精密与特种加工试题A答案

2017－2018学年第二学期期末考查
机械设计制造及其自动化专业
《精密与特种加工技术》试卷A
参考答案及评分标准
一、填空(每空1分，共10分)
1.脉冲放电
2.乳化液、喷入式
3.整体电极、镶拼式电极
4.液体静压
5.金刚石
6.(111)
7.高
8.负。

二、选择题(每题2分，共20分)
1.B
2.A
3.A
4.A
5.C
6.C
7.B
8.D
9.C 10.B
三、简答题(24分)
1.简述精密磨削加工机理。

（8分）
答：精密磨削主要靠砂轮具有微刃性和等高性的磨粒实现，即：①微刃的微切削作用；②微刃的等高切削作用；③微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。

磨粒可看作具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体，弹性支承为结合剂。

当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度较浅，磨粒切削刃不能切入工件，则产生塑性流动、弹性破坏和滑擦。

2.根据超硬磨料（金刚石、立方氮化硼）的特点，说明为什么超硬磨料磨具在精密加工和超精密加工中得到广泛应用？（8分）
答：超硬磨料（金刚石、立方氮化硼）的主要特点：①可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料，如陶瓷、玻璃、半导体材料等。

②磨削能力强，耐磨性好，寿命高，易于控制加工尺寸及实现自动化。

③磨削力小，磨削温度低，表面质量好无烧伤、裂纹和组织变化。

④磨削效率高，在加工硬质合金及非金属硬脆材料时，金刚石砂轮的
金属切除率优于立方氮化硼砂轮，但在加工耐热钢、钛合金、模具钢等时，立方氮化硼砂轮远高于金刚石砂轮。

⑤综合成本低。

所以说超硬磨料磨具在精密加工和超精密加工中得到广泛应用。

3.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？（8分）
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，则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。

4.电火花加工中的极性效应是什么？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗。

线切割加工一般采用什么极性加工？为什么？（10分）
答：在电火花加工时，相同的材料（如用钢电极加工钢）两电极的被腐蚀量是不同的。

其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。

精加工时，工件应接脉冲电源的正极，即应采用正极性加工。

而当放电持续时间长(脉冲宽度大)时，正离子有足够时间加速，到达负极表面的离子数将随脉冲宽度的增大而增多，由于正离子质量大，传递给负极的能量就大，导致负极材料蚀除高于正极。

因此，车床粗加工时，工件应接脉冲电源的负极，即采用机床负极性加工。

从提高加工效率和降低工具电极损耗(有利于提高电火花加工的仿形精度)的角度考虑，极性效应愈显著愈好。

在实际加工中，应当充分利用极性效应的积极作用。

电火花线切割利用移动的细金属丝作工具电极，按预定的轨迹进行脉冲放电切割。

通常工件与电源正极相接，即正极加工。

若采用负极性加工将会导致反加工。

即电极损耗大，只有在同种材料加工才可用反加工，就是常说的铁打铁。

四、综合分析题(每题12分，共36分)
1.解：
（1）加工示意图所右图4-1所示。

（2）如果加工限时50min ，需要的电解电流
先求出所溶解金属的体积：
32
2
75.5004350)435450(mm V =⨯⨯-⨯=ππ
得根据公式It V ηω=
A t
V I 4.7515022.2%6075.50043=⨯⨯==ηω （3）如果电解电流为1000A ，则需用加工时间
得根据公式It V ηω=
min 5.37100022.2%6075.50043=⨯⨯==I V t ηω 2.答：电火花加工时,什么是间隙蚀除特性曲线 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),间隙蚀除特性曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析？
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。

电火花加工的蚀除特性曲线是一条蚀除速度在起点和终点都为零的上凸二次曲线，电火花加工时，当放电间隙为零时，蚀除速度也为零。

其实，当放电间隙很小时，排屑困难，短路率增加，蚀除速度将大大下降，甚至无法正常加工；而当放电间隙过大时，间隙无法击穿，蚀除速度也为零。

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、精加图4-1
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。

3.答：能量来源：电能、震动能量、光能。

加工原理：基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属。

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。

利用激光聚焦后的光能转化为热能，熔化、气化被加工材料。

加工机理：①电极间介质的电离、击穿，形成放电通道；②介质热分解、电极材料熔化气化膨胀；③电极材料的抛出：极间介质的消电离。

磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及社会化作用的综合结果，撞击作用是主要的。

熔化、气化被加工材料。

主要应用：①难切削的导电材料的加工，特殊及复杂形状的表面和零件。

②适合于加工各种硬脆材料，较软的材料。

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