1、特种加工与传统切削加工方法在加工原理上的主要区别有哪些？
答：1）特种加工是用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。2）特种加工打破传统的硬刀具加 工软材料的规律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度。3）特种加工过程中，工具与工件不受切削力的作用。
2、特种加工的本质特点是什么？
答：1）特种加工所使用的工具硬度可以低于被加工材料的硬度； 2）特种加工不依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除材料3）特种加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。
3、电火花加工必须解决的问题有哪些？
答：1、由于在电火花加工的不同阶段，金属蚀除的速度不同，因此必须具有工具电极的自动进给和调节装置，使工具和工件之间保持合适的放电间隙；2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。
4、什么是电火花加工的机理？火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？
答：电火花加工的机理是指电火花加工的物理本质，即火花放电时，电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的这一微观物理过程。
火花放电过程大致可分为如下四个阶段：1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道；（1分）2、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；（1分）3、电极材料的抛出；（1分）4、极间介质的消电离；（1分）
5、电火花加工的优缺点有哪些？
答：电火花加工的优点主要体现在以下四个方面：
1、特别适合任何难以进行切削加工的材料；（1分）2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；（1分） 3、工具与工件不接触，作用力极小；（1分）4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小。（1分） 但存在以下缺陷：
1、主要用于加工金属等导电材料；（1分）2、加工速度较慢（需进行预加工，去除大部分余量）且存在一定的电极损耗。（1分）
6、简要叙述电火花加工的应用场合
答：1、可以使用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极，去加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料；
2、加工时工件与工具不接触，无切削力，因此适于加工薄壁、窄槽、低刚度及微细精密的零件。 3、可以加工任何形状特殊、结构复杂的工件；（1分）
4、脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工、半精加工或精加工。（1分）
7、在电火花加工中，工作液的作用有哪些？
答：1）形成火花放电通道，并在放电结束后迅速恢复放电间隙的绝缘状态；
2）压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性； 3）加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏性电弧放电；（1分） 4）加速电蚀产物的排除；（1分）
9、简述RC线路脉冲电源的工作过程
答：RC线路脉冲电源的工作过程：
1）当直流电源接通后，电流经限流电阻向电容器充电，电容电能往电容器上储存；
RuEEACV器两端的电压上升，
udu0(a) 原理图(b2）当电容器两端的电压上升到工具与工件之间间隙的击穿电压时，电容器上储存的电能就瞬间释放，形成较大的脉冲电流； 3）电容器上的电能释放后，电压下降到接近于0，极间工作液又迅速恢复到绝缘状态；此后，电容器再次充电，重复上述过程！ RC脉冲电源的主要的优点和缺点？
答：优点：1）结构简单，工作可靠，成本低。2）在小功率时可获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量，可用作电火花光整加工和精微加工。 缺点：1）电容器放电速度很快，无法获得较大的脉宽，因此无法实现长脉宽，低损耗的加工，很难在型腔加工中获得应用。
电能利用效率很低，最大不超过36%，因大部分电能经过电阻R时转化为热能损失掉，这在大功率加工是很不经济的。 3）生产效率低，因为电容器的充电时间tc比放电时间te长50倍以上，脉冲间歇系数太大。4）工艺参数不稳定，而且放电间隙经过限流电阻，始终和直流电源直接联通，没有开关元件使之隔离开来，所以随时都有放电的可能，并容易转为电弧放电。
10、对电火花加工用脉冲电源的要求有哪些？
答：1、总的要求：有较高的加工速度、工具电极损耗低、加工过程稳定性好、工艺范围广，从而，能适应粗加工、半精加工、精加工的要求；能适应不同材料的加工；能采用不同工具电极材料进行加工。
2、具体要求：
1）所产生的脉冲应该是单向的；其目的是最大限度地利用极性效应，以提高生产率和减少工具电极的损耗。（1分） 2）脉冲电压波形的前后沿应该较陡；其目的是保证加工工艺过程相对稳定。（1分）
3）脉冲电源的主要参数应能在很宽的范围内可以调节；其目的是满足粗加工、半精加工、精加工的不同要求。（1分） 4）工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。（1分）
11、简述快走丝线切割机床的工作过程
答：快走丝线切割机床是利用细钼丝作为电极，多工件进行火花放电“切割”加工；贮丝筒使钼丝作正、反向交替移动，加工能源由脉冲电源供给，电极丝和工件之间浇注专用工作液介质。（3分）
工作台在水平面两个坐标方向上，各自按预定的控制程序、并根据火花间隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线运动，将工件切割成型。（3分）
12、简述电化学反应加工的基本原理
答：当两铜片接上约10v的直流电流并插入CuCl2的水溶液时，即形成通路，在金属片和溶液的界面上，必定会产生电化学反应，溶液中的Cu+2移向阴极，在阴极上析出为铜；同时，在阳极上的Cu原子因失去电子而成为Cu+2，进入溶液；这便是电解(电镀)液中的电化学反应；（4分）
这种以电化学反应为基础，对金属进行加工（阳极溶解、阴极沉积）的方法称为电化学加工；
13、简述激光加工的基本原理
答：激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应下产生高温熔融，来加工各种材料；
激光加工时，把光束聚集在工件的表面上，由于区域小、亮度高，其焦点处的功率密度极高，温度可以达到一万多度；在此高温下，可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料，并产生很强的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷射去除。（4分）
14、简述激光加工的特点
答：1）不受工件材料硬度、熔点、导电性等各种性质的影响，几乎对所有金属和非金属都可以进行激光加工；
2）激光能聚集成极小的光斑，可以进行细微和精密加工；（1分）
3）可使用反射镜，将激光输送到远离激光器的隔离室或其它地点，进行加工；（1分） 4）无刀具，属于非接触式加工，无机械加工变形；（1分）
5）对环境无特殊要求，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小；（1分）
15、简述电子束加工原理
答：电子束加工是利用电子高速运动时的冲击动能来加工工件的；（1分）
在真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，再经过加速极加速，将具有很高速度和能量的电子束聚焦在被加工材料上，高速电子撞击工件，其动能绝大部分转化为热能，使工件材料局部、瞬时熔融，汽化蒸发而去除；（4分）
所以说电子束加工是通过热效应进行加工的。（1分）
16、简述电子束加工特点
答：1、电子束加工时，电子束聚焦直径小，可实现精密微细的加工。（1分）
2、电子束加工属非接触式加工，工件不受机械力作用，不产生宏现应力和变形。（1分） 3、加工材料范围很广，对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料都可加工。（1分） 4、电子束的能量密度高，因而加工生产率很高。（1分） 5、电子束容易控制，加工过程便于实现自动化。（1分）
6、电子束加工在真空中进行，因而污染少，加工表面不氧化，特别适用于加工易氧化的金属及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。（1分）
17、简述离子束加工原理
答：与电子束加工比较相似，离子束加工也是在真空条件下，把惰性气体，通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以实现去除加工。（4分）
与电子束加工相比，离子束加工具有更大的能量。
19、简述超声波加工的原理
答：超声波加工是利用振动频率超过16000 Hz的工具头的振动，通过悬浮液磨料的撞击和抛磨作用，对工件进行成型加工的一种方法；
超声波加工时，在工件和工具之间注入液体（水或煤油等）和磨料混合的悬浮液，工具对工件保持一定的进给压力，并作高频振荡，频率为16~30kHz，振幅为0.01~0.15mm。磨料在工具的超声振荡作用下，以极高的速度不断地撞击工件表面，使工件材料在瞬间高压下产生局部破碎；由于悬浮液的告诉搅动，又使磨料不断抛磨工件表面。随着悬浮液的循环流动，使磨料不断得到更新，同时带走被粉碎下来的材料微粒。在加工中，工具逐步伸入到工件中，工具的形状便被复制到工件上。（4分）
20、简述超声波加工的主要特点
答：1、适合于加工各种硬脆材料，特别是某些不导电的非金属材料，例玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。也可以加工淬火钢和硬质合金等材料，但效率相对较低。
2、加工时宏观切削力很小，不会引起变形、烧伤。表面粗糙度Ra值很小，可达0.2 μm，加工精度可达0.05～0.02 mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度的零件。
3、由于工具材料较软，易制成复杂的形状，工具和工件又无需作复杂的相对运动，因此普通的超声波加工设备结构简单。加工机床
结构和工具均较简单，操作维修方便。
21、简述快速成形技术（RP）的原理
答：RP是用离散/堆积即分层加工、迭加成形原理来制造产品原型，其原理为：产品三维CAD模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。（3分）
该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。（3分）
22、简述快速成形技术的特点
答：快速原型技术突破了“毛坯→切削加工→成品”的传统的零件加工模式，开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点：（4分1、可以制造任意复杂的三维几何实体。2、快速性。 3、高度柔性。4、是实现快速制造的核心。
A特种加工的本质特点：
1）工具硬度可以低于被加工材料的硬度（甚至不用工具）
2）不依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除材料 3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。
B特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：
1）用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求2）打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度。3）在特种加工中，工具与工件不受切削力的作用。
特种加工技术的应用：
1、难加工材料的加工；2、复杂型面、微细表面和低刚度零件的加工；3、高精密表面的加工；4、特殊要求零件的加工，如薄壁和弹性零件等；
特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响
1、提高了材料的可加工性2、改变了零件的典型工艺路线3、改变了试制新产品的模式4、影响了产品零件的结构设计5、改变了传统零件工艺结构的评价标准6、成为微细加工的主要手段
改变了零件的典型工艺路线
1、落料模凸、凹模加工的原工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频淬火及回火→精磨 2、落料模凸、凹模加工的现工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→高频淬火及回火→线切割加工
电火花加工定义：
在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时，局部、瞬时产生的高温，将金属蚀除下来。
电火花加工原理
基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加
工具电极A腐蚀现象，来蚀除多余
B工要求。
参照右图，简述电火花加工的一般过程：
脉冲电源提供脉冲电压→作用于工具电极和工件电极上→两离、介质被击穿→形成放电通道；在电场力作用下→电子奔极→导致火花放电；电子和离子的高速运动→轰击阳极和阴（10000℃）→电极表面金属迅速熔化甚至汽化→工件表面形件被蚀除，工具不断进给→工件不断被蚀除。
脉冲电源(a)(b)电极之间的工作液被电
工件电极向阳极、正离子奔向阴极，使动能转化为热能成一个极小的圆坑，工
(d)电火花加工必须解决的问题
1、由于在加工的不同阶段，金属蚀除的速度不同，因此必须具有工具电极的自动进给和调节装置，使工具和工件之间保持合适的放电间隙；2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。
电火花加工系统的基本组成
1、工件和工具；2、脉冲2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件；电源；3、自动进给和调节装置
电火花加工的特点1、特别适合任何难以进行切削加工的材料；3、工具与工件不接触，作用力极小；
4、脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小
但存在以下缺陷：1、主要用于加工金属等导电材料；2、加工速度较慢（需进行预加工，去除大部分余量）；3、存在电极损耗，；
电火花加工的应用
1、可以用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极，去加工任何硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料；2、可以加工任何特殊及复杂形状的工件；3、没有机械加工时那样的切削力，因此适于加工薄壁、窄槽、低刚度及微细精密的零件。4、脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工、半精加工或精加工。
电火花加工的机理电火花加工的机理是指电火花加工的物理本质，即火花放电时，电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的这一微观
物理过程。电火花腐蚀的四个阶段1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道；2、介质热分解、电极材料融化、气化，热膨胀；3、电极材料的抛出；4、极间介质的消电离；
影响材料放电腐蚀的因素:1、极性效应2、吸附效应3、电参数4、金属材料的热学常数5、工作液 极性效应对电蚀量的影响定义：单纯由于正、负极性不同，而彼此电蚀量不同的现象叫极性效应。
原因：由于在不同的脉冲宽度下，工作液中所电离出来的电子与离子对电极发生作用的大小是不同的。
吸附效应对电蚀量的影响正电极表面能吸附工作液中分解、游离出来的带负电的碳离子，形成熔点和气化点比较高的薄层碳黑膜，
保护正极，从而减少电极的损耗；吸附层主要是石墨化的碳素层，其次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。极性效应和吸附效应可以提高加工生产率、减少工具损耗，必须充分利用；因此，电火花加工所用的脉冲电源都是单向、直流的脉冲电源。
电参数对电蚀量的影响提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：1）提高脉冲频率2）增加单个脉冲能量3）减少脉冲间隔
放电所产生的热能主要消耗在以下几个方面：1、向电极其它部位和工作液中传导；2、使局部金属材料温度升高，达到熔点；3、熔化金属材料；4、使熔化后的金属材料继续升温至沸点；5、使熔融金属气化；6、使金属蒸气继续加热成过热蒸气；
金属材料热学常数对电蚀量的影响1）金属材料的熔点、沸点，比热容，熔化热，气化热愈高，电蚀量将愈小，愈难加工；2）导热率大的金属材料，能将热量传导、散失到其它部位，降低本身的蚀除量；
工作液对电蚀量的影响1）形成火花放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；2）压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性；3）加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏性电弧放电；4）加速电蚀产物的排除； 实验表明：介电性好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应；但是，粘度过大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。所以，粗加工使用粘度大的机油，精加工时使用粘度小的煤油；
提高加工速度的途径1、选用适当的脉冲宽度2、选用适当的脉冲间隔3、增加单位脉冲能量（主要是增加峰值电流 4、提高脉冲频率f
影响加工精度的主要因素
1．放电间隙大小及其一致性：采用较小的电规准，可以缩小放电间隙；这样，可以提高
仿形精度，也使间隙变化量小，从而提高加工精度。2．工具电极的损耗及其稳定性：电火花穿孔加工时，电极在长度方向上可以贯穿型孔，因此得到补偿；但电火花成型加工时，电极损耗后无法得到补偿，需要更换电极；3．二次放电
电火花加工的表面质量：表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能 影响表面粗糙度的因素：1）单个脉冲能量大，则表面粗糙度差；2）材料熔点高，则
电火花加工表面表面粗糙度好；3）工具电极的表面粗糙度对工件表面粗糙度有复印现象；
熔化层4）工作液的电阻率降低，可以形成多个并存的放电通道，脉冲放电能量被分散，
相应的放电痕迹较小，可以获得较好的表面粗糙度。
热影响层表面变质层：火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果，表面变质层的厚度大约在0.01～0.5 mm之间，一般将其分为熔化层和热影响层
基体金属显微裂纹：火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果； 1）脉冲能量越大，显微裂纹越明显；2）工件材料越脆，显微裂纹越明显；（硬质合金、预先热处理、淬火材料等脆性大）
电火花加工用的脉冲电源脉冲电源作用：把工频交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量，以蚀除金属。
脉冲电源输入为380 V、50 Hz的交流电，其输出应满足如下要求：(1) 足够的放电能量 (2) 短时间放电 (3) 波形单向 (4) 主要参数有较宽的调节范围 (5) 有适当的脉冲间隔时间
对电火花加工用脉冲电源的要求1、总的要求有较高的加工速度、工具电极损耗低、加工过程稳定性好、工艺范围广，从而，能适应粗加工、半精加工、精加工的要求；能适应不同材料的加工；能采用不同工具电极材料进行加工。
特种加工期末考试题
