概论

1. 特种加工：是指利用机，光，电，声，热，化学，磁，原子能等能源来进行加工的非传

统加工方法。

2. 特种加工特点：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除材料2.工具的硬度可

以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，如激光加工，电子束加工等，根本不需要任何工具3.在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的切削力作用，工件不承受切削力，特别适合加工低刚度零件。

第二章 金刚石刀具精密切削加工

1.超精密加工难度：1.工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制

2.工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响3.去除层越薄，被加工表面受到的切削力越大，材料就越不易去除。

2.超精密加工按加工方式分为（切削加工，磨料加工，特种加工，复合加工）；加工方法的机理（去除加工，结合加工，变形加工）

3.超精密加工实现条件：1.超精密加工的机理与工艺方法2.工艺装备3.工具4.工件材料5.精密测量及误差补偿技术6.工作环境条件等

4.超精密加工对机床要求：1.高精度2.高刚度3.高稳定性4.高自动化

5.主轴：液体静压轴承，空气静压轴承

6.主轴驱动方式：柔性联轴器驱动，内装式同轴电动机驱动

7.导轨结构形式：燕尾型，平面行，V-平面型，双V型。

8.微量进给装置：压电和电致伸缩式进给装置，摩擦驱动装置

9.金刚石具有各向异性和解离现象。解离现象：指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行与某个平面平整的劈开的现象。

10、金刚石在小刀头上的固定方法：①机械固定。②用粉末冶金固定。③使用粘结或钎焊固定。

三

1、 精密与超精密磨料加工：固结磨料加工、游离磨料加工

固结磨料加工：固结磨具、涂覆磨具

游离磨料加工：精密研磨、精密抛光

2、

3、 精密磨削机理 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

第四章、

1、电火花加工机理：基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工。

2、正极性接法是将工件接阳极，工具接阳极负极性接法是将工件接阴极，工具接阳极：

3、电火花加工特点：1试用的材料范围广

2适于加工特殊及复杂的零件，3脉冲参数的可以在较大的范围内调节，可以在同一台的机床上连续进行粗、半精及精加工4直接利用电能进行加工，便于实现自动化。

4、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，单纯由于正负极不同而彼此电蚀量不一样的现象

5、影响加工精度的主要因素：放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性和“二次放电”

6、对脉冲电源的要求：①影响工艺指标的主要参数可调，如脉宽、脉间、峰值电流、开路电压。②通用电源的主要参数可调范围广，以适应粗、中、精加工的要求，而且适应不同的工件材料和不同工具电极材料进行加工要求。③专用脉冲电源主要参数的调节灵活方便。④性能稳定可靠，模块化结构，以便于检测和维修。⑤无污染、低成本、低能耗、长寿命。

7、（1）冲模的电火花加工工艺

保证达到配合精度间隙的方法：①直接配合法（常用） ②修配冲头法 ③修配电极法

（2）工具电极 电极的设计：工具电极的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一级 电极结构：整体式、镶拼式、组合式

8、型腔膜电火花加工电极材料的选择：常用的电极材料有铜钨合金、银钨合金（成本高制造比较困难）、纯铜以及石墨（较为广泛的试用）

9、纯铜的优点：①不容易产生电弧，在较困难的条件下能稳定的地加工②精加工比石墨电极损耗小③采用精微加工能获得很高的表面粗糙度④经锻造后还可以做其他型腔加工用的电极，材料利用率高

10、石墨：机械加工性能比纯铜好，石墨电极在宽脉冲大电流的情况下具有更大的电极损耗，容易产生电弧烧伤， 要求：颗粒小、组织细密、强度高和导电性好

第五章

1、电火花线切割加工机床的分类

答：按电极丝的运动速度分为①高速走丝电火花线切割机床 ②低速走丝电火花线切割机床

2、电火花线切割加工机床结构

答：主要有机械和电气两大部分组成

机械部分有床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液循环系统等

电气部分由脉冲电源和数字程序控制系统组成

第六章

1、电解加工的特点 ①能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔②可以加工高硬度，高强度和高韧性等难以切削加工的金属材料③加工过程无切削力和切削热，工件不易产生内应力和变形④加工后的零件无毛刺和残余应力⑤与其他加工方法相比，生产效率高⑥加工过程中工具电极（阴极）基本不损耗

2、电解加工机理: 利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理实现金属零件的成形加工

3、电解液的特性：①杂散腐蚀 是衡量电解液加工精度高低的指标②电流效率不同电解液的电流效率特点也不同③加工速度的非线性 电解加工时加工速度与电流密度的关系曲线

第七章.

1激光加工的原理：激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。

2.激光加工阶段：①材料对激光的吸收和能量转换②材料的加热熔化，气化③蚀除产物的抛出

激光加工特点：1）由于激光的功率密度高，加工的热作用时间很短，热影响区小，因此几乎可以加工任何材料，如各种金属材料、非金属材料。透明材料只要采取一些色化、打毛等措施，即可采用激光加工。2）激光加工不需要工具，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）激光束可聚焦到微米级，输出功率可以调节，且加工中没有机械力的作用，故适合于精密微细加工。4）可以透过透明的物质，故激光可以在

任意透明的环境中操作，包括空气、惰性气体、真空甚至某些液体。5)激光加工不受电磁干扰。6）激光除可用于材料的蚀除加工外，还可以进行焊接、热处理、表面强化或涂敷、引发化学反应等加工。

3激光加工设备（激光器、电源、光学系统、冷却系统、机械系统控制系统及安全系统）

第八章．

1超声波加工是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。实质：磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果。 2超声波加工的特点：1）特别适合加工各种硬脆材料2)加工精度高，加工表面质量好。3）工件在加工过程中受力较小，对于加工薄壁、窄缝等低刚度工件非常有利。4）加工出的工件形状与工具形状一致5）与电火花加工、点解加工相比，采用超声波加工硬质金属材料的效率较低。

3超声波加工设备（超声波发生器、超声振动系统、超声加工机床本体、磨料悬浮液冷却及循环系统（工作液：水磨粒：碳化硅、氧化铝））

第九章

1、电子束加工的基本原理和特点

答 ：电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲

击到工件表面的极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部融化和气化，而实现加工的目的。

特点：①加工面积可以很小，是一种精密微细的加工方法②工件不受机械力作用，不

产生宏观应力和变形，是一种非接触式加工③加工生产率很高④整个过程便于实现自动化⑤污染少，加工表面不氧化

2、电子束加工设备和应用

答：设备由电子枪、真空系统、控制系统和电源等组成

应用：可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和曝光加工等

3、离子束加工基本原理和特点

基本原理：离子束加工是利用离子束对材料成形或表面改性的加工方法

特点：①加工精度高，易精确控制 ②污染少 高真空中进行 ③加工应力、变形极小。

4、离子束加工设备：离子源、真空系统、控制系统和电源

第二篇：精密与特种加工试卷1

郑州轻工业学院2009—2010第一学年期末考试

一、名词解释：[每小题3分，共15分]： 1．电极相对损耗（电火花加工中）

指工具电极损耗速度ve与工件蚀除速度vw之比的百分数，即θ=ve/vw×100% 。 2．混气电解加工

在气液混合器中将一定压力的气体与电解液混合成含无数小气泡的混合液再进入加工间隙进行加工的方法，可改善电解液性能，提高复制精度。 3．晶体的解理现象

指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象。 4．非线性电解液

如NaClO3、NaNO3电解液，其电流效率不是常数， vl-i曲线为不通过原点的曲线。当电流密度i小于切断电流密度ia时，加工速度为零。加工精度高，没有杂散腐蚀，加工生产率低。 5．复合加工

把两种特种加工方法复合在一起，或者把一种或两种特种加工方法和常规机械加工方法复合在一起，使之相辅相成、相得益彰的加工工艺，例如电解电火花加工、电解电火花磨削等。 二、判断题[用√表示正确，×表示错误，每小题1分共10分]：

1．电化学反应时，金属的电极电位越正，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。（×） 2．法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析出物质的量与通过的电量成正比，它也适用于电

镀。（√）

3．电火花加工中粗加工时工件常接（正）极，精加工时工件常接（负）极。（×） 4．超精密切削加工时切削速度经常根据刀具的耐用度来选择。（×）

5．电致伸缩微量进给装置的三大关键技术是电致伸缩传感器、微量进给装置的机械结构及其驱动电源。（√）

6．电子束加工是利用电能使电子加速转换成动能撞击工件，又转换成热能来蚀除金属的。（√） 7．电火花线切割加工中，电源可以选用直流脉冲电源或交流电源。（×）

8．实验研究发现，金刚石刀具的磨损和破损主要是由于111晶面的微观解理所造成的。（√） 9．对于黑色金属、硬脆材料等的精密与超精密加工，目前主要应用金刚石刀具进行切削加工。（×） 10．与电火花加工、电解加工相比，超声波加工的加工精度高，加工表面质量好，但加工金属材料的

效率较低。（√）

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三、填空题[每小题3分，共30分]：

1．超精密机床主轴的驱动方式主要有电动机通过带传动驱动、（电动机通过柔性联轴器驱动）和（采用内装式同轴电动机驱动）三种。

2．超精密加工中超稳定的加工环境条件主要指（恒温）、（恒湿）、（防振）和（超净）四个方面的条件。

3．目前金刚石刀具主要用于（铝、铜及其合金等软金属）材料的精密与超精密加工，而对于（黑色金属、硬脆）材料的精密与超精密加工，则主要应用精密和超精密磨料加工。

4．电火花加工按工件和工具电极相对运动的关系可分为：电火花（穿孔成形加工）、电火花（线切割加工）、电火花（磨削加工）、电火花（展成加工）、电火花表面强化和刻字等类型。

5．若工件为铁，工具为铜，在NaCl电解液中进行电解加工时，阳极溶解生成（Fe(OH)2），阴极生成（H2），电解液内最终生成物是Fe（OH）3 。

6．电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极平动法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数控创成法等。

7. 超精密加工机床的总体布局形式主要有以下几种：（T形布局）、（十字形布局）、（R-θ布局）、（立式结构布局）等。

8．实现超精密加工的技术支撑条件主要包括：（超精密加工机理与工艺方法）、（超精密加工机床设备）、（超精密加工工具）、（精密测量和误差补偿）、高质量的工件材料、超稳定的加工环境条件等。 9．激光加工设备主要包括电源、（激光器）、（光学系统）、（机械系统）、控制系统、冷却系统等部分。 10．常用的超声变幅杆有（圆锥形）、（指数形）及（阶梯形）三种形式。

四、选择题[单选，每小题1.5分，共15分]： 1. 一般来说，精密电火花加工时电极是：（ b ）

a、低损耗； b、高损耗； c、零损耗； d、负损耗

2. 用电火花加工冲模时，若加工间隙和配合间隙相同，应选用的工艺方法是：（ a ） a、 直接配合法； b、修配冲头法； c、修配电极法； d、阶梯电极法 3. 超声波加工时，（ c ） a、工具整体在作超声振动； b、只有工具端面在作超声振动；

c、工具中各个截面都在作超声振动，但它们的相位在时间上不一致；d、工具不作超声振动。 4. 超精密加工机床中采用的T形总体布局为：主轴作Z向运动，进给系统作X向运动，因而主轴的驱动方式是：（ d ）

a、电动机通过带传动驱动； b、电动机通过柔性联轴器驱动； c、采用内装式同轴电动机驱动； d、b和c两种方式都有 5.下列四个选项中，属于超硬磨料的选项是（ c ）

a、白刚玉； b、棕刚玉； c、立方氮化硼； d、碳化硼

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6. 金刚石晶体的各向异性表现为（ d ）

a、各个晶面的硬度不同，110晶面的硬度最高；

b、各个晶面的耐磨性不同，110晶面的磨削率最低，最不易磨损； c、各个晶面的面网密度不同，110晶面的面网密度最小；

d、各个晶面的耐磨性不同，同一晶面不同方向上的耐磨性也不同。 7. 电解加工型孔过程中，（ b ） a、 要求工具电极作自动伺服进给； b、要求工具电极作均匀等速进给； c、要求工具电极作均加速进给； d、要求工具电极整体作超声振动。 8. 下列选项中不正确的选项是：（ a ）

a、电解加工中，加工速度与加工间隙成正比；

b、电解加工中，加工速度与电流效率成正比； c、电解加工中，加工速度与工件材料的电化学当量成正比； d、电解加工中，加工速度与电解液的电导率成正比

9. 在材质硬且脆的非金属材料上加工型孔时，宜采用的加工方法是 （ c ） a、电火花加工； b、电解加工； c、超声波加工； d、电子束加工 10. 下列论述选项中正确的是（ d ）

a、电火花线切割加工中，只存在电火花放电一种放电状态；

b、电火花线切割加工中，由于工具电极丝高速运动，故工具电极丝不损耗；c、电火花线切割加工中，电源可选用直流脉冲电源或交流电源； d、电火花线切割加工中，工作液一般采用水基工作液。

五、按3B格式编出电极丝中心轨迹为如下图形的程序[10分]。

G

解： AB段：BBB60000GxL1

BC段：B2B4B40000GyL4

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第3 页 共 4 页CD段：BBB20000GyL4 DE段：B20000B0B20000GxSR4 EF段：BBB60000GxL3 FG段：B0B20000B20000GySR3 GH段：BBB20000GyL2 HA段：B2B4B40000GyL1

六、计算题[10分]：

用NaCl电解液在低碳钢上加工74×40的长方形孔，深度为30mm,若要求10min内加工完，需要用多大电流？若电源电压为12V，δE=2V,电导率σ为0.02/?·mm，求达到平衡时的加工间隙是多少？（Fe的体积电化学当量ω为2.22mm3

/(A·min)）

解：设η＝100%，vl＝h/t ＝30/10＝3 mm/min I＝i A＝A·vl /(ηω)＝74×40×3/（2.22×100%）＝4000 A

δE=2V，σ＝0.02/?·mm， 由公式????UR

b?

V=100%×2.22×0.02×(12-2)÷3=0.148 mm.

l

七、问答题[每小题10分，共30分]：

1．试述特种加工的特点及所能解决的主要加工问题，应该如何正确处理传统加工和特种加工工艺之间的关系？

答：特点主要有：①不是主要依靠机械能，而是利用其它的能量（如电能、热能、化学能、光能、声能等）去除工件材料；②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些根本不需要工具；③加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。

可以解决：①高硬度、高强度、高韧性、高脆性等各种难加工材料的加工问题；②精密、微细、形状复杂零件的加工问题；③薄壁、弹性等低刚度零件的加工问题。

传统加工是指使用刀具进行的切削加工和磨削加工，是行之有效的实用加工方法，而且今后仍然占主导地位。但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，传统加工工艺必然

难以适应。所以可以认为特种加工工艺是传统加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分传统加工工艺，但不可能取代和排斥主流的传统加工工艺。

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