特种加工复习_特种加工总复习

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1、要利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，必须解决那几个问题？指出具体措施？

一 必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙随加工条件而定，通常约为0.02～0.1mm。

二火花放电必须是瞬间的脉冲性放电，放电间隙加上电压后，延续一段时间，需停歇一段时间，延续时间一般为1～1000微妙，停歇时间一般需20～100微妙。

三火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油、皂化液或等离子水等。

2、结合图2-2说明电火花加工机床的工作原理？

工件1与工具4分别与脉冲电源2的两输出端相连，自动进给调节装置3使工具和工件间保持一很小的放电间隙，当脉冲电压加到两极之间时，便在当时条件下工具端面和工件加工表面间某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温时工具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。

3、指出电火花加工的特点？ 优点：

适合于任何难切削导电材料的加工 可以加工特殊及复杂形状的表面和零件 局限性

主要用于加工金属等导电材料 一般加工速度较慢 存在电极损耗

4、指出电火花加工工艺方法分类？ 电火花穿孔成形加工 电火花线切割加工

电火花内孔、外圆和成型磨削 电火花同步共轭回转加工 电火花高速小孔加工 电火花表面强化、刻字

5、结合图2-4说明电火花加工机理？

极间介质的电力、击穿，形成放电通道，介质热分解、点击材料融化、气化热膨胀，点击材料的抛出，极简介质的消电离

6、什么是极性效应，产生极性效应的原因，影响极性效应的因素？ 单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。

在火花放电过程中，正、负电极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬间热源的作用，在两极表面所分配到的能量不一样，因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。

除了脉宽、脉间的影响外，还有脉冲峰值电流，放电电压，工作液以及电极对的材料等都会影响到极性效应。

7、什么是正极性加工？什么是负极性加工？什么时候采用正极性加工？什么时候采用负极性加工？要在加工过程中利用极性效应，应采用什么样的脉冲电源？ 工件接脉冲电源的正极时，称“正极性加工”，工件接脉冲电源的负极时，称“负极性加工”。在段脉冲加工时，电子的轰击作用大于离子的轰击作用，正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度，这是工件应接正极。当采用长脉冲加工时，工件应接负极。应使用单向脉冲直流电源

8、电参数主要是指哪几个？指出电参数对电蚀量的影响？

电压脉冲宽度，电流脉冲宽度，脉冲间隔，脉冲频率，峰值电流，峰值电压，极性

提高脉冲频率，增加单个脉冲能量，或者增加平均放电电流和脉冲宽度，减小脉间提高系数可提高电蚀量。

9、简述金属材料的热学常数对电蚀量的影响？

当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热越高，电蚀量将越少，越难加工，另一方面，热导率越大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传导散失到其他部位，因而降低了本身的蚀除量。

10、电加工工作过程中工作液的作用？

形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态 对放电通道产生压缩作用 帮助电蚀产物的抛出和排除 对工具工件产生冷却作用

11、影响加工稳定性的因素？应采用那些措施提高加工稳定性？（1）加工过程的稳定性：

加工过程不稳定，会影响正常的放电加工，降低有效的脉冲利用率

对稳定性影响最大的是电火花加工的自动进给和调节系统，以及正确加工参数的选择和调节。A、随着加工深度及加工面积的增加、加工复杂程度的增大。B、加工面积较小，而采用的加工电流较大。（以上因素都不利于电蚀产物的排出，影响加工稳定性，降低加工速度，严重时将造成结碳拉弧，使加工难以进行）措施：采用强迫冲油

工作电极定时抬刀 C、电极材料

措施：用铜加工钢（2）其它影响因素：

脉冲电源的波形及其前后沿陡度：

影响能量的集中、分散程度。

电蚀产物抛出的速度：

过快会冲击另一个电极。

过慢会粘在另一个电极上。

碳黑膜的形成12、什么是加工速度？如何提高加工速度以及应注意的事项？采用哪个指标度量工具电极损耗？如何降低工具电极损耗（指出具体措施）？

加工速度：单位时间内工件的蚀除量（也称生产率）

Vw=V / t

或

Vm=m / t

Vw—体积加工速度（mm3 /min）

Vm—质量加工速度（g /min）

V—被加工掉的体积（mm3）

m--被加工掉的质量(g)

t—加工时间（min）

1）提高脉冲频率（f）

缩小脉冲间歇时间，可以提高脉冲频率，但脉冲间歇时间不能过短 2）增加单个脉冲的能量 途径：增大电流

增大脉宽（放电时间）

说明：增加单个脉冲的能量，可以提高加工速度，但会降低零件加工精度和使表面粗糙度变坏。3）提高工艺系数K及有效脉冲利用率

途径：合理选择电极材料、参数、工作液，改善工作液的循环过滤方式

生产实际中用工具相对损耗或称损耗比θ作为工具电极耐损耗的指标，即：

θ=VE / VW×100% 损耗速度VE 的单位也为mm3 /min 或g /min 相应的损耗比θ也为体积相对损耗或质量相对损耗

要降低工具电极损耗必须充分利用极性效应、吸附效应、传热效应等，这些效应又相互影响，综合作用，具体如下： １、正确选择极性和脉宽：

一般，短脉宽精加工时采用正极性加工，长脉宽粗加工时采用负极性加工。２、利用吸附效应： 什么是吸附效应？

煤油－－热分解－－大量碳微粒－－碳和金属结合（胶团）－－胶团外层脱落（带负电荷的碳胶粒）－－吸附在正极

当正极表面温度在４00度左右，并能维持一段时间时，就能形成一定强度和厚度的化学吸附膜（碳黑膜）。由于碳的熔点、气化点很高，所以，碳黑膜可对电极起到保护和补偿作用，从而实现低损耗加工。结论：

碳黑膜只能在正极表面形成，若利用吸附效应的补偿作用来实现电极的低损耗，就必须采用负极性加工

13、影响加工精度的主要因素有哪几个？如何提高加工精度（是指措施）？ 影响加工精度的主要因素有：

放电间隙的大小及其一致性

相应措施：缩小放电间隙

（由公式知：采用较小的加工归准）

精加工的放电间隙（单面）一般只有 0.01mm,而粗加工时则可达0.5mm以上。

工具电极损耗及其稳定性

对策：

穿孔加工时：让电极贯穿型孔来补偿电极的损耗。

型腔加工时：采用更换电极的方法

“二次放电”

14、电火花加工的表面质量主要包括那几部分？指出表面粗糙度与脉冲能量的关系？电火花加工的表面粗糙度与加工速度的关系如何？影响表面粗糙度的因素？

电火花加工的表面质量包括：表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能。单个脉冲能量

实验得： Rmax=KR*te0.3*ie0.4 Rmax 实测的表面粗糙度 KR 常数

te 脉冲放电时间 ie 峰值电流

加工速度愈大，表面粗糙度愈差。（数据书）

对策：采用平动或摇动(工作台按一定轨迹做微量移动)加工工艺可大为 改善。（慢）提示：一般电火花加工到Ra2.5~0.63之后采用其它研磨方法改善其表面粗糙度比较经济

影响表面粗糙度的因素有1单个脉冲能量、2加工速度、3工件材料对加工表面粗糙度、4工具电极的表面粗糙度。

15、电火花加工过程中材料的表面层由哪两部分组成？并指出它们的特点？ 大致可分为：

1）熔化凝固层

位于工件表面最上层，它被放电时瞬时高温熔化而又滞留下来，受工作液快速冷却而凝固。对于碳钢来说，熔化层在金相照片上呈白色，谷又称之为白层。它与基体完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织，与内层的结合也不牢固。

熔化层的厚度随脉冲能量的增大而增厚，一般不超过0.1mm

2)热影响层

它位于熔化层和基体之间.热影响层的金属材料并没有变化,只是受到高温的影响,使材料的金相组织发生了变化,它与基体材料之间没有明显的界限。

对淬火钢：热影响层包括再淬火区、高温回火区和低温回火区。对未淬火钢：热影响层主要为淬火区

因此，淬火钢的热影响层厚度比未淬火钢大。

16、简述电火花加工后材料表面的力学性能？（1）显微硬度及耐磨性

一般来说，电火花加工表面最外层的硬度比较高，耐磨性好。但对于滚动摩擦，由于是交变载荷，尤其是干摩擦，则因其熔化凝固层和基体结合不牢，容易剥落而磨损。因此，有些要求高的模具需把电火花加工后的表面变质层事先磨掉。（2）残余应力

电火花加工表面存在残余应力，大部分表现为拉应力。影响残余应力的大小及其分布的因素：

材料在加工前的热处理状态

脉冲能量

结论；对表面层要求高的零件，应尽量避免使用较大的加工规准。（3）耐疲劳性

电火花加工的耐疲劳性比机械加工表面低许多倍 因为表面有残余拉应力，和显微裂纹。对策：可采取回火、喷丸处理等。

使用很小的电规准加工。（即电火花精微加工）

17、对脉冲电源的总的要求？具体要求？脉冲电源的种类及各自的特点？ 总的要求：有较高的加工速度

工具电极损耗低

加工过程稳定性好

工艺范围广 具体要求：

1）所产生的脉冲应是单向的，没有负半波，或负半波很小，最大限度的利用极性效应。

2）脉冲电压的前后沿应该较陡，一般采用矩形波脉冲电源。使加工过程稳定，放电宽度和能量比较稳定。3)电参数能在较宽的范围内调节

4）工作可靠、成本低、维修方便、寿命长、体积小、节省能源等。RC线路脉冲电源（驰张式脉冲电源）RC线路脉冲电源的最大优点：

1）结构简单，工作可靠、成本低。

2）在小功率时可获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量，可用于光整加工和精微加工。RC线路脉冲电源的缺点：

1）电能利用率低。最大不超过36%。2）生产效率低。由图2-12知，脉间大。

3）工艺参数不稳定。受放电间隙及介质的影响。(电源本身不能独立产生脉冲,放电间隙与直流电源直接连通,随时都有放电的可能,并容易转为电弧放电)晶体管式脉冲电源

晶体管式脉冲电源是利用功率晶体管作为开关元件而获得单向脉冲的。

它具有脉冲频率高，脉冲参数容易调节、脉冲波形好、易实现多回路加工和自适应控制等自动化要求的优点。在中小型脉冲电源中，都采用晶体管式脉冲电源 高低压复合脉冲电源 多回路脉冲电源

所谓多回路脉冲电源是在加工电源的功率级并联分割出相互隔离绝缘的多个输出端，可以同时供给多个回路的放电加工。

可提高生产效率，在大面积、多工具、多孔加工时很有必要。等脉冲电源

所谓等脉冲电源是指每个脉冲在击穿介质后所释放的单个脉冲能量相等。

对于矩形波脉冲电流来说，每次放电过程的电流幅值相等，就意味着每个脉冲放电电流持续时间相等。放电凹坑大小均匀。节能型脉冲电源

自选加工规准和智能化、自适应控制电源

18、结合图2-21说明自动进给调节系统的作用？ 自动进给调节系统的作用：

维持一定的平均放电间隙，保证电火花加工的正常稳定进行，以获得好的加工效果。自动进给调节系统的作用： 维持一定的平均放电间隙，保证电火花加工的正常稳定进行，以获得好的加工效果。

19、自动进给调节系统的基本组成？指出各部分的作用？

1调节对象：为工具和工件之间的放电间隙，应控制放电间隙在0.1~0.01mm之间。

2测量环节：直接测量电极间隙及其变化是很困难的，都是采用测量与放电间隙成比例关系的电参数来间接反映放电间隙的大小。

3比较环节：把从测量环节得来的信号（如间隙平均电压信号）和“给定值”的信号（如预制的伺服参考电压）进行比较，再按此差值来控制加工过程（工具是进给还是回退）。大多数比较环节包含或合并在测量环节中。

4放大驱动器：由测量环节获得的信号，一般都很小，难于驱动执行元件，必须要有一个放大环节，通常称它为放大器。

5执行环节： 执行环节也称执行机构，常采用不同类型的伺服电动机，它能根据控制信号的大小及时地调节工具电极的进给速度，以保持合适的放电间隙。

20、指出电火花穿孔加工机床的主要组成部分？并指出主机主要由哪几部分组成？ 电火花穿孔成形加工机床主要由以下几部分：

主机（包含自动进给调节系统的执行机构）

自动进给调节系统

工作液净化及循环系统

主机主要包括：床身、立柱、工作台、主轴头及工作液槽等几部分。

21、在冲模的电火花加工中，指出直接用凸模加工凹模的各方面注意事项？

电极材料选择：电极材料的选择应注意凸凹模不要选用用一种钢材型号。点击的设计：工具电极的尺寸精度和表面粗糙度要比凹模高一级一般精度不低于IT7，表面粗糙度小于Ra1.25，且直线度、平面度和平行度在100mm的长度上不大于0.01mm。

工具电极应有足够的长度

工具电极的截面轮廓尺寸除了要考虑配合间隙外，还要比预定加工的型孔尺寸均匀的缩小一个加工时的火花放电间隙

电极的制造：线切割的方法

22、指出型腔模电火花加工常用的工艺方法？及各种方法的特点？

单电极平动法：只需要一个电极，一次装夹定位，便可达到±0.05mm的加工精度，方便派出电蚀产物。缺点是难以获得高精度的型腔模，特别是难以加工出清棱清角的型腔。

多电极更换法：一般用两个电极进行粗精加工，另外更换电机是要求定位装夹精度高。

分解电极法：优点是可以根据主副型腔不同的加工条件选择不同的加工规准，缺点是更换电机时主型腔和副型腔电极之间要求有精确的定位。

23、电火花表面强化的原理及电火花表面层的特点？

在工具电极和工件之间接上RC电源，由于振动器L的作用，使电极与工件之间的放电间隙开路，短路频繁变化，工具电极与攻击案件在空气中不断产生火花放电，从而实现对金属表面的强化。1）当采用硬质合金做电极材料时，硬度可达1100~1400HV或更高。2）当使用铬锰，钨铬钴合金，其耐磨性比原表层提高2~5倍。

3）当用石墨做电极材料强化45钢，用食盐水做腐蚀性实验时，耐腐蚀性提高90%。4）耐热性大大提高，提高了工件使用寿命。5）疲劳强度提高2倍左右。

6）硬化层厚度约为0.01~0.3mm。

24、纯铜电极和石墨电极的特点？ 纯铜的特点：

1）不容易产生电弧，在较困难的情况下也能稳定加工。2）精加工比石墨电极损耗小

3）采用精微加工能达到优于Ra1.25的表面粗糙度 4）材料可重复利用

5）机械加工性能不如石墨好 石墨电极的特点：

1）机械加工成型容易，容易修正． 2）在宽脉冲大电流情况下具有更小的电极损耗

3）容易产生电弧烧伤（加工时应配合有短路快速切断装置）4）精加工时电极损耗大，表面粗糙度只能达到Ra2.5，25、穿孔和型腔加工的主要工艺指标？ 表面粗糙度 精度 生产率 电极损耗率

26、对加工过程起重大影响的主要因素有那些？ 电极工具 工件材料 冲抽油 抬刀

平动等情况

27、型腔加工中电归准的选择、电归准转换的原则？单电极平动发加工平动量分配的一般原则？ 电规准选择及转换：冲模加工中，常选用粗、中、精三种规准，每种规准有可分几档。粗规准：产率高，工具电极损耗小

中规准：用于过渡性加工，减少精加工时的加工余量，提高加工速度

精规准：最终保证模具所要求的配合间隙，表面粗糙度，刃口斜度等质量指标。故因采用小的电流，高的频率，短的脉冲宽度

单电极平动发加工平动量分配的一般原则：是采用一个电极完成型腔的粗中精加工的，首先采用低损耗，高生产率的粗加工进行加工，然后利用平动点各做平面小圆运动，按粗中精的顺序逐级改变电规准。

28、小孔、小深孔加工的特点及注意事项？

特点：加工面积小，深度大，直径一般为φ0.05－ φ2mm，深径比达20以上；盲孔加工，排屑困难。工具电极截面积小，易变形，不易散热电极损耗大。措施：采用双孔管状电极（后图），电极作轴向进给运动，管电极中通入高压工作液，并设工具电极导向装置，可得到较快的加工速度。电极材料可选铜钨合金丝、钨丝、钼丝、铜丝等。

29、请列举除电火花穿孔成形加工及电火花线切割加工外的其它电火花加工方法？ 电火花磨削

电火花共轭回转加工 电火花展成铣削加工

（微机控制的五坐标数控电火花机床）金属电火花表面强化 电火花刻字

30、加工型腔模时，电极的设计应考虑哪些方面的因素？（1）电极材料的选择

（2）电极的设计与所加工模具的大小、形状、复杂程度有关；与电极材料、电加工参数、深度、余量及间隙有关；当采用平动法加工时还应考虑所选用的平动量电极的尺寸包括：水平尺寸、高度尺寸（3）排气孔和冲油孔设计

1、指出高速走丝线切割机床与低速走丝线切割机床的不同(至少8方面)？

快走丝为往复运动 慢走丝为单向运动

快走私速度为8～10m/s 慢走丝速度为0.2m/s

快走丝精度 0.01～0.02mm 慢走丝精度 0.002～0.005mm

快走丝主要用导轮偏移式丝架 慢走丝主要用双坐标联动

快走丝峰值电流一般在100~500A 慢走丝平均电流1~5A

快走丝电源脉宽较窄（2~60μm）慢走丝脉宽极短（0.1~1μm）

快走丝用钼丝 慢走丝用镀锌黄铜丝

快走丝工作液 专用乳化液 慢走丝工作液 离子水 或 绝缘性能较高的煤油

快走丝工作液用浇注方式 慢走丝工作液用浸泡方式

快走丝数控系统 步进电动机开环系统 慢走丝 伺服电动机加码盘点半闭环系统或全闭环系统

2、线切割加工中为减少材料割离后的变形，最好将工件与其夹持部分分割的线段安排在切割总程序的首端。（对或错）错

3、电火花线切割加工机床主要由哪几部分组成？

机床主体 脉冲电源 控制系统 工作液循环系统 机床附件

4、指出线切割加工与电火花加工的不同点？

电火花加工和线切割加工都是利用电脉冲高频放电对工件进行电蚀加工，不过电火花加工是要事先制作电极的。要加工什么形状的工件，就要制作什么样的电极；而线切割加工则是利用导电的钼丝对工件进行电蚀加工。

切割的形状则是由编程软件绘制出图形，然后输入到线切割机床的控制器里，线切割机床则按照编程切割加工出所需的形状的工件。

电火花一般可以加工盲孔的形状的工件，也可以加工通透的工件；而线切割加工则只能加工通透性的工件，不能加工盲孔的工件。

电火花穿孔成型所加工的零件表面较为光亮，粗糙度随着电流的调低而越来越高。所加工出零件的形状主要依赖于加工铜棒的形状，不能随意的加工任意的形状的工件，并且在加工过程中所使用的工作液为了保证加工零件的尺寸要求及形状要求通常选用的是具有一定的粘性油质工作液，这种工作液在加工的过程中会有明显刺鼻的异味产生但是放电的火花并不是很强烈。在电火花穿孔成型所加工工程中，工件往往是完全浸没在工作液中进行加工的。在加工过程中还可以加工盲孔。

电火花线切割加工的零件表面有明显的黑色碳化物，加工的精度和表面粗糙度是由走丝的快慢来确定的。慢走丝能达到精度0.5μm，表面粗糙度能达到0.2μm，快走丝能达到精度20μm，表面粗糙度能达到3.2μm。而在我们实验中所用到的电火花线切割机FW2P则是一台快走丝的电火花线切割加工机。能达到的精度和粗糙度应该是后者的指标。另外电火花线切割加工可以加工出任意形状的零件，由于加工速度比较慢通常是加工形状复杂的小型零件。在毛坯上往往是选择薄板类工件经行加工，由于在加工过程中没有传统机床的直接力的冲击因而在加紧和固定上比较方便。但是由于是电火花线切割加工是通透的切割，所以不能加工盲孔。在工作液的选择上，通常选用的是导电质的液体，通常水就可以了。在电火花线切割加工过程中有明显的放电过程，有强烈的电火花产生，没有明显刺鼻的气味产生。

5、指出影响线切割加工工艺指标的因素？

电参数 脉冲宽度 脉冲间隔 开路电压 放电峰值电流 放电波形

电极丝及其移动速度 工件厚度及材料

6、指出合理调节变频进给的方法？ 用示波器观察和分析加工状态的方法

用电压表和电流表观察分析加工状态的方法

按加工电流和短路电流的比值调节 计算出不同空载电压是不同的比值