
（）2.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。
（F）T3.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；（）电火花成型加工和穿孔加工相比，前者要求电规准的调节范围相对较小。
特种加工技术习题集附答案
特种加⼯技术习题集附答案补充资料《特种加⼯技术》习题集0总论1.特种加⼯在国外也叫做“⾮传统加⼯技术”，其“特”在何处2.试述特种加⼯技术与传统加⼯技术的并存关系，并说明特种加⼯技术对现代制造业存在的必然性和影响。
3.⼈们常⾔“打破传统，锐意创新”，特种加⼯技术的产⽣和发展对于科研和⼯程技术⼈员从事发明创新⼯作有何启迪试举例说明⽣产、⽣活中还有哪些可以变害为利产⽣发明和创新的例⼦第1章电⽕花成形加⼯（EDM SINKING）⼀、简答题4.试述电⽕花加⼯的⼯作原理及⼯艺特点。
5.电⽕花加⼯机床有哪些附件其各⾃的⽤途如何6.电⽕花⼯作液有哪些供液⽅式各⾃的优缺点如何7.常⽤的电⽕花⼯具电极材料有哪些8.电⽕花磨削与传统机械磨削有何差异9.试述电⽕花铣削的⼯作原理、特点及⼯艺实施形式。
10.“反拷法”是何含义其应⽤场合如何11.“群电极”是什么含义如何制备应⽤于何种场合12.简述共轭回转电⽕花加⼯的⼯作原理及特点。
13.超⼤深径⽐的深⼩孔加⼯的难点何在对策如何⼆、选择题1.电⽕花深⼩孔加⼯应当选择以下作为⼯作液；A.⾃来⽔；B.煤油；C.去离⼦⽔(⼯业纯⽔) ；D.乳化液2.电⽕花共轭回转加⼯的最早发明⼈是：A.中国⼈；B.美国⼈C.俄国⼈D.德国⼈3. 欲将⼩型交叉孔⼝⽑刺去除彻底⼲净，最好采⽤加⼯⽅法来完成。
A.锉⼑；B.砂带磨削C.砂轮磨削D.电⽕花⼯艺4.欲保证最⾼的加⼯精度，电⽕花加⼯中⼯作液供给⽅式最好采⽤。
A.静态淹没⼯件；B.侧⾯冲液C.⼯具电极内部抽吸D.⼯具电极内部射出5.对于象筛⽹零件有成千上万个⼩孔需要加⼯，为保证⽣产率，电⽕花加⼯宜采⽤以下⼯具电极.A.单个实⼼电极逐个加⼯；B.单个空⼼电极逐个加⼯C. 实⼼群电极D.空⼼管群电极三、判断题1.电⽕花加⼯中的吸附效应都发⽣在正极上。
（F ）2.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。
（F）3.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；（T）4.电⽕花成型加⼯和穿孔加⼯相⽐，前者要求电规准的调节范围相对较⼩。
特种加工习题及答案复习进程
特种加工习题及答案特种加工完整版复习资料1.特种加工；泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。
2.电火花加工；在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。
3.极性效应；由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象。
5.极间介质消电离；一次脉冲放电结束后，有一段间隔时间使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，从而恢复本次放电处间隙介质的绝缘强度。
6.混气电解加工；将一定压力的气体用混气装置使它与电解液混合在一起，使电解液成为包含无数气泡的气液混合物，然后送入加工区进行电解加工。
10电极极化；当有电流通过电极时，电极点位的平衡状态遭到破坏，使阳极的电极电位向正移，阴极的电极电位向负移的现象。
17激光加工；利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料的加工方法。
25光固化快速成形；液态材料在一定波长和功率的紫外激光的照射下能迅速发生光聚合反应，相对分子质量急剧增大，使材料从液态转变为固态。
26粉末烧结快速成形；利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下逐层堆积成形。
29超声波加工；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形方法。
；30化学加工；利用酸碱盐等化学溶液对金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解，改变工件尺寸和形状的一种加工方法。
★阳极钝化现象在电解加工中是优点还是缺点？举例说明。
阳极钝化现象的存在，使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿，从生产率的角度人们不希望选用产生钝化现象的钝化型电解液。
但是，当采用NaCl等非钝化电解液加工时，虽然生产率高，但杂散腐蚀严重，成形精度差，严重影响了电解加工的应用。
而当采用钝化型电解液时，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，促进了电解加工的推广应用。
特种加工chap8
课内习题及答案
1．快速成形的工艺原理与常规加工工艺有何不同？具有什么特点？
答：快速成形在工艺原理上是“增材法”，与切削加工、电火花蚀除、电化学阳极溶解等“减材法”不同。其特点是整个工艺过程建立在激光（断层）扫描、数控技术、计算机CAD技术、高分子材料等高科技基础之上，因此工艺先进、柔性好、生产周期短。
２．试对常用的快速成形工艺作一优缺点比较。
答：下表是4种快速成形工艺的综合比较。
几种最常用的快速成形工艺优缺点比较
精
度
表面
质量
材料
价格
材料
利用率
运行
成本
生产
效率
设备
费用
市场
占有率
（%）贵
接近100%
较高
高
较贵
70
粉末烧结SLS法
一般
一般
较贵
接近100%
较高
一般
较贵
10
纸片叠层LOM法
一般
较差
较便宜
较差
较低
高
较便宜
7
熔丝堆积FDM法
较差
较差
较贵
接近
一般
较低
较便宜
6
特种加工chap1
第一章概论一、课内习题及答案1．从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反”？有哪些事例是“坏事有时变为好事”？答：这种事例还是很多的。
以“物极必反”来说，人们发明了螺旋桨式飞机，并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度。
但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速，随着飞行高度愈高，空气愈稀薄，螺旋桨的效率愈来愈低，更不可能在宇宙空间中飞行。
于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器，实现了洲际和太空飞行。
由轮船发展成气垫船，也有类似规律。
以“坏事变好事”来说，火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀，而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工。
同样，铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔，钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀。
钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀，海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀，得消耗巨资进行防锈、防蚀。
人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后，创造了选择性阳极溶解的电解加工方法。
这些都是“坏事变好事”的实例。
2．试列举几种采用特种加工工艺之后，对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例。
答：这类实例是很多的，例如：(1)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靠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。
特种加工习题及答案
特种加工习题及答案1.要通过电腐蚀现象达到材料的尺寸加工的目的，必须具备下列基本条件：答: （1）必须在工具电极和工件电极之间保持一定间隙（2）火花放电必须是单向的脉冲性（3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行（4）工件电极和工具电极必须是可导电的材料3、指出电火花加工的特点？答：（1）适合于任何难切削导电材料的加工；（2）可以加工特殊及复杂形状的表面和零件；（3）主要用于加工金属等导电材料；（4）一般加工速度较慢；（5）存在电极损耗；4、指出电火花加工工艺方法分类？答：按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类。
5、结合图2-4说明电火花加工机理？答:极间介质的电离、击穿，形成放电通道介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀电极材料的抛出极间介质的消电离6、什么是极性效应，产生极性效应的原因，影响极性效应的因素？答:（1）由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象就是极性效应（2）正、负极表面受负电子和正离子撞击的能量不一样，因此两表面的电蚀量也不一样（3）电子和正离子对电极表面的轰击是影响能量分布的重要因素，而能量在两极上的分配又影响两极的电蚀量。
此外，脉宽、脉冲间隔时间、脉冲峰值电流、放电电压、工作液、电极对的材料都将影响极性效应7、什么是正极性加工？什么是负极性加工？什么时候采用正极性加工？什么时候采用负极性加工？要在加工过程中利用极性效应，应采用什么样的脉冲电源？答:工件接脉冲电源的正极时，称正极性加工；工件接脉冲电源的负极时，称负极性加工。
在用短脉冲加工时，应采用正极性加工；在采用长脉冲加工时，应采用负极性加工。
要在加工过程中利用极性效应，应采用单向脉冲直流电源。
8、电参数主要是指哪几个？指出电参数对电蚀量的影响？答: 电参数主要是指：电压脉冲宽度、电流脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲频率、峰值电流、峰值电压和极性等。
特种加工 答案
七、问答题[每小题10分，共30分]：1．试述特种加工的特点及所能解决的主要加工问题，应该如何正确处理传统加工和特种加工工艺之间的关系？答：特点主要有：①不是主要依靠机械能，而是利用其它的能量（如电能、热能、化学能、光能、声能等）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，有些根本不需要工具；③加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。
可以解决：①高硬度、高强度、高韧性、高脆性等各种难加工材料的加工问题；②精密、微细、形状复杂零件的加工问题；③薄壁、弹性等低刚度零件的加工问题。
传统加工是指使用刀具进行的切削加工和磨削加工，是行之有效的实用加工方法，而且今后仍然占主导地位。
但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，传统加工工艺必然难以适应。
所以可以认为特种加工工艺是传统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传统加工工艺，但不可能取代和排斥主流的传统加工工艺。
2．什么叫电火花加工中的极性效应？如何在生产中利用极性效应？答：在电火花加工中，即使电极材料相同，但正、负电极上的蚀除速度仍是不同的，把由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应。
在短脉宽的脉冲加工时，电子轰击是主要的，正极蚀除量大于负极；在长脉宽的脉冲加工时，离子轰击是主要的，负极蚀除量大。
从提高生产率和减小工具损耗角度来看，极性效应越显著越好。
如用交变脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。
一般在用短脉宽做精加工时，应将工件接正极，称正极性加工；在用长脉宽做粗加工时，应将工件接负极，称负极性加工。
3．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，因此加工表面不会被氧化、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。
机械制造基础第十五章特种加工及数控加工习题解答.doc
第十五章特种加工及数控加工习题解答15-1试比较传统的金属切削加工与特种加工之间的区别。
答：特种加T技术是直接利用电能、化学能、声能、光能、热能等能源将坯料或工件上多余的材料除去，以获得零件图样所需耍的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
与传统的金属切削加工间的区别在于：①工具的硬度不必大于被加工材料的硬度，而在电子束加工过程中，不需要使用任何工具；②在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力的作用，故特别适合于加工低刚度工件。
15-2试比较电火花加工与电火花线切割加工的异同点。
答：电火花加工是利用正、负电极间脉冲放电吋的电腐蚀现象來去除工件上多余的金属，以达到对零件尺寸、形状和表面质量的耍求; 电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。
两者之间的差别在于，电火花线切割加工直接用线状的电极丝作电极，不需要制造复杂的成形电极，缩短了生产准备周期；可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构工件；在加工中作为刀具的电极丝无须刃磨，可节省辅助时间和刀具费用。
15-3试述激光加工的特点及应用。
答：激光加工的特点：%1可加T任何硬度的金属和非金属材料；%1不需要工具，不存在工具损耗、更换和调整等问题，适于自动化连续操作；%1激光的强度高、方向性好，且不需加工工具，属丁非接触式加工，无机械加工变形，而且加工中的热变形、热影响区都很小，适用于精密微细加工；%1加工时间短、速度快、效率高；%1可用反射镜将激光束送往远处的隔离室进行加工；%1激光加工设备复杂，价格昂贵，一次性投资较大。
激光加工的应用：激光打孔、激光切割、激光焊接、激光表面处理等。
15-4简述超声波加工原理。
答：超声波加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。
超声波发生器将交流电转换为超声频电振荡输送给换能器，换能器将超声频电振荡转换成超声频机械振动，并借助变幅杆将振幅放大，使变幅杆下端的工具产生强烈振动。
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第一章绪论1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是"物极必反" 有哪些事例是"坏事有时变为好事"答:这种事例还是很多的.以"物极必反"来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.以"坏事变好事"来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是"坏事变好事"的实例.2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例.答:这类实例是很多的,例如: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字形的硅钢片硬质合金冲模,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".3.工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别)答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,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.第二章电火花加工1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处答:(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"-"极逸出飞向"+"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),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述.2.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(提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么)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,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.3.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.4.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电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动加工内螺纹时为什么不会"乱扣" 用铜螺杆做工具电极,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:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,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.5,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80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙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线的A点将偏向左边.S/ m/V6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 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:加工示意图见图2-1a.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.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-17,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如:极性脉宽脉间峰值电流加工余量加工后表面粗糙度时间粗加工(可不加抬刀)负600 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加工(加抬刀)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min精加工(加正20 s50 s2A0.02㎜30min 答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,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.第三章电火花线切割加工1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)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 s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.2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率答: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100-25=75V,由此可以算出电能利用率: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.3.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:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给).线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度人为放慢,处于"欠进给"状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,"过进给"时,则放电间隙偏小.测绘间隙蚀除特性曲线时,利用"改变预置进给速度"来改变放电间隙的大小.实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小.为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不用线切割机床的"自动档"(伺服)进给,而采用"人工档"(等速进给)进给功能.最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于"欠跟踪"的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大.当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停止进给,并事先作好记录.在曲线最高点B只右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心.4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同答: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.5.设计一个测量,绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上做空载模拟实验.用可调的的直流电源模拟火花间隙的平均电压).答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解.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10~12v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,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10~12V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.6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.(俯视图)切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为:BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动) BBBJ=齿宽GYL4(y 向转动)第四章电化学加工1．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"技术？原则上要采用哪些措施才能实现？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。