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特种加工技术课程复习
1，在淬火钢模具上加工一个直径5mm、深5mm 的定位销孔？
答：如果是通孔，可以采用电火花加工或者线切割，如果是盲孔，只能采用电火花加工。
2，在厚l0mm的硬质合金刀具上加工一个四方形或六角形的型孔？
答：如果是通孔，可以采用电火花加工或者线切割，如果是盲孔，只能采用电火花加工。
3，在中碳钢的气动、液压元件上加工一个直径0.8-1mm、深100 mm 的小孔？ 答：用电火花深孔加工。
4，在0.2mm 厚的不锈钢板上加工出一排直径为(0.1士0.03)mm 的小孔？ 答：激光加工。
5，在0.2 mm 厚的钨箔上加工出直径为(0.05土0.02)mm 的微孔？ 答：电子束加工。
6. 试举出几种因采用特种加工工艺之后，对模具的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例。
答：电火花型腔加工、电火花线切割加工和模具材料硬度无关，因此，模具使用磨损需要加工时，可以不必退火，直接进行电火花加工；同样，模具使用磨损需要加工时，可以不必退火，直接采用高速切削加工。可以提高模具加工速率一倍以上，并且避免了模具淬火变形。 模具上的小孔、窄槽等结构，必须在模具淬火前完成加工，但是，淬火时，小孔、窄槽等结构容易造成开裂。采用特种加工技术，可以在模具淬火后加工小孔、窄槽等结构。
7. 常规加工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加工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。
8. 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？ 答：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，电极与工件瞬时接触并脱离，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。
9. 试述两金属电极在： (1) 真空中； (2) 空气中；
(3) 纯水(蒸馏水或去离子水)中； (4) 线切割乳化液中； (5) 煤油中火花放电时；
其宏观和微观过程以及电蚀产物有何相同及相异之处？
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“阴极”逸出飞向“阳极”，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)线切割电火花加工采用乳化液作为加工介质，乳化液由水、活化液组成，对电火花放电产生的金属电蚀产物有清洗作用，加速消电离过程，同时对金属有防腐作用。 (5)电火花放点工作介质一般采用煤油，具有很好的绝缘特性，维持稳定的电火花放点间隙。
10. 电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削切削加工时的自动进给系统，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，有快速进给接近间隙和快速回退避开短路功能，不是匀速进给；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。
11. 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？工具和工件上的瞬时放电点之间有无相对移动？加工内螺纹时为什么不会“乱扣”？用铜螺杆作工具电极，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：工具电极和工件的相对转速严格相等(或成倍角，比例关系)，工具电极上与工件有严格的点与点对应关系，对应点没有相对运动；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，工具和工件的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。
12. 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80 V，100V， 300V三种不同的空载电压)，间隙特性曲线有何不同？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。
13. 在电火花机床上用Φ10 mm的纯铜杆加工Φ10 mm的铁杆，加工时两杆的中心线偏距5 mm，选用ti=200μs；i=5.4 A，各用正极性和负极性加工进给10 min，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：加工示意图见下图。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。
电极侧面间隙大小：0.035mm 表面粗糙度：2.30μm
14. 用纯铜电极电火花加工一个纪念章浅型腔花纹模具，工件为模具钢。设花纹模电极的面积为10 mm ×20 mm =200mm2时，花纹的深度为0.8 mm，要求加工出模具的深度为1 mm，表面被糙度为加0.63 Ra，分粗、中、精三次加工，试选择每次的加工极性、电规准脉宽ti、降值电流ie、加工余量及加工时间并列成一表。 极性 脉宽 脉间 峰值电流 加工余量 粗糙度 时间 粗加工 中加工 精加工 15. 电火花加工和线切割加工时，粗、中、精加工的生产率和脉冲电源的功率、输出电流大小有关。用什么方法、标准来衡量、判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)？ 提示：测量其单位电流的生产率。 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/min，后者35.5mm2/min。
16. 电火花或线切割加工时，如何计算脉冲电源的电能利用率？试估算一般线切割方波脉冲电源的电能利用率？ 提示：（分析、计算消耗在限流电阻上的电能百分比）
解：设脉冲电源的空载电压为 aV，加工时火花放电间隙的维持电压为 bV，则消耗在晶体管限流电阻上的电压为 (a－b)V，由此可以算出电能利用率为：有用能量：输入能量=b/a*100% 能量的消耗率为：损耗能量：输入能量=(a-b)/a*100%。
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。
17. 试设计一个测量、绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法。 提示：（使线切割等速进给，由欠跟踪到过跟踪。）
答：线切割机床的进给速度vd是由火花放电间隙的平均电压Ue来决定的。Ue越大，Vd亦大，Ue小Vd也小，Ue=0，Vd=0或等速回退。为此可以用”模拟法”来测绘线切割加工机床的进给调解特性曲线。
具体的的方法是：使线切割机床处于加工状态，可不开丝筒，不开高频电源，但应使工作台处于“人工”等速进给状态。此时工作台进给的“取样电压”，并不是来自火花放电间隙的平均电压ue(ue再经电阻分压成10~12v的电压，经“变频调节”电位器送至“压—频”(u-f)转换器，将此低电压u转换成进给脉冲，频率为f，另工作台进给)，而是由+12V的外加电压，经“变频调节”电位器调压输入至“压—频”(u-f)转换器。低电压0V相当于间隙短路，最高10~12V相当于间隙开路状态。可以将此电压由低向高调节，例如0V，2V，4V，6V，8V，10V……直至12V，模拟不同的ue。记录下每种不同电压时的工作台进给速度(可以从控制器面板数显表上测得)，然后即可绘制出进给调节特性曲线。
负 负 正 600us 100us 20us 10us 50us 50us 10A 4A 2A 0.9mm 0.08mm 0.02mm Ra 3 Ra 1.25 Ra 0.63 30分钟 30分钟 30分钟