最新精密与特种加工技术复习题集

最新精密与特种加工技术复习题集内容摘要：

电解钝化是由于电解液中的电极反应，在阳极金属表面形成一层致密而又牢固的薄膜，这层薄膜由氧化物、氢氧化物或盐组成，称为钝化膜 ，隔开了金属和电解液的接触，使金属表面的反应能力大大降低，导致金属的溶解过程减慢。 在电解加工时，如电流密度很低，钝化膜可以完全阻止阳极金属的溶解，随着电流密度的增加，钝化膜开始破裂，阳极开始溶解。 例题： 6） 钝化性电解液提高电解加工精度的机理 NaNO NaClO3 电解液均为钝化性电解液，具有较好的非线性特性，成型精度高。 钝化性电解液有利于提高加工精度的机理是： 钝化性电解液会使阳极工件表面形成钝化膜，当极间间隙大到某一临界值时，虽有电流通过，但阳极并不溶解，这时的电流效率为 0。 只有当极间间隙小于临界 值时，阳极上的钝化膜才被破坏。 这种特性可避免在型孔或模腔加工时工件侧壁产生抛物线形状，提高电解加工精度。 例题： 7） 提高电解加工精度的几种方法 电解加工精度主要包括复制精度和重复精度两项内容。 复制精度的高低主要由加工时所能达到的平衡间隙所决定。 平衡间隙小，复制精度就高。 合理地选择加工参数 是保证和提高复制精度的重要措施。 1） 在预定的小间隙内 加工时，可采用较低的电流密度和较低的进给速度加工，并适当提高间隙电压，用较小的电导率电解液有利于复制精度的提高； 2） 电解液浓度低时比浓度高时的复制精度 高； 3） 钝化性 电解液 的电流效率随电流密度的 提高而提高 ， 则复制精度就越高； 4）对于不同的被加工工件材料要选用不同的电解液，或通过使用添加剂来改变电解液对工件材料的适应性； 5）加工间隙内电解液的流速越高，流场的均匀性越好，复制精度就越高。 例题： 8） 电化学加工与电火花加工蚀除特性曲线的区别 电火花加工 蚀除特性曲线 放电间隙 S 值与蚀除速度 vw 有密切的关系。 当间隙太大时，极间介质不易击穿，使有效脉冲利用率降低，因而使蚀除速度降低。 当间隙太小时，又会因电蚀产物难于及时排除，产生二次放电，短路率增加，蚀除 速度也将明显下降。 因此必有一最佳放电间隙 SB 对于于最大蚀除速度（曲线上的 B 点）。 电化学加工蚀除特性曲线 可由下式得出： 9） 什么是电 解 磨削 及原理 电解磨削是 应用较为广泛的一 种 电化学机械复合加工方式，它比电解加工具有较好的加工精度和表面粗糙度，比机械磨削具有较高的生产率。 电解磨削加工的原理为： 导电砂轮与电源负极相连，被加工工件（如硬质合金车刀）与电源正极相连，工具与工件以一定的压力相接触，当在它们之间施加电解液时，工件与工具之间发生电化学反应，在工件表面上形成一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜，称为阳极薄 膜，而工具的表面有突出的磨粒。 随着工具与工件的相对运动，工具把工件表面的阳极薄膜刮除，使工件表面露出新的金属并被继续电解。 电解作用和机械刮膜作用交替进行，使工件被连续加工，达到一定的尺寸精度和表面粗糙度 ，从而达到磨削的目的。 10） 电解磨削技术优势 P158 电解磨削 集中了电解加工和机械磨削加工的优点 ，在生产中常用来磨削一些高硬度零件及普通磨削很难加工的零件， 如硬质合金 刀具 、 轧辊、深小孔、薄筒、细长杆类零件等。 电解磨削的效率一般高于机械磨削，磨轮损耗较 低，加工表面不产生磨削烧伤、裂纹、残余应力、加工变质层和毛刺等。 11） 电铸加工的机理、特点 电铸加工的原理为：用可导电的原模作阴极，电铸材料作阳极，电铸材料的金属盐溶液作电铸液，在直流电源的作用下，溶液中的金属原子在阴极上获得电子成为金属原子而沉积镀覆在阴极原模表面，阳极上的金属原子交出电子成为正金属离子进入镀液，对金属离子进行补充，以保持其浓度基本不变。 阴 极原模上电铸层逐渐加厚，当达到预定厚度时即可取出，设法与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。 电铸加工的特点： 其优点为电铸件是靠在原模表面沉积金属离子而成，由于电铸件与模具表面不存在间隙，所以可准确复制原模的表面细节，电铸件与原模的尺寸误差可控制在177。 m，而且电铸件具有良好的表面状况。 另一方面，由于电铸加工过程对原模无任何损伤，所以永久性原模可重复使用，铸造的工件具有良好的重复精度，在各项加工参数得到良好控制时，统一原模的铸件尺寸误差可在微米数量级。 电铸加工也存在一定缺点，比如加工时 间长，效率低，原模的制造技术要求高，有时存在一定程度的脱模困难。 12） 什么是电刷镀（涂镀） 涂镀又称刷镀或无槽镀，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。 在涂镀时，工件接电源的负极，镀笔接电源的正极，浸满镀液的镀笔在零件表面上以一定的相对速度进行刷抹而使工作获得镀层。 13.） 电解加工 与 电火花 的进给系统、工作液、加工效率、加工精度方面的比较 进给系统的比较： 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，电火花加工自动进给系统保证某一设定加工间隙的稳定，它是按 照电极间隙蚀除特征曲线和调节特征曲线工作，其进给速度不是均匀等速的； 工作液的比较： 电解液可分为酸性、中性、碱性溶液三大类。 酸性 电解液有 HCl、 HNO H2SO4 等无机酸水溶液，碱性电解液有 NaOH 等，中性盐电解液应用普遍，适应范围广，常用的有 NaCl、NaNO NaClO3。 电火花加工的常用工作液分油性和水溶性两大类，其中油性工作液主要有煤油等，水溶性工作液主要有水离子水、蒸馏水等。 加工效率的比较： 电火花加工可以在一台机床上连续进行粗、半精及精加工， 在精加工时，小电流放电必须减小放电脉波时间，这 样不仅加大了电极损耗，也大幅度降低了加工速度。 而电解加工能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔 ，与电火花加工相比生产率较高。 与电火花加工相比，工具电极基本不损耗，但工具的制造费用较高， ， 更 适合批量生产。 加工精度的比较： 电火花加工精加工时精度一般为 ，表面粗糙度为 ~；微细加工时精度可达 ~，表面粗糙度为 ~。 电解加工的零件无毛刺和残余应力，加工表面粗糙度可以达到 ~，尺寸精度对于内孔可以达到177。 ~、对于型腔可以达到177。 ~，加工精度一般不如电火花加工高。 参考 : 补充： 说明： P119 说明：法拉第第一定律 说明：教材 121 页 说明：加工间隙的基本要求（ P129） 与进给速度的平稳性（ P143） 说明：参考公式 611 说明： P156 说明： 电解磨削、电解研磨、 电解抛光 判断： 选择题： 填空题： 第七章 激光加工 1） 什么是激光加工 激光加工根据激光束与材料相互作用的机理， 大体可分为激光热加工和光化学反应加工两类。 激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。 包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。 激光加工 具有 一些其它加工方法所不具备的特性。 它几乎可以加工任何材料，与工件 无接触加工， 因此无机械变形 ， 无 刀具 磨损，无 切削力 作用于工件；激光加工热影响区小 ， 工件热变形小后续加工最小；由于激光束易于导向、聚焦 （ 达到 波长级） 、实现方向变换，极易与 数控系统 配合 ， 对复杂工件进行 选择性加工、精密 加工；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。 已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等 行业。 2） 什么是激光加工的光管效应 脉冲激光多次照射加工时，第一次照射后打出一个带锥度的浅孔；第二次照射时，聚焦光在第一次照射所打的孔内发散，由于光管效应，发散的光（角度很小）在孔壁上反 射向下深入孔内，因此第二次照射后打出的孔是原来孔形的延伸，孔径基本上保持不变。 所以多次照射能加工出锥度小的深孔。 多次照射的焦点位置宜固定在工件表面而不宜逐渐下移。 3） 分析金刚石材料上小孔加工的方法 激光钻孔工艺可应用于金刚石等材料的钻孔， 拉丝模 芯是金刚石拉丝模的核心组成部分 ，其模芯 是金刚石材料，就是 采用激光 钻 孔的方法实现 小孔加工。 目前 已 有成熟的 拉丝模激光打孔机 加工设备用于金 刚石等材料的小孔加工 ，可以打小至几微米的微孔。 4） 什么是激光快速原形制造 激光快速成形制造是上世纪 80 年代后期发展起来的新技术。 它是将计算机产生的 CAD 实体模型，经分层切片软件处理成一系列薄截面层，并根据各截面层形状的二维数据，由快速成形机将材料逐层添加堆积，最终生成三维实体零件， 这种快速成形制造 是一种全新的生成方法，其原理突破了传统的材料变形成形和去除成形的工艺方法，可在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件。 补充： 说明：其他特种加工工艺的设备组成也是考点。 说明： 说明：出填空或选择题 选择题： 说明： 电子束 能聚焦到 ，其 光刻技术可达到亚微米级宽度（ P205） 离子刻蚀可以达到毫微米级的加工精度，离子镀膜可以控制在亚微米级精度。 P211 激光束的发散角可小于 1 毫弧，光斑直径可小到微米量级 ,激光切割可达到 精度（ 177。 ~） 或教材 P185 补充： 道 （ ） 级、微米（ ）级、 亚微米 （ ）级、深 亚微米 （ ）级 、 纳米级 （ 毫微米级 即 ） B P179 说明：选择题 第八章 超声波加工 1） 什么是超声波 超声波是频率高于 16000 赫兹的声波， 具有波长短、能量大，传播过程中反射、折射、共振、损耗等现象显著的特点，除用于 各种 硬脆材料的精密和成形加工外，还 可用于清洗， 探伤和 焊接等 工作。 在 农业、国防、医疗等方面 的 用途十分广泛。 例题： 2） 超声波加工概念及其机理 概念： 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。 P193 机理： 超声波发生器 将工频交流电能转变为有一定功率输出的 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 产生 超声波振动 ， 带动 磨料悬浮液 高速地不断 冲击 工件 表面 ，使其表面被破碎成细小 微粒 并脱落，同时悬浮液 液压冲击和空化现象 也加速了工件表面被机械破坏的效果，工具连续进给，加工持续进行，工具的形状便复印到工件上，直到达到要求的尺寸。 例题： 非金属材料 ，如玻璃、陶瓷、人造宝石、半导体等。 3） 什么是超声加工的空化现象（空化作用） 当 工具端面 以很大的加速度离开工件表面时， 加工间隙 内形成 负压和局部真空 ，在工作液内形成很多微空腔，促使工作液钻入被加 工工件表面材料的微裂纹处。 当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空腔闭合，引起极强的 液压冲击波 ，加速了磨料对工件表面的破碎作用。 4） 对超声波加工生产率（加工速度）的影响因素有哪些 1）工具振动的 振幅 和 频率。 加工速度 随工具振动振幅增加而 线性增加 ，振动频率提高，在一定范围内可提高加工速度。 2）工具对工件的 静压力。 工具对工件存在一个可得到最大加工速度的 最佳压力值 3） 磨料悬浮液。 磨料硬度越高，粒度越粗，加工速度越快 4） 工件材料。 材料越脆，承受冲击载荷能力越差，在磨料冲击下越易粉碎去除。 补充： P195 P193 P195 P195 P195 P195 错 说明： P193 与 P41 补充： 镜面加工一般是工件表面粗糙度 的表面时，称：镜面加工。 获得镜面的机械加工方法有：去除材料方式、无切削方式（滚压加工）。 去除材料方式有：磨削、研磨、抛光、电火花。 无切削方式有：滚压（采用镜面工具）、挤压 第九章 电子束与离子束加工 1） 什么是电子枪 电子枪是 放射并加速电子束的装置 ，它包括电子发射阴极、控制栅级和加速阳极等。 阴极经电流加热发射电子，带负电荷的电子高速飞 向带高电位的阳极。 在飞向阳极的 过程中，经过加速极加速，又通过电磁透镜把电子束聚焦成很小的束斑。 2） 什么是电子束曝光 电子束曝光是先利用 低功率 密度的电子束照射称为 电致抗蚀剂 的 高分子材料 ，由入射电子与高分子相碰撞，使 分子链 被切断或重新聚合而引起 分子量 的变化，这一步骤也称为电子束光刻。 通常将它作为集成电路、微电子器件以及微型机械元器件的刻蚀前置工序。 3） 离子束加工、离子镀膜加工的含义 离子束加工是利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法。 在真空条件下，将由离子源产生的离子经过电场加速，获得具有一定速度 的离子投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应。 离子束比电子束具有更大的撞击动能，是靠微观的机械撞击能量来加工的。 具有一定动能的离子 斜 射到工件。