《特种加工》习题解答
概论
1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是"物极必反" 有哪些事例是"坏事有时变为好事"
答:这种事例还是很多的.以"物极必反"来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.
以"坏事变好事"来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是"坏事变好事"的实例.
2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例. 答:这类实例是很多的,例如:
⑴硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料,因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工,只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面,其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率.更有甚者,金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料,过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料"自己磨自己",磨削时金刚石工具损耗很大,正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加工性极差.但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具,工具,而激光加工则不但"削铁如泥"而且可"削金刚石如泥".在激光加工面前,金刚石的可加工性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加工性,的确需要重新评价. (2)对结构工艺性,过去认为方孔,小孔,小深孔,深槽,窄缝以及细长杆,薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差,在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢片硬质合金冲模,由于90*内角很难磨削,因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工,则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模,特种加工可使某些结构工艺性由"差"变"好".
3.常规工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别)
答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺,而且今后也始终是主流工艺.但是随着难加工的新材料,复杂表面和有特殊要求的零件愈来愈多,常规,传统工艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加工工艺是常规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常规加工工艺,但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺.
第二章电火花加工
1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处
答:(1)两金属在真空中火花放电时,当电压(电位差)超过一定时即产生"击穿",电子由"-"极逸
出飞向"+"极,由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电"通道"的概念,示波器,显象管中电子流的运动与此类似.基本上没有"电蚀产物"生成.
(2)两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化,涂覆.电焊,等离子切割,等离子焊等,也是在空气中放电,利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道,在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化,涂覆,切割和焊接.
(3)在纯水,蒸馏水或去离子水中,两金属间电火花放电与在煤油中类似,只是水分子,原子受电子,正离子撞击发热气化,最后分解为氧原子和氢原子(分子),而不像煤油中会分解出碳原子(碳黑微粒)和氢气等.
(4),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述.
2.有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源(提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么)
如提示所述,在不需要"极性效应",不需要考虑电极损耗率等的情况下,可以直接用220V的50HZ交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等.不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过大.如需精规准对磨或跑合,则可在交流工频电源上并联RC电路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到两个工件上.
在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削,电火花切割,下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削.由于工具电极高速转动,所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件.最好是经调压变压器降压到5-100V再整流供磨削之用,一则可以调节电压或电流,二则和220V交流电源隔离,以保障人身避免触电的危险.
3.电火花加工时的自动进给系统和车,钻,磨削时的自动进给系统,在原理上,本质上有何不同为什么会引起这种不同
答:电火花加工时工具电极和工件间并不接触,火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙,而车,钻,磨削时是接触加工,靠切削力把多余的金属除去,因此进给系统是刚性的,等速的,一般不需要自动调节.
4.电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同工具电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动加工内螺纹时为什么不会"乱扣" 用铜螺杆做工具电极,在内孔中用平动法加工内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同
答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:
(1)工具电极和工件的转动方向相同;
(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);
(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会"乱扣",是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着"各点对应"的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会"乱扣".
在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作"公转"行星式运动,其内外圆上"各点对应"的规则仍然存在.
5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同试定性,半定量地作图分析之.
答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.
粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.
当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.
S/ m
/V
6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).
答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).
图2-1
7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).
答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如:
极
性
脉
宽
脉
间
峰值
电流
加工
余量
加工后表面粗糙度
时
间
粗加工(可不加抬刀)
负
600 s
100 s
10A
0.9㎜
3 m
约30min
中加工(加抬刀)
负
100 s
50 s
4A
0.08㎜
1.25 m
30min
精加工(加
正
20 s
50 s
2A
0.02㎜
30min
答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:
(1)工具电极和工件的转动方向相同;
(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);
(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会"乱扣",是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着"各点对应"的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会"乱扣".
在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作"公转"行星式运动,其内外圆上"各点对应"的规则仍然存在.
5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同试定性,半定量地作图分析之.
答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.
粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.
当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.
S/ m
/V
6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).
答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).
图2-1
7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).
答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如:
极
性
脉
宽
脉
间
峰值
电流
加工
余量
加工后表面粗糙度
时
间
粗加工(可不加抬刀)
负
600 s
100 s
10A
0.9㎜
3 m
约30min
中加工(加抬刀)
负
100 s
50 s
4A
0.08㎜
1.25 m
30min
精加工(加
正
20 s
50 s
2A
0.02㎜
30min
第三章电火花线切割加工
1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)
答:可用单位电流(每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的好坏.例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min,另一电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min .又如某线切割脉冲电源3A s时切割速度为100mm2/min,另一电源3,5A时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33.3mm2/min,后者35.5mm2/min.
2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率
答:设脉冲电源的空载电压为100V ,加工时火花放电间隙的维持电压为25V则消耗在晶体管限流电阻上的电压为100-25=75V,由此可以算出电能利用率:
有用能量:输入能量=25:100=1:4=25%
能量的消耗率为:
损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75%
可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上.
4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同
答:一般线切割机床的进给的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经一定时间例如30s 后仍不能自动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256 mm),如仍不能消除短路,则自动停止进给或同时报警,这与电火花成型加工机床遇短路即退回不一样.上述无短路回退功能的线切割机床的进给特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即工具电极(钼丝)的进给速度vd 没有负值.
即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不象电火花成型加工机床那样短路后将以较高的速度vd0回退),所以进给调节特性曲线的左下部为窄小矩形,即放电间隙较小时,进给速度vd《0,一旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退.
6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.
答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.
(俯视图)
切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为:
BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)
BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)
BBBJ=齿深GXL3(x向移动)
BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)
BBBJ=齿深GXL1(x向移动)
BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)
……
第四章电化学加工
1．从原理和机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为"纳米级加工"或"原子级加工"技术？原则上要采用哪些措施才能实现？
答：由于电化学加工从机理上看，是通过电极表面逐层地原子或分子的电子交换，使之在电解液中"阳极溶解"而被去除来实现加工的，可以控制微量、极薄层"切削"去除。因此，电化学加工有可能发展成为纳米级加工或原子级的精密、微细加工。但是真的要实现它，从技术上讲还有相当难度。主要是由于电化学加工的实质是实现选择性阳极溶解或选择性阴极沉积，只要能把这种溶解或沉积的大小、方向控制到原子级上就可以了。但是由于它们的影响因素太多，如温度、成分、浓度、材料性能、电流、电压等，故综合控制起来还很不容易。
2．为什么说电化学加工过程中的阳极溶解是氧化过程，而阴极沉积是还原过程？
答：从电化学过程来说，凡是反应过程中原子失去电子成为正离子（溶入溶液）的，称为氧化，反之，溶液中的正离子得到电子成为中性原子（沉积在阴极上）的称为还原，即由正离子状态还原成为原来的中性原子状态。例如在精炼电解铜的时候，在电源正极上纯度不高的铜板上的铜原子在电场的作用下，失去两个电子成为Cu 2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu 2+正离子在阴极上，得到两个电子还原成为原子而沉积在阴极上。
3．原电池、微电池、干电池、蓄电池中的正极和负极，与电解加工中的阳极和阴极有何区别？两者的电流（或电子流）方向有何区别？
答：原电池、微电池、干电池和蓄电池中的正极，一般都是较不活泼的金属或导电体，而其负极，则为较活泼的金属。例如干电池，正极为不活泼的石墨（碳）棒，负极为活泼金属锌，蓄电池的正极是不活泼的铅。金属与导电液体形成的微电池中的正极往往是不活泼的碳原子或杂质。两种活泼程度不同的金属（导电体）在导电溶液中发生电化学反应能产生电位差，电位较正的称为"正极"，流出电流（流入电子流），电位较低的流入电流（流出电子流）。电解加工时人为地外部加以电源，接电源正极称阳极，接电源负极的称阴极，阳极表面流出电流（流入电子流），阴极表面流入电流（流出电子流），两者的方向仍一致，见图4 -1。
4．举例说明电极电位理论在电解加工中有什么具体应用？
答：电极电位理论在研究、分析电解加工中有很重要的作用，具体应用在：
1）分析电极上电化学反应的产物在电解加工时，在阴阳两极都有电化学反应，可能参与反应的有电极金属材料、电解液中的有效成分以及水的电离产物H +、OH 。但真正能在电极上完成电化学反应的是什么？则需要应用电极电位理论加以分析判断。即：在阳极上，只有电极电位最"－"的离子才能参与反应。
2）估计某种金属材料电解加工的质量和可加工性每一种金属材料都是由不同元素所组成（真正由单一元素组成的材料极少），而在电解加工时，人们希望阳极金属的电解过程是均匀的。只有这样，加工表面的粗糙度值才会比较好，加工过程才能平稳。如果阳极金属材料的组成元素其电极电位相差很大，则在电解加工中会由于一些元素的电极电位较"＋"，而不能及时溶解，使加工表面形成一些凸出点，造成加工表面粗糙度值增大。更为严重的是这种凸出的质点会造成加工过程的短路、烧损电极，甚至使加工无法进行。例如铸铁和高碳钢中有C及Fe 3C存在，它们的电极电位高达+0.37V，而Fe/Fe 2+的电极电位仅为－0.59V，因此C及Fe 3C在电解加工中几乎无法被阳极溶解而最终形成凸出质点，从而造成铸铁、高碳钢甚至渗碳钢的电解加工可加工性很差。
5．阳极钝化现象在电解加工中是优点还是缺点？举例说明。
答：电极钝化现象的存在，使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿。从生产率的角度出发人们不希望选用能产生钝化现象的钝化型电解液。
但是，当采用NaCl 等非钝化型电解液工作时，虽然生产率很高，但因为杂散腐蚀严重，成形精度较差，严重影响了电解加工的应用。而当采用钝化型电解液加工时，尽管电极工具的非工作面没有绝缘，但当加工间隙达到一定尺寸后，对应的工件表面就会产生钝化膜，可以避免产生杂散腐蚀，提高加工精度，促进电解加工的推广应用。
电解磨削、电解研磨等加工方法也是利用了阳极钝化现象的存在而开发出来的。它们利用了钝化膜对金属表面的保护作用，采用机械去除钝化膜的方法，使金属微观表面凸点的钝化膜被刮除，并迅速电解，而低凹处的钝化膜起保护作用，使局部不被电解，最终使金属表面的整平作用加快，可实现精加工。
6．在厚度为64mm的低碳钢钢板上用电解加工方法加工通孔，已知阴极直径24mm，端面平衡间隙?b＝0.2mm。求：（1）当阴极侧面不绝缘时，加工出的通孔在钢板上表面及下表面其孔径各是多少？（2）当阴极工具侧面绝缘，且阴极侧面工作圈高度b=1mm 时，所加工出的孔径是多少？
7．电解加工（如套料、成形加工等）的自动进给系统和电火花加工的自动进给系统有何异同？为什么会形成这些不同？
答：一般电解加工自动进给系统主要是控制均匀等速的进给速度，它的大小是事先设定的。进给速度的大小与端面平衡间隙有直接关系（双曲线关系），而端面平衡间隙又直接影响到阴极形状（成形加工时）。在正常电解加工时，主要依照电流的大小来进行控制，但在电极开始进入或即将退出工件时，由于加工面积的变化，则不能按照电流的大小进行控制。电火花加工的自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙（放电状态）的稳定，它是按照电极间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线来工作的，它的进给速度不是均匀等速的。之所以形成这种不同的进给特性，主要是电解加工中存在平衡间隙，进给速度大，平衡间隙变小。在进给方向、端面上不易短路；而电火花加工中不存在平衡间隙，进给速度稍大于蚀除速度，极易引起短路，所以必须调节进给速度以保证放电间隙。
8．电解加工时，何谓电流效率？它与电能利用率有何不同？如果用12V 的直流电源(如汽车蓄电池)作电解加工，电路中串联一个滑杆电阻来调节电解加工时的电压和电流(例如调到两极间隙电压为8V)，问：这样是否会降低电解加工时的电流效率？为什么？
答：电解加工时的电流效率是指按照法拉第电解定律所计算出的理论金属蚀除量与实际金属蚀除量之比。由于在电解加工阳极溶解的同时，还会出现如析氧等副反应，因此电解加工时电流效率一般小于1。
电能利用率是指电源输入的总能量在电解加工中用了多少，在其它方面（如线路损耗）又用了多少。如题所示，利用滑杆电阻可以调节电解加工时的输入电流、电压，而滑杆电阻本身产生的热损耗与电解加工无关。滑杆电阻的热损耗愈大，电能利用率愈低。而经过滑杆电阻调节电压、电流之后进行电解加工时，它的电流效率并没有变化，仍然是按照法拉第电解定律计算，与其它因素无关。
9．电解加工时的电极间隙蚀除特性与电火花加工时的电极间隙蚀除特性有
何不同？为什么？
答：电解加工时，电极间隙蚀除特性曲线是一条双曲线，即 a ?=C（常数）如图4-3a 所示；而电火花加工的蚀除特性曲线则是一条蚀除速度在起点和终点都为零的上凸二次曲线，如图4-3b 所示。
电解加工时，只要电极不发生短路，电极间隙愈小，阳极工件的蚀除速度就愈高，生产率就愈高；反之，当电极间隙变大时，蚀除速度将下降。
电火花加工时，当放电间隙为零时，蚀除速度也为零。其实，当放电间隙很小时，排屑困难，短路率增加，蚀除速度将大大下降，甚至无法正常加工；而当放电间隙过大时，间隙无法击穿，蚀除速度也为零（相当于非线性电解液中电解加工时有一"切断间隙"）。
10．如何用电极间隙的理论进行电解加工阴极工具的设计？
答：电解加工时的蚀除速度应遵循双曲线规律，即a? = C。对平板电极而言，当电极进给速度与阳极蚀除速度相等时，电极间隙相对平衡不变，称为端面平衡间隙。对于曲面电极各法线方向的平衡间隙等于：
第五章激光打印
1.激光为什么比普通光有更大的加工瞬时能量和功率密度为什么称它为"激"光
答:因为激光器可在较长时间吸收,积聚某一波长光的能量,然后在很短的时间内放出,并且通过光学透镜将大面积光通道上的激光束聚焦在很小的焦点上,经过时间上和空间上的两次能量集中,所以能达到很大的瞬时能量和功率密度.
其所以称之为"激光",是因为激光器中的工作物质吸收某一波长的光能,达到粒子数反转之后,再受到这一波长的光照后,就会瞬时受激,产生跃迁,并发出与此波长相同的激光.
2.试述激光加工的能量转换过程,即如何从电能具体转换为光能又转化为热能来蚀除材料的答:固体激光器一般都用亮度很高的氙灯将电能转变为光能,使激光器内的工作物质如红宝石中的铬离子,钕玻璃或钕钇铝石榴石(YAG)中的钕离子吸收光能,达到粒子数反转状态,经触发而产生功率密度很大的强激光,照射到工件上的光能转换为热能,使材料气化而蚀除材料.
3.固体,气体等不同激光器的能量转换过程是否相同如不相同,则具体有何不同
答:并不完全相同.固体激光器有由电能点燃氙灯等强光源(光泵),将电能转换为能使激光器吸收的一般光,到一定程度后发出激光.而气体激光器则直接由电激励激光物质,例如二氧化碳分子,使之连续产生激光.
4.不同波长的红外线,红光,绿光,紫光,紫外线光能转换为热能的效率有何不同
答:不同波长,频率的光所含的能量E=hv,其中v为光的频率,h为普朗克常数.可见光所含的能量和其频率成正比.但照射到物体上后光能转换成热能的大小,即光能转换的频率,却随波长
(频率)和物体对该光波的吸收率不同而不同.例如红光或红外线照射到人体皮肤上,人们感觉到远比绿光,紫光更温暖,因为皮肤吸收红光的效率远比其他广博为高.同样激光打孔,切割时,影响光能转换为热能效率的因素,除材料对该光波的吸收率外,还有反射率也起很大作用,因此很难加工反射率很高的光洁镜面.
5.从激光产生的原理来思考,分析,它以后如何被逐步应用于精密测量,加工,表面热处理,甚至激光信息存储,激光通信,激光计算机等技术领域的这些应用的共同技术基础是什么可以从中获得哪些启迪
答:激光之所以能广泛应用于上述高,新技术中,主要是基于它的一系列固有的特点,例如单色性,相干性,方向性极好,瞬时功率,能量密度极大等技术基础.
以激光通信为例,由于光的频率高,波长短,发射角小,故具有下列优点:
(1)信息容量大,传送路数多.因为信息容量和信息道的带宽成正比.带宽愈宽容量愈大.光波的频率极高,约可容纳100亿个通话线路;若每个电视台占用10MHZ带宽,则可同时播送1000万套电视节目而互不干扰.这是过去任何一种通信系统所不能达到的巨大通信容量.
(2)通信距离远,保密性能好.由天线发射的波束,其发散角和λ∕D成正比(λ为波长,D为天线直径).所以波长愈短,天线愈大,发射就愈小.例如,对于波长为1 m的光波,若用直径20cm的透镜(就是激光的发射天线),那么发射角就只是1.1,而对于微波来说,即使使用庞大的天线,发射角仍有几度.由于激光束发射角很小,能量集中在狭小的范围内,以此可以把信息传送到很远的距离.这对空间通信,宇宙通信有重要的意义.激光束不仅发射角小,而且可以采用不可见光,因此敌人不易从中截获,保密性能好.
(3)结构轻便,设备经济.由于激光的发散角小,方向性好,光通信所需的发射天线和接收天线都可以做得很小.一般天线直径为几十厘米,重量不过几公斤.而功能类似的微波天线,重量以十吨,百吨计.
激光电视与普通电视相比,后者存在着屏幕小,亮度低,设备庞大等缺点.而激光电视则:
(1)摄像时无需外部照明,免除了庞大的照明设备,因而轻便,激动,还可以拍摄完全处于黑暗中的景物.以其狭窄的光束迅速扫描,即使在黑暗中也难于觉察.若采用不可见的紫外光或红外光,则肉眼根本无法发现,保密性极高.
(2)激光摄像无需成像光学系统.物体不管多远,都在焦点上.其有效范围仅受短距离的视觉和长距离的信号功率的限制.至于显示过程,在普通电视中,传递的电视图象显示在显象管的荧光屏上.而在激光电视中,图象可以通过显示器在普通的电影屏幕上.由于激光具有很高的亮度,所以激光电视图象的亮度很高,可以在白天普通的房子里观看,不需要暗室设备.
(3)激光显示不需要在真空条件下工作,显示图象的屏幕单独摆在大气空间,这样电视图象就可以放得很大.根据现有水平,图象面积可达3×4m 甚至更大.看电视和看电影一样.这是激光电视的一个重要特色.由于激光束很平行,激光显示的清晰度可以做得比较高.由于激光的颜色很纯,因而所显示图象色彩鲜艳.
以上给人的启迪是:任何一种物理化学现象,只要有它一定的与众不同的特点,就有可能发展成为一种有用的新技术,所谓天生其物,比有其用.
第六章电子束和离子束加工
1.电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同
答:二者在原理上的相同点是基于带电粒子于真空中在电磁场的加速,控制作用下,对工件进行撞击而进行加工.其不同处在于电子束加工加速转换成电能,在撞击工件时动能转换成热能使金属熔化,气化而被蚀除.而离子束加工是电能使质量较大的正离子加速后,打到工件表面,是靠机械撞击能量使工件表面的原子层变形,破坏或切除分离,并不发热.在工艺上:有离子刻蚀,渐射沉积,离子镀,离子注入(表面改性)等多种形式,而不象电子束加工,有打孔,切割,焊接,热处理等形式.
2.电子束加工,离子束加工和激光加工相比各自的使用范围如何,三者各有什么优缺点
答:三者都适用于精密,微细加工,但电子束,离子束需在真空中进行,因此加工表面不会被氧化,污染,特别适合于"清洁","洁净"加工.离子束主要用于精微"表面工程",激光因可在空气中加工,不受空间结构的限制,故也适用于大型工件的切割,热处理等工艺.
3.子束,离子束,激光束三者相比,哪种束流和相应的加工工艺能聚焦得更细最细的焦点直径大约是多少
答:激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长.波长为0.69 m的红色激光,聚焦的光斑直径很难小于1 m,因为聚焦透镜有像差等误差.二氧化碳气体激光器发光1.06 m的红外激光,其焦点光斑直径更大.波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点,常用于精密,微细加工.电子束最佳时可获得0.25 m的聚焦直径.可用于制作大规模集成电路的光刻.如果用波长很短的X光射线(波长为10-9-10-10,即1-0.1nm),可得到0.1 m左右的聚焦直径.
4.电子束加工装置和示波器,电视机的原理有何异同之处
答:它们都有一个电子枪用来发射电子,使电子奔向高电压的正极,而后再用线圈(电磁透镜)进行聚焦,用电场进行偏转,控制扫描出图形来.只不过电子束加工装置的功率较大,而示波器,电视机的功率较小而已.彩色电视机因有红,蓝,黄三种基本色,故需有三个电子枪,结构和控制更为复杂.
第七章超声加工
超声加工时的进给系统有何特点
答:超声加工时的进给系统是靠重锤通过杠杆使工具轻轻压在工件上,靠轻微的压力使工具端面和磨粒与工件表面接触,工件表面去掉多少,进给多少,是悬浮式的柔性进给系统,而不是刚性的进给系统实现的,它与机械加工和电火花加工的进给系统不一样.
2.一共振频率为25KHZ的磁致伸缩型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.01mm,试计算该点最大速度和最大加速度.它是重力加速度g的多少倍如果是共振频率为50KHZ的压电陶瓷型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.005mm,则最大速度和加速度又是多少
答:按教材中超声振动时的最大速度Vmax和最大加速度amax计算公式
Vmax=wA=2πfA=2π×25000×0.01=1570.8mm/s=1.57m/s,
amax=w A=4π ×25000 ×0.01=246.74×106mm/s =246740m/s ,
是地心加速度g=9.8m/s 的25000倍.
如果共振频率增加为一倍f=50KHZ,振幅减小成一半A=0.005mm,则
Vmax=1.57×2/2=1.57mm/s,
amax=246740×4/2=493480m/s ,
是地心加速度g的5000倍.
3.试判断超声加工时:(1)工具整体在作超声振动;(2)只有工具端面在作超声振动;(3)工具各个横截面都在作超声振动,单个截面同一时间的振幅并不一样;(4)工具各个横截面依次都在作"原地踏步"式的振动.以上各点,哪种说法最确切有无更确切的说法
答:以上说法中,(3)比较确切,超声波在工具(变幅杆)内传递时,各个横截面都在作超声振动,单个截面在同一时间的振幅不一样,有的截面始终为零(如固定超声系统的驻波点),有的有时振幅最大,如工具端面的加工点.
最确切的说法是,应按教材中的超声波在固体中的传播过程,各质点都在传播方向上振动,但传到端面后波在反射,两者的合成运动才是各质点的实际运动.
4.超声波为什么能"强化"工艺过程,试举出几种超声波在工业,农业或其他行业中的应用.
答:超声波因具有较大的瞬时速度,尤其是瞬时加速度,故可用作强化工艺过程.如工业中的粉碎(使物质颗粒细化),乳化.在农业上可用强超声处理种子优化品种,在医学上可用强超声波击碎人体内的肾结石,胆结石等等.
第八章快速成型加工
1.快速成型的工艺原理与常规加工工艺有何不同具有什么优点
答:快速成型在工艺原理上是"增材法",与切削加工,电火花蚀除,电化学阳极溶解等"减材法"不同.其特点是整个工艺过程建立在激光(断层)扫描,数控技术,计算机CAD技术,高分子材料等高科技基础之上,因此工艺先进,柔性好,生产周期短.
2.试对常用的快速成型工艺作一优缺点比较.
答:下表是4种快速成形工艺的综合比较.
几种最常用的快速成形工艺优缺点比较
有关指标
工
艺
精
度
表面
质量
材料
价格
材料
利用率
运行成本
生产
效率
设备费用
市场占有率
%
液相固化SL法
好
优
较贵
接近100%
较高
高
较贵
70
粉末烧结SLS法
一般
一般
较贵
接近100%
较高
一般
较贵
10
纸片叠层LOM法
一般
较差
较便宜
较差
较低
高
较便宜
7
熔丝堆积FDM法
较差
较差
较贵
接近
一般
较低
较便宜
6
第九章其它特种加工
试列表归纳,比较本章中各种特种加工方法的优缺点和适用范围. 答:
优点
缺点
适用范围
化学铣削加工
可大面积多工件同时加工
不易加工深孔,型孔
航空航天零件减薄,去毛刺
光化学腐蚀加工
可刻蚀精度的文字图案
刻蚀深度有限
用于相片制版,刻蚀精细的网孔图案
等离子体加工
可高速切割难加工材料
切割精度较差,割缝较宽
切割,下料各种难加工金属
挤压研磨
可去除内(外)表面的毛刺和改善表面质量
只是表面加工,不能改变尺寸
表面光整加工
水射流切割
可对任何材料切割下料,加工速度高,无毛刺,无残余应力
切缝较宽,尺寸精度较差
适用于石材,钢筋,水泥板等切削
磁性磨料研磨
可无应力表面光整加工
去除量小,生产率较低
精密零件的表面光整加工
2.如何能提高化学刻蚀加工和光化学腐蚀加工的精密度(分辨率)
答:在腐蚀液中加入保护剂等添加剂,以减小"钻蚀",详见教材有关章节.
3.从水滴穿石到水射流切割工艺的实用化,在思想上有何启迪要具体逐步解决什么技术关键问题
答:滴水穿石因能量密度较小,所以只能靠长年累月时间才能穿石.要提高穿石的速度,水射流切割技术中应使超高的水由小孔中喷出,尤其是水中混有细小磨料颗粒高速撞击工件表面,更能提高单位面积上的能量密度和切割速度.当然喷嘴的材料小孔的加工也是关键问题.
4.人们日常工作和日常生活中,有哪些物品,商品(包括工艺美术品等),是由本书所述的特种加工方法制造的
答:很多家电的外壳,内部构件,如电视机,照相机,洗衣机等的模具都是由电火花,线切割等很多方法制造的.汽车,门窗,建筑用的铝材型品都是电火花,线切割加工的拉伸,挤压模具,又经过挤压抛光后拉制的.有些金黄色的手表壳,手链都是离子镀覆的氮化钛.有些太阳眼镜是离子镀覆的反光层.
珍珠项链等采用超声钻孔,金银首饰厂用超声清洗首饰.电动剃须刀的网罩是电铸的产物,手表中宝石轴承小孔都是经过激光打孔而后又用超声研磨的.诸如此类,不胜枚举.
爪牙侧面
穿丝孔
数控回转台
第一章金属的晶体结构与结晶 1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。 如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位 错” 。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体” 。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的 固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率， 细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？a-Fe、丫- Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？ 答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； a —Fe、Cr、V属于体心立方晶格； Y - Fe、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？ 答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。 4.晶面指数和晶向指数有什么不同？ 答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为Uvw 1；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为hkl。 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增力口。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡， 因而表现各向同性。 7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影
《特种加工》习题解答 概论 1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是"物极必反" 有哪些事例是"坏事有时变为好事" 答:这种事例还是很多的.以"物极必反"来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律. 以"坏事变好事"来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是"坏事变好事"的实例. 2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例. 答:这类实例是很多的,例如: ⑴硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料,因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工,只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面,其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率.更有甚者,金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料,过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料"自己磨自己",磨削时金刚石工具损耗很大,正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加工性极差.但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具,工具,而激光加工则不但"削铁如泥"而且可"削金刚石如泥".在激光加工面前,金刚石的可加工性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加工性,的确需要重新评价. (2)对结构工艺性,过去认为方孔,小孔,小深孔,深槽,窄缝以及细长杆,薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差,在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢片硬质合金冲模,由于90*内角很难磨削,因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工,则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模,特种加工可使某些结构工艺性由"差"变"好". 3.工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别) 答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺,而且今后也始终是主流工艺.但是随着难加工的新材料,复杂表面和有特殊要求的零件愈来愈多,常规,传统工艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加工工艺是常规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常规加工工艺,但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺. 第二章电火花加工 1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处 答:(1)两金属在真空中火花放电时,当电压(电位差)超过一定时即产生"击穿",电子由"-"极逸出飞向"+"极,由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电"通
3-1编制简单回转零件的车削加工程序，包括粗精车端面、外圆、倒角、倒圆。零件加工的单边余量为2mm，其左端25mm为夹紧用，可先在普通车床上完成夹紧面的车削。该零件粗、精车刀分别为T01和T02。选用第二参考点为换刀点。 数控车削程序如下： O0005；程序号O0005； N10 G50 X100.0 Z70.0；设置工件坐标系，有的系统可写成G92 X100.0 Z70.0； N15 G30 U0 W0；返回第二参考点，也可以写成G30 X(U-) Z(W-)；的形式；N20 S1000 T0101 M08；选定主轴速度，调用01号粗车刀，01号长度补偿，打开冷 却液； N25 G96 S60 M03；指定恒定切削速度为60m/min，主轴顺时针旋转； N30 G00 X56.0 Z0.1；快速走到粗车外圆起点（56.0,0.1）； N35 G95 G01 X-1.6 F0.3；粗车右端面，车削进给速度0.3mm/r； N40 G00 Z10.0；刀具沿Z方向回退到点（-1.6,10） N45 X48.0；快速移动到点（48.0,10）； N50 Z0.1；走到倒角粗车起点（48.0,0.1）； N55 G01 X50.2 Z-1；粗车倒角，车倒角也可以用插入倒角指令： G01 Z(W)-C-； N60 Z-57.0；粗车小端外圆面也可以用车圆角指令； N65 G02 X56.0 Z-59.9 R2.9；粗车削台阶内圆角、也可以用插入圆角指令：G01 Z(W)-R-；N70 G01 X88.0；粗车削台阶端面； N71 X90.2 Z-61；粗车倒角； N75 G01 Z-85.0；粗车削台阶外圆面； N80 G30 U0 W0；返回第二参考点； N85 T0202；调用02号精车刀，02号刀补； N90 G00 X-3.0 Z1.0；快速走到点（-3.0,1.0）； N95 G42 G01 X-1.6 Z0 F0.15；走到精车起点（-1.6,0），刀尖半径右补偿；
1、判断下列说法正误，并说明原因。 （1）马氏体是硬而脆的相。 （2）过冷奥氏体的冷却速度大于Vk时,则冷速越大,所得马氏体的硬度越高。（3）钢中的合金元素含量越高,其淬火后的硬度也越高。 （4）本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。 （5）同种钢材在同样的加热条件下,总是水冷的比油冷的淬透性好,小件的比大件的淬透性好。 2、马氏体组织有哪几种基本类型他们的形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？ 3、说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。 4、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别影响钢淬透性的因素有哪些影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些？ 5、用20钢进行表面淬火和用45钢进行渗碳处理是否合适？为什么？ 6、一批45钢零件进行热处理时，不慎将淬火件和调质件弄混，如何区分开？为什么？ 7、将两个T12钢小试样分别加热到780℃和860℃,保温后以大于临界冷却速度的速度冷却至室温,试回答问题,并说明原因。 （1）哪个温度淬火后马氏体晶粒粗大？ （2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？ （3）哪个淬火后残余奥氏体量多？ （4）哪个淬火后末溶碳化物量多？ （5）哪个淬火适合？为什么？ 8、分别用45钢和15钢制造机床齿轮,要求齿表面具有高的硬度和耐磨性,心部具有良好的韧性.安排工艺路线,热处理工序目的及使用状态下的组织。 5-3、判断下列说法正误，并说明原因。 解：1.马氏体是硬而脆的相。错，马氏体是硬的相,渗碳体才是脆的相； 2.过冷奥氏体的冷却速度大于Vk时,则冷速越大,所得马氏体的硬度越高。错，马氏体硬度取决于含碳量,与冷却速度无关。 3.钢中的合金元素含碳量越高,其淬火后的硬度也越高。错,合金元素对淬透性的影响大,但对硬度影响小 4.本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。错,晶粒的大小与加
第一章概论 1．从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反”有哪些事例是“坏事有时变为好事” 答：这种事例还是很多的。 以“物极必反”来说，人们发明了螺旋桨式飞机，并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度。但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速，随着飞行高度愈高，空气愈稀薄，螺旋桨的效率愈来愈低，更不可能在宇宙空间中飞行。于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器，实现了洲际和太空飞行。由轮船发展成气垫船，也有类似规律。 以“坏事变好事”来说，火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀，而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工。同样，铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔，钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀。钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀，海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀，得消耗巨资进行防锈、防蚀。人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后，创造了选择性阳极溶解的电解加工方法。这些都是“坏事变好事”的实例。 2．试列举几种采用特种加工工艺之后，对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例。 答：这类实例是很多的，例如： （1）硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料，因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工，只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削。可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面，其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率。更有甚者，金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料，过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料“自己磨自己”，磨削时金刚石工具损耗很大，正是硬碰硬两败俱伤，确实是可加工性极差。但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具、工具，而激光加工则不但“削铁如泥”而且可“削金刚石如泥”。在激光加工面前，金刚石的可加工性和钢铁差不多了。对过去传统概念上的可加工性，的确需要重新评价。 （2）对结构工艺性，过去认为方孔，小孔，小深孔，深槽，窄缝以及细长杆，薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差，在结构设计时应尽量避免。对E字形的硅钢片硬质合金冲模，由于90度内角很难磨削，因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模。但采用电火花成形加工或线切割数控加工，则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模，特种加工可使某些结构工艺性由“差”变“好”。3．工艺和特种加工工艺之间有何关系？应该如何正确处理常规工艺和特种加工之间的关系？ 答：一般而言，常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是随着难加工的新材料，复杂表面和有特殊要求的零件愈来愈多，常规、传统工艺必然会有所不适应。所以可以认为特种加工工艺是常规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常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 第二章电火花加工 1．两金属在（1）在真空中火花放电；（2）在空气中；（3）在纯水（蒸馏水或去离子水）；（4）在线切割乳化液中；（5）在煤油中火花放电时，在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异
《数控加工技术基础》试卷 年级 专业 层次 科 注意事项： 1.满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2.考生必须将“学生姓名”和“学号”完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。 3.考生必须在签到表上签到，否则若出现遗漏，后果自负。 （1）－(20)题，每小题1分，共20 分。下列各题A)、B)、C)、D)四个选项中，只有一个选项是正确的，请将正确选项字母编号填在括号内。 （1）沿刀具前进方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边是 指令。 A ）G40 B ）G41 C ）G42 D ）G43 （2）工件在两顶尖间装夹时，可限制 自由度。 A ）四个 B ）五个 C ）五个 D ）三个 （3）确定数控机床坐标轴时，一般应先确定 。 A ）X 轴 B ）Y 轴 C ）Z 轴 D ）A 轴 （4）G90 G28 X10.0 Y20.0 Z30.0；中，X10.0、Y20.0、Z30.0表示 。 A ）刀具经过之中间点坐标值 B ）刀具移动距离 C ）刀具在各轴之移动分量 D ）机械坐标值 （5）G02 X20 Y20 R-10 F100；所加工的一般是 。 A ）整圆 B ）半圆 C ）夹角〈=180°的圆弧 D ）180°〈夹角〈360°的圆弧 （6）下列G 指令中 是非模态指令。 A ）G00 B ）G01 C ）G03 D ）G04 （7）G17、G18、G19指令可用来选择 的平面。 A ）曲线插补 B ）直线插补 一、选择题：
C）刀具半径补偿 D）刀具长度补偿 （8）数控机床自动选择刀具中任意选择的方法是采用来选刀换刀。 A）刀具编码 B）刀座编码 C）顺序选择原理 D）计算机跟踪记忆 （9）数控机床加工依赖于各种。 A）位置数据 B）模拟量信息 C）准备功能 D）数字化信息 （10）数控机床的核心是。 A）伺服系统 B）数控系统 C）反馈系统 D）传动系统 （11）数控机床的主机（机械部件）包括：床身、主轴箱、刀架、尾座和。 A）进给机构 B）液压系统 C）冷却系统 D）传动系统 （12）工件在小锥体心轴上定位，可限制自由度。 A）四个 B）五个 C）六个 D）三个 （13）下列数控系统中是数控车床应用的控制系统。 A）FANUC-0T B）FANUC-0I C）FANUC-0M D）SIEMENS 820G （14）数控铣床与普通铣床相比，在结构上差别最大的部件是。 A）主轴箱 B）工作台 C）床身 D）进给传动 （15）加工中心选刀方式中常用的是方式。 A）刀柄编码 B）刀座编码 C）记忆 D）刀尖形状编码 （16）套的加工方法是：孔径较小的套一般采用方法。 A）钻、铰 B）钻、半精镗、精镗 C）钻、扩、铰 D）钻、精镗 （17）刀具磨钝标准通常按照的磨损值制定标准。 A）前面 B）后面 C）前角 D）后角 （18）闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于。 A）位置控制器 B）检测单元 C）伺服单元 D）控制对象 （19）用端铣刀铣削时，下述何者不是产生异常振动现象的原因？ A）刀柄伸出长度过长 B）刀柄伸出长度较短 C）铣刀刀柄刚性不足 D）铣刀刀柄过细 （20）铣刀刀柄的标准锥度是。 A）1/4 B）1/5 C）7/24 D）MT4 二、填空题：
第1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为
同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
1.特种加工也被称为非传统加工，其加工原理是将电、热、光、声、化学等能量或 其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除。2 2.电火花加工机床主要由机床本体、脉冲性电源、自动进给调节系统以及液压循环 过滤系统等部分组成。 8 3.线切割加工与电火花加工不同点中，线切割电极与工件之间存在疏松接触式轻压 放电现象。 4.目前为止一种金属和其盐溶液之间双电层的电位差还不能直接测定，生产实践中规定采 用一种电极作标准和其他电极比较得出的相对值称为标准电极电位。81 5.激光加工工艺及应用有激光打孔、激光切割和 激光刻蚀打标记等。 6.超声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硬材料的一种成形方 法。 7.要使电火花加工顺利进行必备的条件有放电间隙、脉冲性放电、绝缘工作液。 8.电解加工中产生在金属和它的盐溶液之间的电位差称为金属电极电位。 9.凡能加速电极表面离子的扩散与迁移速度的措施，都能使浓差极化减小，例如提高 电解液流速，升高电解液温度。 10.电解液的流速对电化学极化几乎没有影响，电化学极化仅仅取决于反应本身，及电极材 料和电解液成分，此外还与温度、电流密度有关。温度升高，反应速度加快，电化学极化减小，电流密度越高，电化学极化越严重。 11.离子束比电子束具有更大的撞击动能，它是靠微观的机械撞击能量，不是靠动能转 化为热能来加工的。 12.液相光敏树脂固化成形SL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。 13.离子束加工按照其所利用的物流效应和达到的目的不同，可以分为四类，离子刻蚀，离 子溅射沉积，离子镀，离子注入。 14.超声加工设备中换能器的作用是将高频电振荡转换成机械振动，可利用压电效应和 磁致伸缩效应两种方法实现。 15.选择性激光粉末烧结成形工艺中，金属粉末的制取方式多采用雾化法，其两种形式是： 离心雾化法，气体雾化法 1.特种加工主要依靠的是机械能进行加工，其它能量（如电、化学、光、声等）起辅助作 用。（X ） 2.电火花加工的过程中，电离、击穿形成放电通道的温度比电极材料熔化、气化的温度要 高。（√） 3.单电极平动法的最大优点是只需一个电极、一次装夹定位，便可以达到正负0.005mm 的加工精度，并方便排除电蚀产物。（ X ） 4.从应用角度看，线切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及形 状复杂的零件。（√） 5.采用电火花线切割加工厚度在80mm以内的工件，为取得较好的表面粗糙度，选用分组 波的脉冲电源为好。（√） 6.型腔模加工电极，在蚀除面积较大以及电极端面有凹入的部分开排气孔。（√） 7.电火花加工中，脉冲间隔加大使“吸附效应”增大，脉冲间隔减少，电极损耗率增加。 （ X ） 8.电化学加工以阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应作为基础对金属进行加工，阳、
<<数控加工编程技术>>试题库 一、填空 1.数控机床按伺服系统的形式分类，可分为：开环控制、全闭环控制、半闭环控制。 2.DNC是指直接数字控制系统。FMC则是柔性制造单元。 3.NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是( 计算机数字控制 )， FMS的含义 是( 柔性制造系统 )。 4.数控程序的编制方法有手工编程_和_自动编程及_CAD/CAM软件_编程三种。 5.数控机床中的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间 距离的方向为坐标正方向。 6.刀具补偿包括_半径补偿_和_长度补偿_。 7.编程时可将重复出现的程序编成子程序，使用时可以由主程序多次重 复调用。 8.在数控铣床上加工整圆时，为了避免在工件表面产生刀痕，刀具应该从起始点沿圆弧表面的切线方向进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的切线方向退出。 9.铣削平面轮廓曲线工件时，铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆半径。 10.数控机床按控制系统功能特点分类分为：点位控制、直线控制和轮 廓控制机床。 11.(CIMS)的含义是计算机集成制造系统。FMS则是指柔性制造系统。 12.数控机床主要由加工程序、输入装置、数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装 置、辅助控制装置、机床本体等组成。 13.数控车床的混合编程是指在编程时可以采用绝对编程和增量编程。 14.X坐标轴一般是平行于主轴的，与工件安装面平行，且垂直Z坐标轴。 15.机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到机床参考点。 16.按数控机床功能强弱可将数控机床分为_经济型数控机床_、全功能型数控机床__、_ 高档数控机床__。 17.数控系统是由_数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、辅助控制装置_组成。 18.DNC是指直接数字控制系统。 19.控机床控制介质有磁带、磁盘、穿孔纸带、等。 20.__柔性___是指机床适应加工对象变化的能力。. 21.第一台数控机床是由__美国___的帕森Parsons公司与美国的麻省理工学院(MIT)于 _1952__年合作研制成功的 22.切削用量包括_切削速度_、进给速度__和__吃刀深度。 23.每发一个脉冲信号，机床相应移动部件产生的位移量叫__脉冲当量。 24.数控机床中的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系.
一、填空题（15分，每空1分） 1、特种加工主要采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。（1分） 2、电火花加工原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时 的电腐蚀现象，来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。（2分） 3、电火花加工系统主要由工件和工具、脉冲电源、自动进给和调节装置 几部分组成。（3分） 4、在电火花加工中，提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：提高脉冲频率、 增加单个脉冲能量、减少脉冲间隔。（3分） 5、电火花加工的表面质量主要是指被加工零件的表面粗糙度、表面变质层、 表面力学性能。（3分） 6、电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成：测量环节、比较 环节、放大驱动环节、执行环节、调节对象。（3分） 7、电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含伺服进给控制系统和参 数控制系统。（2分） 8、电火花加工是利用电火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制 加工的工艺方法，其应用范围分为两大类：穿孔加工、型腔加工。（2分）9、线切割加工是利用移动的、作为负极的、线状电极丝和工件之间的脉冲放 电所产生的电腐蚀作用，对工件加工的一种工艺方法。（2分） 10、快走丝线切割机床的工作液广泛采用的是乳化液，其注入方式为喷入式。（2分） 11、线切割机床走丝机构的作用：是使电极丝以一定的速度运动，并保持一定 的张力。（2分） 12、线切割控制系统作用主要是：1）自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹； 2）自动控制伺服的进给速度。（2分） 13、快速成形技术（RP）最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，目前RP 技术的主流是： SLA立体光造型、LOM薄材叠层制造、SLS激光烧结、FDM 熔融成型四种技术。（4分） 14、快速成型的数据接口主要有：快速成型技术标准数据格式即STL格式和快 速成型设备的通用数据接口即CLI 格式。（2分） 二、判断题（15分，每题1分） 1、目前线切割加工时应用较普遍的工作液是煤油。（错） 2、在型号为DK7740的数控电火花线切割机床中，D表示电加工机床。（对） 3、线切割机床通常分为两大类，一类是快走丝，另一类是慢走丝。（对） 4、3B代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。（错） 5、离子束加工必须在真空条件下进行。（对） 6、电火花加工中的吸附效应都发生在阴极上。（错） 7、线切割加工一般采用负极性加工。（错）
一、选择题： 1、加工中心自动换刀装置选择刀具的四种方式中，下列哪种方式刀库中的刀具在不同的工序中不能重复使用？P98 A．顺序选择B．刀具编码选择C．刀座编码选择D．任意选择 A 2、有关数控机床坐标系的说法，正确的说法是P111 A．主轴旋转的顺时针方向是按右旋螺纹进入工件的方向。 B．Z轴的正方向是使刀具趋近工件的方向。 C．工件相对于静止的刀具而运动的原则。 D．一般取与主轴轴线平行的坐标轴为X轴。 A 3、对于立式数控铣床，垂直布置的坐标轴是 A．X轴B．Y轴C．Z轴D．A轴 C 4、开环控制的数控机床，其伺服执行机构通常使用P68 A．交流同步电动机B．功率步进电动机C．交流笼型感应电动机D．直线电机 A 5、目前，绝大多数进给伺服系统采用的是P68 A．功率步进电动机B．交流伺服电动机C．直流伺服电动机D．直线电动机 B 6、若三相步进电动机三相三拍运行时步距角为1.5，则三相六拍运行时步距角为P62 A．0.75 B．1.5 C．3 D．6 A
7、下列数控车床使用地址符的可变程序段格式中，写法错误的是P106 A．G01 X120 W80 F0.15 S500 M08 B．G90 G00 U20 Z-30 R40 M08 C．G02 X60 Z-80 P70 Q-60 H0 F0.2 D．G01 X100 Z-50 A-30 F0.1 B 8、有关数控机床坐标系的说法，错误的是P111 A：刀具相对静止的工件而运动的原则。 B：标准的坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系。 C：主轴旋转的顺时针方向是按右旋螺纹进入工件的方向。 D：Z轴的正方向是使工件远离刀具的方向。 D 9、一般情况下，编程人员在数控编程时，所建立的坐标系称为P111 A：机床坐标系B：机床参考坐标系C：编程坐标系D：工件坐标系 C 10、立式加工中心编程中，工件坐标系XY如图。刀具在XY坐标系中坐标为(15，10)，若生成新坐标系X”Y“如图示，应使用指令 A：G92 X15 Y10 B：G92 X100 Y105 C：G92 X90 Y90 D：G92 X-90 Y-90
1. 数控系统目前运用最主要的插补功能是和。 2. 球头铣刀的刀位点在位置。 3. G28 指令执行时一般要经过点再返回机床参考点。 4. 在G71 P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）S500程序格式中，表示精加工路径的最后一个程序段顺序号。 5. G54～G59六个工件坐标系均以为参考点。 6. 数控铣（加工中心）在G02、G03圆弧插补加工时，程序要规定平面选择指令为或或。 7. 根据工件与刀具相对运动关系，为了方便编程，一律假定来编程。 二、选择 1. G19表示（）。 A.XY平面选择 B.XZ平面选择 C.YZ平面选择 D.XYZ平面选择 2. G55与下列那个G代码用法及定义相同（）。 A.G92 B.G50 C.G56 D.G01 3. 使用数控系统刀具半径补偿功能时，刀具中心运动轨迹是（）。 A.工件的真实轮廓线 B.工件廓形等距线 C. 工件廓形插补线 D.工件廓形插补圆弧 4. 由直线和圆弧组成的平面轮廓，编程时数值计算的主要任务是求（）坐标。 A.节点 B.基点 C.交点 D.切点 5. 数控车削螺纹时，为保证车出合格的螺纹，应（）。 A.增加刀具引入、引出距离 B.不需要刀具引入、引出距离 C.增加螺纹长度 D.减少刀具引出距离 6. 刀尖半径左补偿方向的规定是（）。 A.沿刀具运动方向看，工件位于刀具左侧 B. 沿工件运动方向看，工件位于刀具右侧 C.沿工件运动方向看，刀具位于工件右侧 D.沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧 7. 数控机床每次接通电源后，在运行前首先应做的是（）。 A.给机床各部分加润滑油 B.检查刀具安装是否正确 C.机床各坐标轴回参考点 D.工件是否安装正确 8. 圆弧插补段程序中，若采用圆弧半径R编程时，从起始点到终点存在两条圆弧线段，当（） 时，用-R表示圆弧半径。 A.圆弧小于或等于180° B. 圆弧大于或等于180° C. 圆弧小于180° D. 圆弧大于180° 9. 刀具长度补偿的地址用（）。 A.D B.H C.R D.J 10.FANUC系统中加工下图所示ABCD轨迹，下列语句正确的是（）
每一次火花放电，就会在工件表面蚀出一个带凸边的( )正确答案：【凹坑】 2、可以在人造革上用( )加工出大量的微孔，使其具有真皮革那样的透气性。正确答案：【电子束】 3、电铸成型是利用电化学过程中的( )现象来进行成型加工的。正确答案：【阴极沉积】 4、在超声波加工中，振幅扩大棒又称为变幅杆，其作用是将( )放大。正确答案：【振幅】 5、预先用传统方法去除大部分加工余量，可以减少工件在线切割加工中的( )。正确答案：【变形】 6、激光焊接一般无需( )和( )，只需将工件的加工区域“热熔”在一起即可。正确答案：【焊料焊剂】 7、特种加工不主要依靠( )，而是主要依靠其他能量去除金属材料。正确答案：【机械能】 8、在电火花加工中，正负电极间产生电火花现象，使放电通道产生( )。正确答案：【高温高压】 9、电火花加工和电火花线切割加工的原理是( )。正确答案：【相同的】 10、我国国标规定，电火花成型机床均用D71加上机床( )宽度的1/10表示。正确答案：【工作台面】 11、( )是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件。正确答案：【平动头】 12、( )的好坏直接关系到电火花机床的性能，所以( )往往是电火花机床制造厂商的核心机密之一。正确答案：【电源电源】 13、电火花成型加工的( )，主要包含伺服进给系统和参数控制系统。正确答案：【自动进给调节系统】 14、电火花加工中的蚀除产物，一部分以气态形式抛出，其余大部分以( )固体微粒分散悬浮在工作液中。正确答案：【球状】 15、在电火花ISO编程中，代码M05的含义是( )。正确答案：【忽略接触感知】 16、快速走丝线切割机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为( )m/s。正确答案：【8-10】 17、慢速走丝线切割机床的电极丝从一个单方向通过加工间隙，不( )使用。正确答案：【重复】 18、慢速走丝线切割机床走丝速度低于( )m/s。正确答案：【】
1、数控机床最适合加工形状结构复杂和中小批量生产的零件。 5、数控机床按伺服系统的特点分为开环伺服系统数控机床、闭环伺服系统数控机床和半闭环伺服系统数控机床。 6、目前数控机床使用的自动换刀装置主要有转塔式自动换刀和刀库式自动换刀两种形式。 8、数控机床的主传动系统的调速是按照自动执行的。 11、数控机床是由信息输入、数控装置、伺服驱动及检测装置、机床本体、机电接口等五大部分组成。 14、数控机床用PLC可分为两大类，一类为内装型PLC，另一类为独立型PLC。 16、数控系统目前常使用的补偿功能有刀具长度补偿和刀具半径补偿。 18、数控机床的伺服系统是指以机床的移动部件的位移和速度为控制对象的自动控制系统。 20、开环控制的数控机床，通常使用步进电动机为伺服执行机构。 21、检测元件的作用是检测位移量的实际值，发送反馈信号，从而构成闭环控制。 22、刀库式自动换刀装置是由刀库和组成刀架。 24、刀库式自动换刀装置的刀库按其形式可分为鼓盘式刀库、链式刀库和格子箱式刀库等。 26、数控机床目前应用的插补算法分为两类，即脉冲增量插补和数字增量插补。 28、数控机床的自动换刀装置中，刀具的交换方式一般可分为无机械手换刀和有机械手换刀两大类。 30、数控机床的自动换刀装置中，刀库选刀方式有顺序选刀和任意选刀两种。 32、数控机床作为自动化控制设备，其控制部分大体上可分为数字控制和顺序控制两个部分。35、步进电动机驱动电路每接受一个指令脉 冲，就控制步进电动机转过一个固定的角度， 称为步距角，这个固定的角度即对应于工作台 移动一个位移值，称为脉冲当量。 36、数控机床按控制的运动轨迹分为点位控 制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数 控机床。 40、数控机床的主传动系统包括主轴电机、 传动系统和主轴组件。 42、数控机床的进给传动系统包括齿轮传动 副、丝杠螺母副及其支撑部件等。 44、数控机床的进给传动系统是将电动机的 旋转运动传递为工作台或刀架的进给运动的 整个机械传动链。 47、滚珠丝杠滚珠的循环方式有两种：外循 环和内循环。 50、加工中心是一种带刀库和自动换刀装置 的数控机床。 51、与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标 轴为Z轴。 52、数控加工中常用的编程方法有手工编程 和自动编程。 54、数控编程国际上有两种通用的标准：ISO 标准和EIA标准。 56、数控机床伺服系统常用的执行元件有： 步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机及直 线电机。 60、数控切削用量主要包括被吃刀量、主轴 转速及进给速度等。 63、各几何元素之间的连接点称为基点。 64、将零件轮廓曲线用若干直线段或圆弧段 来逼近，逼近线段的交点或切点称为节点。 65、在数控加工中，刀具补偿功能除对刀具 半径进行补偿外，在用同一把刀进行粗、精加 工时，还可进行加工余量的补偿，设刀具半径 为r，精加工时半径方向的余量为△，则最后 一次粗加工走刀的半径补偿量应为（r+△）。 66、常用的用直线逼近曲线有三种方法,即等 间距法、等程序段法和等误差法。 69、伺服系统由伺服电路、伺服驱动装置、 机械传动装置及执行部件组成。 73、对机床的直线位移采用直线性检测元件 测量，称为直接测量。 74、对机床的直线位移采用回转型检测元件 测量，称为间接测量。 75、数控机床上常采用的直接测量元件有光 栅感应同步器等。 76、数控机床上常采用的间接测量元件有旋 转变压器等。 77、旋转变压器是一种控制用的微电机，它 将机械转角变换成电信号输出。 79、旋转变压器机构上与两项式异步电动机 相似，由定子转子组成。 80、光栅检测装置主要由电源、聚光镜、标 尺光栅、指示光栅和光敏原件组成。 83、数控机床所使用的脉冲编码器分为光电 式、接触式和电磁感应式三种。 86、步进电机的驱动控制线路主要包括环形 脉冲分配器和功率放大器两部分。 88、目前常见的步进电机驱动电源有高低压 双电源型、恒流斩波型和调频调压型。 91、按照所输入指令脉冲的要求对载波信号 进行相位调制的装置是。 92、将指令信号的相位与实际位置的相位之 间的相位差用适当的方式表示出来的装置称 为。 93、为保证数控机床能够满足不同的工艺要 求并且能够获得最佳切削速度，对主传动系统 的要求是，并能实现无极变速。 94、滚珠丝杠的传动间隙主要是间隙。 95、数控回转工作台的主要功能有两个，一 是实现工作台的进给分度运动；二是实现工作 台圆周方向的进给运动。 97、数控车床的编程中固定形状粗车循环指 令G73用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基 本接近时的粗车。 8、某零件的外形轮廓如图所示，厚度为6mm。 刀具：直径为12mm的立铣刀 进刀、退刀方式：安全平面距离零件上表面10mm，轮廓外形的延长线切入切出。 要求：用刀具半径补偿功能手工编制精加工程序。 参考程序如下(程序段2中D01指令调用的0l号刀的半径值为6mm，该值应在运行程序前设置在刀具表中)。 ％1000 N01 G92 X20 Y-20 Z10 N02 G90 G00 G41 D0l X0 N03 G01 Z-6 F200 M03 S600 N04 Y50 N05 G02 X-50 Y100 R50 N06 G0l X-100 N07 X-110 Y40 N08 X-130 N09 G03 X-130 Y0 R20 N10 G0l X20 Nll Z10 N12 G40 G00 X20 Y-20 M05 N13 M30 9、凸轮零件的外形轮廓如图所示，厚度为6mm。用直径Φ12的立铣刀加工。手工编制零件程序。 在编制程序之前要计算每一圆弧的起点坐标和终点坐标值，有了坐标值方能正式编程。计算过程此处不再赘述，算得的基点坐标分别为F(18.856,36.667)，E(28.284，10.000)。 D(28.284，-10.000)，C(18.856，-36.667)。下面给出参考程序：程序单说明 ％XXXX定义零件程序号0-9999 ＃101=6φ12的立铣刀 N01 G92 XO YO Z35 建立工件坐标系(坐标参数由对刀 点确定) N02 G90 G42 D101 G00 X60 Y50 快速由对刀点移动到了点S上方(60，50，35)建立刀补 N03 G01 Z-7.0 M03 F500 S600 到点S(60，50，-7) N04 G01 X0 Y50 F200 由点S到点A(0，50，-7) N05 G03 Y-50 J-50 加工圆弧AB N06 G03 X18.856 Y-36.667 R20.0 加工圆弧BC N07 G01 X28.284 Y-lO.0 加工直线CD N08 G03 X28.284 YIO.0 R30.0 加工圆弧DE N09 G01 X18.856 Y36.667 加 工直线EF NIO G03 X0 Y50 R20 加工圆弧FA N11 G01 X-lO 到点G(-10，50，-7) N12 G01 Z35.0 F500 到G点上方(-10，50，35) N13 G40 XO YO 取消刀补 N14 M05 回到对刀点 N15 M30 程序结束
第七章金属及合金的回复和再结晶 7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么？ 答： 应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。 原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性。 7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。 答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图（可参考教材P195，图7-1） 7-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃，试估算其再结晶温度。答： 再结晶温度：通常把经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度。 1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T ≈δTm，对于工业纯金属 再 来说：δ值为，取计算。 2、应当指出，为了消除冷塑性变形加工硬化现象，再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃。 =，可得： 如上所述取T 再 =3399×=℃ W 再 Fe =1538×=℃ 再 =1083×=℃ Cu 再 7-4 说明以下概念的本质区别： 1、一次再结晶和二次在结晶。 2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。 答： 1、一次再结晶和二次在结晶。 定义 一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度，保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒，位错密度显着下降，性能发生显着变化恢复到冷变形前的水平，称为（一次）再结晶。它的实质是新的晶粒形核、长大的过程。 二次再结晶：经过剧烈冷变形的某些金属材料，在较高温度下退火时，会出现反常的晶粒长大现象，即少数晶粒具有特别大的长大能力，逐步吞食掉周围的小晶粒，其最终尺寸超过原始晶粒的几十倍或上百倍，比临界变形后的再结晶晶粒还要粗大得多，这个过程称为二次再结晶。二次再结晶并不是晶粒重新形核和长大的过程，它是以一次再结晶后的某些特殊晶粒作为基础而异常长大，严格来说它是特殊条件下的晶粒长大过程，并非是再结晶过程。 本质区别：是否有新的形核晶粒。 2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。 定义
特种加工练习题 四、简答题 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、电火花加工型孔时，保证凸模与凹模配合间隙的方法有哪些？ 答：1）直接配合法；2）混合法；3）修配凸模法；4）二次电极法。 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；（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。 5、电火花加工的优缺点有哪些？ 答：优点：1、特别适合任何难以进行切削加工的材料； 2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件； 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。 缺陷：1、主要用于加工金属等导电材料 2、加工速度较慢，且存在一定的电极损耗。 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。