特种加工期末题 库

课程《特种加工技术》

1．精密加工哪些关键技术？

精密加工机床、精密切削机理、稳定的加工环境、误差补偿、精密测量技术等。

2．常用微量进给装置有哪些种类？

可将它归纳为6 种类型：机械传动或液压传动式；弹性变形式；热变形式；流体膜变形式；磁致伸缩式；电致伸缩式。上述6 种类型中，仅有弹性变形式和电致伸缩式微量进给机构的相关技术比较成熟，应用较普遍。尤其是电致伸缩微量进给装置，可以进行自动化控制，有较好的动态特性，可以用于误差在线补偿。

3．精密机床的精度指标有哪些？

4．简述功率超声振动车削的切削机理及其与普通车削对比的优势。

功率超声车削有如下几方面的特点。

(1) 大幅度降低切削力。切削力降低到传统切削的1/3～1/20，纯切削时间c t 极短，大大降低摩擦因数，因而也降低了切削热，减小热损伤及表面残余应力，减小热变形等。

(2) 降低表面粗糙度值和显著提高加工精度。功率超声车削不产生积屑瘤，切削后端无毛刺。提高加工精度，如车削恒弹性合金3J53、钛合金TiC4 时，轮廓平均算术偏差a R 值由普通切削的3μm降低到0.3μm以下。形状和位置精度，用龙门刨床对硬铝、黄铜、碳素钢等进行功率超声刨削，得到2 m μ/400mm 的不直度，且与材料的种类无关。

(3) 提高工具寿命。由于切削温度低且冷却充分，使工具寿命明显提高，如切削弹性合金3J53 端面，刀具寿命可提高13 倍以上。

(4) 切削处理容易。切屑不缠绕在工件上，由于切屑温度接近室温不会形成派生热源，且排屑容易，切削脆铜时切屑不会到处飞散等。

(5) 提高切削液的使用效果。功率超声车削，当刀具与工件分离时，切削液易进切削区，冷却和滑润充分。采用机油加锭子油作冷却液时，功率超声切削效果最好。

(6) 提高已加工表面的耐磨性和耐腐蚀性。由于功率超声车削会在零件表面布满花纹，使零件在工作时在表面形成较强的油膜，这对提高滑动面耐磨性有重要作用。它能润滑活塞和汽缸套内孔表面间的滑动区，从而可以防止黏着和咬合。

5．超精密磨削机床应满足哪些要求？

高几何精度、低速进给运动的稳定性、减少振动、减少热变形。

6．精神磨削机床的主轴有哪两种？陈述各自特点。

有以下两种：

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1) 液体静压轴承主轴

液体静压轴承有很高的回转精度(0.1μm )和较高的刚度，转动平稳无振动，

2) 空气静压轴承主轴

空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升甚小，因此造成的热变形误差

很小；空气轴承的主要问题是刚度低，只能承受较小的载荷，在超精密机床中得到广泛的

应用。空气静压轴承的工作原理和液体静压轴承类似，主轴由压力空气浮在轴套内，主轴的

中心位置由相对面的静压空气压力差维持。

7．电火花加工时，间隙液体介质的击穿机理是什么？

每次电火花腐蚀的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。这一过程大致可分为以下四个连续的阶段：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、汽化热膨胀；蚀除产物的抛出；极间介质的消电离。

8．什么是极性效应？在电火花加工中如何充分利用极性效应？

在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。即使是相同材料(例如钢加工钢)，正、负电极的电蚀量也是不同的。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。如果两电极材料不同，则极性效应更加复杂。在生产中，我国通常把工件接脉冲电源的正极(工具电极接负极)时，称“正极性”加工；反之，工件接脉冲电源的负极(工具电极接正极)时，称“负极性”加工，又称“反极性”加工。在电火花加工中极性效应越显著越好，这样，可以把电蚀量小的一极作为工具电极，以减少工具电极的损耗。

当采用窄脉冲(例如纯铜电极加工钢时，t i＜10 μs )精加工时，应选用正极性加工；当采用长脉冲(例如纯铜加工钢时，t i＞80 μs )粗加工时，应采用负极性加工，可以得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。

9．电火花机床有哪些主要用途？

电火花成形加工是用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法，主要分为穿孔加工和型腔加工两大类。电火花成形加工的应用又分为冲模(包括凸凹模)、粉末冶金模、型孔零件、小孔和深孔等。

10．试述线切割加工的生产率和脉冲电源的功率、输出电流大小等有关。

。受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，脉冲电源的脉冲宽度较窄(2~60μs)，单个脉冲能量、平均电流(1~5A)一般较小，所以，线切割加工总是采用正极性加工方式。脉冲电源的形式和品种很多，主要有晶体管矩形波脉冲电源、高频分组脉冲电源、阶梯波脉冲电源和并联电容型脉冲电源等，快、慢走丝线切割机床的脉冲电源也有所不同。

11．电火花线切割加工的零件有何特点？

适合进行以下加工：(1) 直壁二维型面的线切割加工；(2) 等锥角三维曲面切割加工；(3) 变锥度、上下异型面切割加工；

(4) 三维直纹曲面的线切割加工。

12．试论述线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。

评价电火花线切割加工工艺效果的好坏，一般都用切割速度、电极丝损耗量、加工精度和表面粗糙度等来衡量。

其影响参数有电参数的影响及非电参数的影响。

13．按其作用原理，电化学加工分为哪几类？各包括哪些加工方法？

(1) 利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料。这一类加工属于减材加工，主要包括电解加工和电解抛光两类。

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(2) 利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工。这一类加工属于增材加工，主要包括电铸、电镀和电刷镀三类。

(3) 利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工。主要包括三类：电解磨削，电解研磨，电解珩磨；电解电火花复合加工；电化学阳极机械加工。

14．电解加工的加工间隙有哪几种？

加工间隙可分为底面间隙、侧面间隙和法向间隙三种。底面间隙是沿工具阴极进给方向上的加工间隙；侧面间隙是沿工具阴极进给的垂直方向上的加工间隙；法向间隙是沿工具阴极各点的法向上的加工间隙。

15．电解加工机床有哪些基本要求？

根据电解加工的特殊工作条件，对电解加工设备提出了下列基本要求。

(1) 机床刚性强。目前，电解加工中广泛采用了大电流、小间隙、高电解液压力、高流速、脉冲电流及振动进给等工艺技术，造成电解加工机床经常处在动态、交变的大负荷下工作，要保证加工的高精度和稳定性，就必须拥有很强的静态和动态刚性。(2) 进给速度稳定性高。电解加工中，金属阳极溶解量与电解加工时间成正比。进给速度如不稳定，阴极相对工件的各个截面的作用时间就不同，将直接影响加工精度。

(3) 设备耐腐蚀性好。机床工作箱及电解液系统的零部件必须具有良好的抗化学和电化学腐蚀的能力，其他零部件(包括电气系统)也应具有对腐蚀性气体的防蚀能力。使用酸、碱性电解液的设备还应耐酸、碱腐蚀。

(4) 电气系统抗干扰性强。机床运动部件的控制和数字显示系统应确保所有功能不相互干扰，并能抵抗工艺电源大电流通断和极间火花的干扰。电源短路保护系统能抵抗电解加工设备自身以及周围设备的非短路信号的干扰。

(5) 大电流传导性好。电解加工中需传输大电流，因而必须尽量降低导电系统线路压降，以减少电能损耗，提高传输效率。在脉冲电流加工过程中，还要采用低电感导线，以避免引起波形失真。

(6) 安全措施完备。为确保加工中产生的少量危险、有害气体和电解液水雾有效排出，机床应采取强制排风措施，并且应配备缺风检测保护装置。

16．选用电解加工工艺应考虑的基本原则是什么？电解加工主要应用在哪些方面？

(1) 难切削材料，如高硬度、高强度或高韧性材料的工件的加工。

(2) 复杂结构零件，如三维型面的叶片，三维型腔的锻模、机匣等的加工。

(3) 较大批量生产的工件，特别是对工具的损耗严重的工件(如涡轮叶片)的加工。

(4) 特殊的复杂结构，如薄壁整体结构、深小孔、异型孔、空心气冷涡轮叶片的横向孔、干涉孔、炮管膛线等的加工。

电解加工被广泛应用于模具型腔、叶片型面、型孔及小孔、枪炮管膛线、整体叶轮、数控展成及微精加工，倒棱和去毛刺等。

17．电铸及电刷镀加工利用的是什么原理？分别阐述其加工工艺过程？

电铸制造的工艺过程包括原模制作、表面处理、电铸、衬背及脱模及铸件检测等。

1) 原模制作2) 表面处理3) 电铸过程4) 衬背及脱模5) 铸件检测

电刷镀技术简称刷镀，又称涂镀或选择镀技术，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的工艺技术

电刷镀加工工艺过程包括如下步骤。

(1) 表面预加工，去除表面的毛刺、平面度等，使表面粗糙度达到Ra≤2.5μm。

(2) 除油、除锈。

(3) 电净处理，对零件表面进行电化学脱脂。

(4) 活化处理，对零件进行电化学浸蚀，将零件表面的锈蚀、氧化皮、污物等清除干净，使表面呈活化状态。

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(5) 镀底层，主要目的是为了提高镀层与基材的结合强度。

(6) 镀尺寸镀层和夹心镀层。当零件磨损表面需要恢复的尺寸高于单一镀层所允许的安全厚度时，往往在恢复尺寸镀层中间夹镀一种或几种其他性质的夹心镀层，即几种镀层交替叠加。

(7) 镀工作层。主要类别有耐磨和减摩镀层、抗高温氧化镀层、防粘镀层、非晶态镀层、导电镀层、磁性镀层、热处理用镀层、可焊性镀层、装饰镀层、吸光和吸热镀层、耐腐蚀镀层等。

(8) 镀后清洗及防锈处理。

18．激光产生的原理和加工的特性？

1. 激光原理与特点

(1) 激光的产生：光的自发辐射、光的受激吸收、光的受激辐射。

(2) 激光的产生原理：粒子数反转、谐振腔、激光振荡、激光放大。

(3) 激光的特性：方向性、单色性、相干性、高亮度。

19．简述激光切割或者激光焊接的激光与材料的作用过程。

激光切割

是一个热加工的过程，在这一过程中，激光束经透镜被聚焦于材料表面或以下，聚焦光斑的直径大小为0.1~0.3mm，聚焦光斑处获得的能量密度很高，焦点以下的材料瞬间受热后部分汽化、部分熔化，与激光束同轴的辅助气体经切割喷嘴将熔融的材料从切割区域去除掉。随着激光束与材料相对移动，形成宽度很窄的切缝。

激光焊接

按激光束的输出方式的不同，可以把激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接；若根据激光焊接时焊缝的形成特点，又可以把激光焊接分为热传导焊接和深熔焊接。前者使用激光功率低，熔池形成时间长，且熔深浅，多用于小型零件的焊接；后者使用的激光功率密度高，激光辐射区金属熔化速度快，在金属熔化的同时伴随着强烈的汽化，能获得熔深较大的焊缝，焊缝的深宽比较大。

19．超声波有何特性？

(1) 适合于加工各种不导电的硬脆材料，例如玻璃、陶瓷(氧化铝、氮化硅等)、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。对于导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金等，也能进行加工，但加工生产率较低。对于橡胶则不可进行加工。

(2) 加工精度较高。由于去除加工材料是靠磨料对工件表面撞击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热很小，不会引起变形及烧伤，表面粗糙度也较好，公差可达0.008mm之内，表面粗糙度Ra值一般在0.1~0.4 μm之间。

(3) 由于工具和工件不做复杂相对运动，工具与工件不用旋转，因此易于加工出各种与工具形状相一致的复杂形状内表面和成形表面。超声波加工机床的结构也比较简单，只需一个方向轻压进给，操作、维修方便。

(4) 超声波加工面积不大，工具头磨损较大，故生产率较低。

20．超声波和超高压水射流加工设备各有哪几部分组成？

超声波加工设备又称超声波加工装置，一般包括超声波发生器、超声振动系统、磨料工作液及循环系统和机床本体四部分组成。

超高压水射流加工设备主要有增压系统、切割系统、控制系统、过滤设备和机床床身。

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21．什么是复合加工？复合加工尤其适合加工何种材料？

复合加工是指用多种能源组合进行材料去除的工艺方法，以便能提高加工效率或获得很高的尺寸精度、形状精度和表面完整性。复合加工的方法大多是在机械加工的同时应用流体力学、化学、光学、电力、磁力和声波等能源进行综合加工。

对于陶瓷、玻璃和半导体等高脆性材料，复合加工是经济、可靠地实现高的成形精度和极低的(可达10nm 级范围)表面粗糙度，并是使表层和亚表层的晶体结构组织的损伤减少至最低程度的有效方法。

22．何为机械超声振动复合加工？常见的有哪些具体的加工方法？

复合加工是指将超声振动附加在机械加工上。在切削过程中，刀具与工件周期性地接触与离开，切削速度的大小和方向在不断地变化。由于切削速度的变化和加速度的出现，使得振动切削具有切削力大大减小，切削温度明显降低，刀具寿命可以提高，加工精度和表面质量可以提高等特点，特别是在难加工材料(如耐热钢、不锈钢等硬韧性材料)加工中，收到了异乎寻常的效果，常见的有超声振动车削、超声振动钻削、有放电超声振动、电解超声振动等各种复合加工方法。

23．试简要介绍离子束加工原理及其特点。

在真空条件下，将氩、氪、氙等惰性气体，通过离子源产生离子束并经加速、集束、聚焦后，以其动能轰击工件表面的加工部位，实现去除材料的加工。

特点：易于精确控制，加工精度高；加工应力小、变形小；加工所产生的污染少。

24．在日常工作和日常生活中，有哪些物品、商品是用电子束或离子束的加工方法制造的？