特种加工

1．加工是指利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能为主，不用机械能或以机械能为辅的去除材料的新颖加工方法。（√）1．电火花加工，粗加工时工件常接（负）极，精加工时工件常接（正）极；线切割加工时，工件接（正）极；电解加工时，工件接（正）极；电解磨削时，工件接（正）极；电铸加工时，工件接（负极）；电子束加工时，工件接（正极）；离子束加工时，工件接（负极）。1．特种加工答：是指利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能为主，不用机械能或以机械能为辅的去除材料的新颖加工方法。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。1．电火花加工是非接触加工（指工具和工件不接触），所以加工后的工件表面无残余应力。（×）1．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（穿孔和成形加工），（电火花线切割），（电火花磨削），（电火花同步回转共轭加工），（电火花刻字、强化）等类型。2．电火花加工时靠火花放电产生（局部、瞬时的高温）将金属蚀除下来的。3．电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分为：（介质电离击穿）、（火花放电能量转换）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离恢复绝缘）四个阶段。4．电火花加工中把（由于正负极接法不同而蚀除量不同）的现象叫极性效应。电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极加平动法）、（多次更换电极法）、（分解电极法）、（简单电极数控创成法）等。1．一般来说，精密电火花加工时电极是：a、高损耗；b、低损耗；c、零损耗；d、负损耗。（a）2．用电火花加工冲模时，若加工间隙与配合间隙相同，可选用哪种工艺方法？a、直接配合法；b、修配冲头法；c、修配电极法。（a）1．极性效应（电火花加工中）答：电火花加工中，把由于正负极接法不同而蚀除量不同的现象叫极性效应。2．电极相对损耗θ（电火花加工中）答：指工具电极损耗速度υe与工件损耗速度υw之百分比。即θ=υe/υw×100%.1．用黄铜和石墨两种电极加工钢，已知电极对生产率电极绝对损耗率黄铜加工钢0.936g/min0.225g/min石墨加工钢220mm3/min1.47mm3/min(钢的密度7.8g/cm³；铜8.4g/cm³；石墨2.0g/cm³)试问哪个生产率高？哪个电极绝对损耗小？哪个相对损耗比θ小？解：相对损耗比θ=υe/υw╳100%υe——电极损耗速度（mm³/min）；υw——工件加工速度（mm³/min）。a、黄铜加工钢时的生产率：υw1=0.936g/min=0.936/7.8cm³/min=0.12cm³/min=120mm³/min；石墨加工钢时的生产率：υw2=220mm³/min。所以石墨加工钢时的生产率υw2大于黄铜加工钢时的生产率υw1。b、黄铜加工钢时的电极绝对损耗：υe1=0.225g/min=0.225/8.4cm3/min=26.8mm3/min；石墨加工钢时的电极绝对损耗：υe2=1.47mm3/minυe1。所以石墨加工钢时的电极绝对损耗小。c、黄铜加工钢时的电极相对损耗：θ1=υe1/υw1×100%=26.3/120×100%=22.3%；石墨加工钢时的电极相对损耗：θ2=υe2/υw2×100%=1.47/120×100%=0.67%。所以石墨加工钢时的电极相对损耗小。1．电火花线切割时，粗、中、精加工时的生产率的大小和脉冲电源的功率、输出电流的大小有关。用什么办法来衡量、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/A·min，低于后者35.5mm2/A·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为：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。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φ1~2mm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。切割的程序（一次切出凸、凹两个爪牙离合器）为：1）BBBJ=穿丝孔距离GxL3（x向移动）2）BBBJ=1/2齿宽GyL4（y向转动）3）BBBJ=齿深GxL3（x向移动）4）BBBJ=齿宽GyL4（y向转动）5）BBBJ=齿深GxL1（x向移动）6）BBBJ=齿宽GyL4（y向转动）7）……(编程题，老师说非原题，但同一类型)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Cu2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu2+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。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φ24mm，端面平衡间隙Δb＝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？答：（1）当阴极侧面不绝缘时，加工出的孔是喇叭口状，其孔纵剖面侧壁为一抛物线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。1．电化学反应时，金属的电极电位越负，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。（√）2．氯化钠电解液在使用中，氯化钠成分不会消耗，不必经常添加补充。（√）3．法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析出的物质的量与通过的电量成正比，它也适用于电镀。（√）4．用线性电解液进行电解加工，可获得较高的加工精度。（×）5．电解加工时，串联在回路中的降压限流电阻使电能变成热能而降低电解加工的电流效率。（×）1．工件为铁，工具为铜，在NaCl电解液中进行电解加工时，阳极生成（Fe（OH）2），阴极生成H2，但电解液内最终生成物是（Fe（OH）3）。2．电解加工采用（低）电压、（大）电流的（直）流电源、常用的有（直流发电机组）、（硅整流电源）和（晶闸管电源）。3．电解加工必须有足够的流速，约在（10）m/s以上，为的是（把氢、氢氧化物等电解产物冲走，并把加工区产生的热量带走）。4．将普通磨床改装为电解磨床，主要改装工作有：（将普通砂轮改用导电砂轮）、（增加电刷导电装置）、（使砂轮轴与机床绝缘）、（使工件、夹具体与机床绝缘）以及（增加防护罩、排风和电解液锈蚀、过滤装置）等。1．用铜电极电解加工钢，在阴极主要生成：a．H2；b．O2；c．Cl2；d．Na。而电解液中最后生成物是：a．FeCl2；b．NaCl；c．Fe（OH）2；d．Fe（OH）3。（a；d）2．需加工一批叶片型面，精度为0.1mm，表面粗糙度Ra0.4μm，应选用：a．电火花成形加工；b．三维线切割加工；c．电解加工；d．化学加工。（c）3．有一批内孔φ15+0.01mm，长50mm的合金钢套，需去除磨削内孔后表面变质层和改善表面粗糙度，应采用：a．电解磨削；b．超声研磨；c．挤压研磨；d．电解抛光；e．化学抛光。（c）4．一批不锈钢内齿轮，需去除插齿时留在端面上的毛刺，应选用：a．电解去毛刺；b．磨削喷射去毛刺；c．挤压珩磨去毛刺；d．液力加工去毛刺。（a）1．用NaCl电解液加工低合金钢（体积电化当量ω=2.22mm3/A·min），当电流为900A时，加工4min，求工件去除体积V是多少？解：根据法拉第定律V=ηωIt钢的体积电化当量ω=2.22mm3/A·min电流I=900A加工时间t=4minNaCl电解液的电流效率η=1工件去除的体积V=1×2.22×900×4mm3=7992mm32．用NaCl电解液加工低合金钢（体积电化当量ω=2.22mm³/A·min），当电流为900A时，若工件面积S=200mm²，求阴极的进给速度？解：加工电流密度i=I/S=900/500A/mm3=1.8A/mm3阴极进给速度υ=ηωiNaCl电解液的电流效率η=1；ω=2.22mm³/A·min；阴极进给速度υL=1×2.22×1.8mm/min=4mm/min5．什么是平衡间隙？平衡间隙公式Δb=cRυηωkU的物理意义及其应用如何？答：当进行电解加工一定时间后，工件的溶解速度υz和阴极进给速度υc相等,加工过程达到动态平衡，此时的加工间隙为平衡间隙△b。当加工材料及电解液确定后，电流效率η、体积电化当量ω及间隙电导率k为定值，则平衡间隙主要决定于间隙欧姆压降η=U-δE（U为外加电压，δE为阴／阳极电压降之和，约为2~3V）及阴极进给速度υc。当外加电压确定以后，UR为常值，则△b仅与进给速度υc成反比。平衡间隙理论的应用：①计算加工时的各种间隙，如端面、斜面、侧面的间隙。可以根据阴极的形状来推算加工工件的形状和尺寸。也可以按工件的形状尺寸来计算阴极的形状和尺寸。②分析加工精度及误差。③选择加工参数，如加工电压，进给速度，电解液浓度、温度等。15．电解加工时，何谓电流效率？它与电能利用率有何不同？答：电