第一章 绪论
1.简述特种加工工艺在机械制造工艺技术领域产生了哪些影响?
(1)不是依靠机械能,而是主要用其他形式的能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料
(2)不是依靠“比硬度”以硬切软,而是工具硬度可以低于被加工材料的硬度,如激光、电子束等加工时甚至没有成形的工具
(3)主要不是依靠切削力来去除工件材料,加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力,如电火花、线切割、电解加工时工具与工件不接触。 2.列举集几种常见的特种加工工艺
电火花加工、电化学加工、激光加工、超声波加工 第二章 电火花加工
1.电火花可以分为哪几个加工过程? 电火花加工的四个连续阶段:(1)极间工作液(介质)电离、击穿,形成放电通道;(2)工作液分解、电极材料熔化、气化热膨胀;(3)电极材料抛出;(4)极间工作液消电离。 2.影响加工精度的因素
影响加工精度的主要因素有放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性。 3.在电火花成型加工中,两种最常用的电极材料是什么? 纯铜和石墨
4.电火花加工机床由哪几部分组成?
主机、主轴头、工具电极夹具、工作液循环及净化系统 5.什么叫极性效应?在电火花加工中如何正确利用它?
(1)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腐蚀。即使是相同的材料,例如铜加工钢,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称为极性效应。
(2)当采用短脉冲(例如纯铜电极加工钢时,t<10us)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>80us)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少的电极损耗。
6.简述脉冲间隔在电火花加工中有何作用。 为了保证电火花加工过程正常进行,在两次脉冲放电之间一般都应有足够的脉冲间隔时间t,使极间工作液消电离,即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处,极间工作液的绝缘强度,免总是在同一处发生放电而导致电弧放电,这样可以保证在两极相对最近处,或电阻率最小处,形成下一击穿放电通道。 7.特种加工与传统切削加工的不同之处。
(1)加工范围不受材料物理 、机械性能的限制,[1]能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。
(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。
(3)易获得 良好的表面质量,热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。 (4)各种加工方法易复合形成新工艺方法,便于推广应用。 第三章 电火花线切割加工
1.电火花线切割加工的基本原理及分类。线切割的分类。
基本原理:是利用移动的细金属导线(黄铜或钼线)作为电极,对工件进行脉冲火花放电,利用数控技术使电极丝对工件作相对的横向切割运动,它具有 2.电火花线切割加工与电火花成型加工有何异同。 相同点:
(1)线切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本相似。
(2)线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律,材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似。 不同点:
(1)线切割由于电极丝较细,故只能采用较小的规准,进行正极性加工。 (2)线切割加工采用水基工作液,不会起火,安全,有弱的电解作用。 (3)线切割加工一般没有稳定的电弧放电。
(4)线切割加工中电极与工件间存在着“疏松接触”式的轻压放电现象。 (5)线切割加工无须制造成型电极,降低了制造费用。
(6)线切割加工由于电极丝较细,可以加工微细异形孔,窄缝和复杂形状的工件。 (7)线切割加工由于电极丝的损耗对加工精度的较小。 第四章 电化学加工
1.电化学加工中电极的极化现象?分类?
(1)当有电流通过时,电极电位的平衡状态遭到破坏,使阳极的电极电位向正移(代数值增大)、阴极的电极电位向负移(代数值减小),这种现象称为极化。
(2)电化学加工的分类:第1类时利用电化学阳极溶解来进行加工,主要有电解加工,电解抛光等;第2类是利用电化学阴极沉积、涂覆进行加工,属于增材加工,主要有电镀、涂镀、电铸等;第3类是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工艺,目前主要有电化学加工与机械加工相加工,如电解磨削、电化学阳极机械加工(还包括电火花放电作用)
第五章 激光加工
1.激光加工的原理及特点 原理:激光加工是一种重要的高能束加工方法,是在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合作用过程。 特点:(1)聚焦后,激光加工的功率密度可高达10~10W/cm,光能转化为热能,可以熔化、气化任何材料;
(2)激光光斑的大小可以聚焦到微米级,输出功率可以调节,因此可以用于精密加工; (3)加工所用的工具是激光束,是非接触加工,所以没有明显的机械力,没有工具损耗问题。加工速度快,热影响度小,容易实现加工过程的自动化。还能通过透明体进行加工,如对真空管内部进行焊接加工等。
(4)和电子束加工等相比较,激光加工装置比较简单,不要求复杂的抽真空装置。
(5)激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工,影响因素很多,因此,精微加工时,精度尤其是重复精度和表面粗糙不易保证,必须进行反复试验,寻找合理的参数,才能达到一定的加工要求。由于光的反射作用,对于表面光泽或透明的材料,加工前必须先预先行色化或打毛处理,使更多的光能被吸收后转化为热能用于加工。
(6)对于加工中产生的金属气体及火星等飞溅物,要注意及使用通风抽走,操作者应戴防护眼镜
2.激光加工的主要设备
激光器、电源、光学系统及机械系统 第七章 超声波加工
1.什么频率范围内的波称为超声波?超声波加工系统中,超声振动系统主要有哪几部分组成?超声频电振荡如何转换为机械振动的? (1)1600Hz
(2)超声换能器、变幅杆(振幅扩大帮)、工具
(3)超声波发生器将高频交流电能转变为有一定功率输出超声频电振荡,换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动,通过振幅扩大棒(变幅杆)使固定在变幅杆端部的工具生超声波机械振动。
2.超声波适合于加工哪一种材料?加工效率怎么样? 适合加工各种硬脆材料,特别是不导电的非金属材料,例如玻璃、陶瓷(氧化铝、氮化硅)、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚石等材料,加工效率高。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,但加工效率较低。 第九章 精密加工
1.单晶金刚石 现在仍是无法替代的超精密切削用刀材料,它通常为8面和12面晶体,它的三个主要晶面(110)、(100)、(111)具有不同的特性,因此将它设计制造成刀具时必须正确选择晶体方向,目前除采用人工目测定向外,还常采用X射线和激光晶体定向。一般情况下,选用110和100晶面作为前刀面和后刀面。 2.简述影响精密加工的主要因素
主要有加工机理、被加工材料、加工设备及其基础元部件、加工工具、检测 与误差补偿、工作环境、工艺过程设计、夹具设计、人的技艺等。
3.普通加工、精密加工只是一个相对概念,其间的界限随着时间的推移不断变化。当前一般认为:普通加工所达到的精度是1um,精密加工所达到的精度是0.1~1um,加工表面粗糙度Ra在0.1~0.02um范围内。