机械制造基础第十五章特种加工及数控加工习题解答

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：特种加工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要的几何形状、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、负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象来去除工件上多余的金属，以达到对零件尺寸、形状和表面质量的要求；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可加工任何硬度的金属和非金属材料；
②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；
③激光的强度高、方向性好，且不需加工工具，属于非接触式加工，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；
④加工时间短、速度快、效率高；
⑤可用反射镜将激光束送往远处的隔离室进行加工；
⑥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。

加工时，工具端面以超声频振动撞击悬浮液中的磨粒，磨粒就以极大的速度和加速度撞击和抛磨工件表面，工件表面材料被粉碎成很细的微粒，从工件表面上脱落下来。

当工具端口以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在工作液体内形成很多微空腔，促使工作液钻入被加工材料表面的微裂纹处。

当工具端面以很大的加速度接近工件表面时空腔闭合，引起极强的液压冲击波，这种现象称为超声空化，也加速了工件表面被机械破坏的效果。

工具连
续进给，加工不断进行，工具的形状便“复印”在工件上，达到要求的尺寸。

15-5 比较传统的金属切削加工与数控加工的异同点。

答：数控机床加工与通用机床加工在方法和内容上有许多相似之处，不同点主要表现在控制方式上。

在通用机床上加工零件时，某道工序中各个工步的安排、机床各运动部件运动的先后顺序、位移量、走刀路线和切削用量的选择等，都是由机床操作人员自行考虑和确定的，而且是由手工操作方式来进行控制的。

在数控机床上加工零件时，则要把原先在通用机床上加工时需要操作人员考虑和决定的操作内容和动作，例如工步的划分和顺序、走刀路线、位移量和切削用量等，用规定的代码和格式编制成数控加工程序，然后将程序输入到数控装置中，此后即可启动数控机床运行数控加工程序，机床就自动地对零件进行加工。

15-6 简述数控加工的过程。

答：在数控机床上加工零件时，其工作过程为：
①零件加工工艺分析：根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工件的装夹方法，设定工艺参数和走刀路线，选择好刀具。

②编制数控加工程序：用规定的代码和格式编写零件的加工程序，或用自动编程软件用计算机自动编制出数控加工程序。

③程序的输入和传输：用手工编写的加工程序，可通过数控机床的操作面板手动输入程序；用计算机编制的加工程序，可通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控装置（数控单元）。

④试切加工：启动数控机床，运行加工程序，进行刀具路径模拟，试切加工。

⑤正式加工：修改加工程序，调整机床或刀具，运行程序，完成零件的加工。