《特种加工》课后习题答案

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。

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）。

《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/V6,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2-17,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 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加工(加抬刀)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min精加工(加正20 s50 s2A0.02㎜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/V6,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2-17,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 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加工(加抬刀)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min精加工(加正20 s50 s2A0.02㎜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.3.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:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给).线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度人为放慢,处于"欠进给"状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,"过进给"时,则放电间隙偏小.测绘间隙蚀除特性曲线时,利用"改变预置进给速度"来改变放电间隙的大小.实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小.为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不用线切割机床的"自动档"(伺服)进给,而采用"人工档"(等速进给)进给功能.最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于"欠跟踪"的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大.当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停止进给,并事先作好记录.在曲线最高点B只右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心.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.5.设计一个测量,绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上做空载模拟实验.用可调的的直流电源模拟火花间隙的平均电压).答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解.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.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。

第三章电火花线切割加工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100mm 2/min，另一电源峰值电流27A 时切割速度为106mm 2/min，则前者的相对生产率为100/25=4mm 2/min,优于后者106/27=3.9mm 2/min。

又如某线切割脉冲电源3A时切割速度为100mm 2/min，另一电源3.5A时为124mm 2/min，则前者相对切割速度为33.3mm 2/A·min，低于后者35.5mm 2/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。

3．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：这一习题有一定的难度，需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行。

间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙（间隙平均电压）的关系曲线（参见第二章电火花加工的伺服进给）。

线切割加工时，调节伺服进给量的大小，可以在一定程度上改变平均放电间隙。

例如把进给速度人为调慢，处于"欠进给"状态，则平均放电间隙偏大，反之，进给速度过高，"过进给"时，则放电间隙偏小。

“附录A 参考测试题” 参考答案一、判断题（正确打“√”、错误打“⨯”）1．（⨯）2．（⨯）3．（√）4．（√）5．（⨯）6．（√）7．（⨯）8．（⨯）9．（√）10．（√）11．（√） 12．（⨯） 13．（⨯） 14．（√） 15．（⨯）二、1．（D）2．（C）3．（C）4．（A）5．（A）6．（C）7．（C）8．（D）9．（C） 10．（D）三、（1）OA线段长通常为多少？能否取10mm，为什么？3-5mm ；不能取10mm，穿丝孔到起割点过长，造成切割路径的增加，浪费时间，增加成本。

（2）OA线段到工件顶部MN线段的距离通常为多少，为什么？该距离的值能否等于电极丝的半径，为什么？3—5mm，若太小可能造成短路，太长则增加切割路线，导致加工时间增多。

该距离不能等于电极丝的半径，因为这样造成电极丝与工件毛坯接触，短路。

（3）在附图A-3加工路线中是顺时针加工还是逆时针加工，为什么？逆时针加工，因为这样切割不会有空行程，不会造成浪费。

（4）自己假设OA线段的长度及O点到MN线段的距离，详细说明电极丝定位于O点的具体过程。

OA= 3 0点到MN的距离＝3首先将电极丝移到工件的左边，G80X+G92X0再将电极丝移到工件的右方G80X- 记下该坐标值XA将电极丝一道工件上方G80Y-G92Y0.09G00XA/2G92X0G00X-15.5.Y-5. （理解为什么是Y-5）（备注：本题的方法可能有多种，可根据本标准完成的步骤评分）四、(1)、请画出加工出的零件图，并标明相应尺寸；（2）请在零件图上画出穿丝孔的位置，并注明加工中补偿量；穿丝孔如上图，补偿量为0．12mm （3）上面程序中M00的含义是什么；工件已经掉下，提示看是否掉在钼丝上，若在上面请拿开（4）若该机床的加工速度为50mm2/min，请估算加工该零件所用的时间； 215*10/50=43min五、AB 0 B 0 B 60000G X L1 BC 1 B 9 B 9000 G Y L1 CD 40000 B 30000B 40000GY SR1DA 1B 10 B9000 GY L4六 凹模零件尺寸 相应电极尺寸26 25.94 22 21.94R5 5.03 R3 2.97 10 10七、备注设工件表面坐标Z=0。

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）。

特种加⼯技术题⽬及答案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靠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。

第十五章特种加工及数控加工习题解答15-1 试比较传统的金属切削加工与特种加工之间的区别。

答：特种加工技术是直接利用电能、化学能、声能、光能、热能等能源将坯料或工件上多余的材料除去，以获得零件图样所需要的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。

与传统的金属切削加工间的区别在于：①工具的硬度不必大于被加工材料的硬度，而在电子束加工过程中，不需要使用任何工具；②在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力的作用，故特别适合于加工低刚度工件。

15-2 试比较电火花加工与电火花线切割加工的异同点。

答：电火花加工是利用正、负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象来去除工件上多余的金属，以达到对零件尺寸、形状和表面质量的要求；电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。

两者之间的差别在于，电火花线切割加工直接用线状的电极丝作电极，不需要制造复杂的成形电极，缩短了生产准备周期；可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构工件；在加工中作为刀具的电极丝无须刃磨，可节省辅助时间和刀具费用。

15-3 试述激光加工的特点及应用。

答：激光加工的特点：①可加工任何硬度的金属和非金属材料；②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激光的强度高、方向性好，且不需加工工具，属于非接触式加工，无机械加工变形，而且加工中的热变形、热影响区都很小，适用于精密微细加工；④加工时间短、速度快、效率高；⑤可用反射镜将激光束送往远处的隔离室进行加工；⑥激光加工设备复杂，价格昂贵，一次性投资较大。

激光加工的应用：激光打孔、激光切割、激光焊接、激光表面处理等。

15-4 简述超声波加工原理。

答：超声波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性材料的一种成形加工方法。

超声波发生器将交流电转换为超声频电振荡输送给换能器，换能器将超声频电振荡转换成超声频机械振动，并借助变幅杆将振幅放大，使变幅杆下端的工具产生强烈振动。

特种加工习题答案特种加工习题答案特种加工是一门重要的工艺学科，它涉及到各种材料的加工方法和技术。

在学习特种加工的过程中，习题是不可或缺的一部分。

通过解答习题，我们可以更好地理解和掌握特种加工的知识和技能。

下面，我将为大家提供一些特种加工习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是特种加工？特种加工是指对特定材料进行特殊的加工处理，以获得特定形状、尺寸、表面质量和性能的一种加工方法。

它包括了各种特殊的切削、成形、焊接、热处理等工艺，适用于各种特殊材料的加工。

2. 特种加工的主要特点是什么？特种加工与普通加工相比，具有以下几个主要特点：(1) 针对特定材料：特种加工是为了满足特定材料的加工需求而设计的，它考虑了材料的特性、性能和加工难度等因素。

(2) 高精度要求：特种加工通常需要达到较高的加工精度，以满足特定的工程要求。

(3) 复杂工艺：特种加工涉及到各种复杂的工艺和技术，需要熟练掌握相应的操作方法和技巧。

(4) 高技术含量：特种加工需要运用先进的设备和技术，对操作人员的技术水平要求较高。

3. 特种加工的分类有哪些？特种加工可以根据加工方法的不同进行分类，主要包括以下几个方面：(1) 特殊切削加工：如超硬刀具切削、高速切削、激光切削等。

(2) 特殊成形加工：如激光成形、电火花成形、超声波成形等。

(3) 特殊焊接加工：如激光焊接、电子束焊接、摩擦焊接等。

(4) 特殊热处理：如等离子表面强化、激光表面改性、电子束表面改性等。

4. 特种加工的应用领域有哪些？特种加工广泛应用于航空航天、汽车制造、电子信息、光电子、生物医学等领域。

它可以提供高精度、高效率和高质量的加工服务，为各行各业的发展做出了重要贡献。

5. 如何提高特种加工的技术水平？要提高特种加工的技术水平，可以从以下几个方面入手：(1) 学习基础知识：掌握特种加工的基本理论和原理，了解各种特殊材料的特性和加工方法。

(2) 多实践、多实习：通过实践和实习，加深对特种加工工艺的理解和掌握，熟悉各种特殊设备的操作方法。

补充资料《特种加工技术》习题集论0总 1.特种加工在国外也叫做“非传统加工技术”，其“特”在何处试述特种加工技术与传统加工技术的并存关系，并说明特种加工技术对现代制造业存在的必然性和影响。

2.人们常言“打破传统，锐意创新”，特种加工技术的产生和发展对于科研和工程技术人员从事发明创新3.工作有何启迪试举例说明生产、生活中还有哪些可以变害为利产生发明和创新的例子EDM SINKING）1章电火花成形加工（第一、简答题 4.试述电火花加工的工作原理及工艺特点。

5.电火花加工机床有哪些附件其各自的用途如何 6.电火花工作液有哪些供液方式各自的优缺点如何7.常用的电火花工具电极材料有哪些8.电火花磨削与传统机械磨削有何差异9.试述电火花铣削的工作原理、特点及工艺实施形式。

10.“反拷法”是何含义其应用场合如何11.“群电极”是什么含义如何制备应用于何种场合12.简述共轭回转电火花加工的工作原理及特点。

13.超大深径比的深小孔加工的难点何在对策如何二、选择题作为工作液； 1.电火花深小孔加工应当选择以下乳化液) ；D.C.B.煤油；去离子水(工业纯水 A.自来水；电火花共轭回转加工的最早发明人是：2.德国人C.俄国人D. A.中国人；B.美国人加工方法来完成。

欲将小型交叉孔口毛刺去除彻底干净，最好采用 3.电火花工艺砂轮磨削D.A.锉刀；B.砂带磨削C.。

4.欲保证最高的加工精度，电火花加工中工作液供给方式最好采用 D.工具电极内部射出B.静态淹没工件；侧面冲液C.工具电极内部抽吸 A. 5.对于象筛网零件有成千上万个小孔需要加工，为保证生产率，电火花加工宜采用以下. 工具电极实心群电极D.空心管群电极C. A.单个实心电极逐个加工；B.单个空心电极逐个加工三、判断题 F ）1.电火花加工中的吸附效应都发生在正极上。

（）2.电火花成型加工时，电极在长度方向上损耗后无法得到补偿，需要更换电极。

（F）T3.电火花成型加工中的自动进给调节系统应保证工具电极的进给速度等于工件的蚀除速度；（）电火花成型加工和穿孔加工相比，前者要求电规准的调节范围相对较小。