《数控加工工艺与编程》4试题及答案
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试题及答案
1．什么叫做电火花加工?
答：电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EDM），电火花加工是利用电腐蚀原理，对工件进行加工的一种工艺方法。
它既可以加工一般材料的工件，也可以加工用传统的切削方法难以加工的各种高熔点、高硬度、高韧性的金属材料以及精度要求高的工件，因此特别适合模具零件的加工。
电火花加工形式很多，其中以电火花成形加工和电火花线切割加工应用最为广泛。
电火花成形加工主要用于形状复杂的型腔、凸模、凹模的加工，电火花切割加工主要用于冲模、挤压模的加工。
电火花线切割机床是采用电极丝（钼丝、钨钼丝等）作为工具电极，在脉冲电源作用下，在工具电极和加工工件之间形成火花放电，火花通道瞬间产生大量的热，使得工件表面熔化甚至汽化。
线切割机床通过X-Y拖板和U-V拖板的运动，使得电极丝沿着预定的轨迹运动，从而达到加工工件的目的。
2．电火花加工的基本原理是什么?
答：加工时工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达1万摄氏度以上,压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒，被工作液带走，这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电，重复上述过程。
这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状。
3．电火花加工具有哪些忧缺点?
答：1）电火花加工时，由于不是靠刀具的机械方法去除金属，加工时无任何机械力的作用，因此可以用来加工小孔、窄槽及各种复杂形状的型孔和型腔。
2）由于电脉冲参数可以任意调节，故在同一台机床上可对零件进行粗、中、精加工及连续加工，节省了设备，提高了效率。
3）电火花加工是直接用电能加工，故便于实现生产中的自动控制及加工自动化。
4）电火花加工时是利用局部高温蚀除金属，任何硬、脆的金属材料都无法抵抗这种高温，只要能导电，就能进行加工，因此，它能加工淬硬模具，并不会产生过多变形。
5）经过电火花加工后的零件精度高，表面粗糙度可达Ra1.25μm,因此，利用电火花加工后的零件，稍加修正后即可装配使用。
6）型腔的加工余量一般较大，尤其是在不预加工的情况下，蚀除的金属量更多，因此，对电源的要求是：降低损耗和提高生产率。
7）型腔属于盲孔加工，其电蚀产物的排出较为困难，尤其是深型腔加工时更甚，因此，在工艺上必须采用冲油或抽油式来实现排屑。
8）由于型腔的形状多较复杂，电极损耗引起其尺寸的变化会直接影响型腔的精度，因此要求电极的损耗越小越好。
4．电火花加工—般应用在什么场合下?
答：线切割主要应用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60%以上。
5．电火花加工时需要满足哪些基本条件?
答：1）工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离。
在该距离范围内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。
若两电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电，若两电极短路，则在两电极间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电腐蚀加工。
2）两电极之间必须充入介质。
在进行材料电火花尺寸加工时，两极间为液体介质（专用工作液或工业煤油）；在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。
3）输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。
在火花通道形成后，脉冲电压变化不大，因此，通道的电流密度可以表征通道的能量密度。
能量密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕（凹坑），实现电火花加工。
因而，通道一般必须有105-106A/cm2电流密度。
放电通道必须具有足够大的峰值电流，通道才可以在脉冲期间得到维持。
一般情况下，维持通道的峰值电流不小于2A。
4）放电必须是短时间的脉冲放电。
放电持续时间一般为10-7-10-3s。
由于放电时间
短，使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从而把能量作用局限在很小范围内，保持火花放电的冷极特性。
5）脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的。
这里包含两个方面的意义：其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道；其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域，则在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。
只有如此，才能避免积炭现象，进而避免发生电弧和局部烧伤。
6）脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行。
在电火花加工的生产实际中，上述过程通过两个途径完成。
一方面，火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性；蚀除物以外的其余放电产物（如介质的汽化物）亦可以促进上述过程；另一方面，还必须利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤，加工中采用的冲、抽油措施等等。
6．说说在什么情况下需要加工穿丝孔?为什么?
答：凹形类封闭形工件在切割前必须具有穿丝孔，以保证工件的完整性，这是显而易见的。
凸形类工件虽然可以不需要穿丝孔，直接从工件外缘切入，但这样的话，坯件材料在切断时，会破坏材料内部应力的平衡状态而造成材料的变形，影响加工精度，严重时甚至造成夹丝、断丝。
当采用穿丝孔时，可以使工件坯件保持完整，从而减少变形所造成的误差。
7．电火花线切割加工的主要工艺指标有哪些？影响表面粗糙度的主要因素有哪些? 答：在线切割加工过程中，加工参数的选择对加工工件的质量起着至关重要的作用，本书以试训中心某一台快速走丝线切割机为例，讲解线切割工艺参数的选择。
一般情况下，初始操作者可以根据加工参数选择的基本规则进行选择，熟练者可以根据自己的经验选择加工条件。
线切割加工参数包括脉冲宽度、脉冲间隙于脉冲宽度比、分组脉冲宽度、分组脉冲间隙与脉冲宽度比峰值电流、进给速度和运丝速度等。
影响加工表面粗糙度的几个因素：（1）导丝轮及其轴承因磨损而使精度变差；（2）电极丝移动不平稳，有振动；（3）电极丝绕得太松，张力不够；（4）脉冲电源电参数选择不当，拉弧现象太多；（5）钼丝损耗过大、变细了的钼丝在导轮内窜动；（6）进给速度调节不当，加工不稳定。
8．什么叫极性效应?在电火花线切割加工中是怎样应用的?
答：在线切割加工过程中，不管是正极还是负极，都会发生电蚀，但它们的电蚀程度不
同。
这种由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象称为极性效应。
实践表明，在电火花加工中，当采用短脉冲加工时，正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度；当采用长脉冲加工时，负极的蚀除速度大于正极的蚀除速度。
由于线切割加工的脉冲宽度较窄，属于短脉冲加工，所以采用工件接电源的正极，电极丝接电源的负极，这种接法又称为正极性接法，反之称为负极性接法。
电火花线切割采用正极性接法不仅有利于提高加工速度，而且有利于减少电极丝的损耗，从而有利于提高加工精度。
9．在ISO代码编程中，常用的数控功能指令有哪些（写出五个以上）?并简述其功能。
答：G00快速点定位指令、G00直线插补加工指令、G02顺时针圆弧插补指令、G03逆时针圆弧插补指令、G40取消电极丝补偿、G41电极丝左补偿、G42电极丝右补偿、G90绝对坐标指令、G91增量坐标指令、G92指定坐标原点、M00暂停指令、M02程序结束、T84启动液泵、T85关闭液泵、T86启动运丝机构、T87关闭运丝机构。
10．什么叫放电间隙?它对线切割加工的工件尺寸有何影响?通常情况下放电间隙取多大?
答：放电间隙是指放电发生时电极丝与工件间的距离。
这个间隙存在于电极丝的周围，因此侧面的间隙会影响成形尺寸，确定加工尺寸时应予考虑。
快走丝线切割加工钢件时放电间隙一般在0.01mm左右，加工硬质合金时放电间隙在0.005mm左右，加工纯铜时放电间隙在0.02mm左右。
11．电火花线切割机床有哪些常用的功能?
答：1 ）轨迹控制。
2 ）加工控制，其中主要包括对伺服进给速度、电源装置、走丝机构、工作液系统以及其他的机床操作控制。
此外，还有断电保护、安全控制及自诊断功能等也是比较重要的方面。
3 ）其他的还有电极丝半径补偿功能、图形的缩放、对称、旋转和平移功能、锥度加工功能、自动找中心功能、信息显示功能等。
12．简述对电火花线切割脉冲电源的基本要求?
答：1）脉冲峰值电流要适当，并便于调整。
2）脉冲宽度要窄，并可以在一定范围内调整。
3）脉冲重复频率要尽量高。
4）有利于减少电极丝的损耗。
5）脉冲电源必须输出单向直流脉冲。
6）脉冲波形的前沿和后沿以陡些为好。
7）参数调节方便，适应性强。
