精密与特种加工的自考复习题分解到各章节

第一章 概论

名词解释

微细加工：

单项选择题

1．精密与特种加工技术能解决许多加工难题, 但目前实际应用仍有难度的是 ( )

A．难切削材料加工 B．复杂型面加工 C．光整、超精密加工 D．分子、原子级加工 2．微细加工技术是一种精密加工技术，所制造零件的特征是（ ）

A．微小尺寸 B．高精度 C．极低的表面粗糙度 D．高表面质量 3．有关特种加工技术特点论述错误的是（ ）

A．主要依靠非机械能（如电、化学、光、热等能量）进行加工 B．加工精度及生产率均好于普通切削加工 C．工具硬度可以低于被加工材料的硬度

D．能加工各种难切削材料、形状复杂的低刚度零件，且可满足各种特殊要求

填空题

1．精密加工的范畴包括微细加工、 和精整加工。

2．微细加工技术是指制造 零件的精密加工技术。

3．由于加工过程无显著切削力，特种加工刀具硬度可以 工件材料硬度。

判断改错题

1. 特种加工的加工精度、表面质量、生产率及经济性均优于传统切削加工。

简答题

1. 举例说明精密与特种加工技术对材料可加工性和结构工艺性的影响。 答：

综合题

1. 精密与特种加工技术能否取代传统机械切削加工？为什么？ 答：

第一章 概论

名词解释

微细加工：是指对小型工件进行的加工。微细加工通常用在医疗器械领域和电子领域。由微细加工工艺生产的零件通常需要用显微镜来观察。微细加工一般在专门进行微小件或精密加工的车间进行。

单项选择题

1．精密与特种加工技术能解决许多加工难题, 但目前实际应用仍有难度的是 ( D )

A．难切削材料加工 B．复杂型面加工 C．光整、超精密加工 D．分子、原子级加工 2．微细加工技术是一种精密加工技术，所制造零件的特征是（ A ）

A．微小尺寸 B．高精度 C．极低的表面粗糙度 D．高表面质量 3．有关特种加工技术特点论述错误的是（ B ）

A．主要依靠非机械能（如电、化学、光、热等能量）进行加工 B．加工精度及生产率均好于普通切削加工 C．工具硬度可以低于被加工材料的硬度

D．能加工各种难切削材料、形状复杂的低刚度零件，且可满足各种特殊要求

填空题

1．精密加工的范畴包括微细加工、 光整加工 和精整加工。

2．微细加工技术是指制造 微小尺寸 零件的精密加工技术。 3．由于加工过程无显著切削力，特种加工刀具硬度可以 低于 工件材料硬度。

判断改错题

1. 特种加工的加工精度、表面质量、生产率及经济性均优于传统切削加工。 错。特种加工的加工精度、表面质量、生产率及经济性不一定均优于传统切削加工。

简答题

1. 举例说明精密与特种加工技术对材料可加工性和结构工艺性的影响。

答：特种加工方法对材料的可加工性，不再受其硬度、强度、韧性、脆性等影响，容易加工传统方法难加工的金刚石、硬质合金、淬火钢、半导体、玻璃等材料，提高了材料的可加工性。

特种加工方法对过去因刀刃不能达到的圆角过渡、因大而复杂只能是镶拼的模具结构等都得以改进，使传统方法难于加工的异形孔、微孔、弯孔、斜孔、窄缝等得以实现，对各种复杂型面、低刚度零件、精微零件等加工发挥了重要作用。

综合题

1. 精密与特种加工技术能否取代传统机械切削加工？为什么？

答：精密与特种加工技术不能取代传统机械切削加工。因为传统加工是指切削加工和磨料加工，是行之有效的实用加工方法，是主要加工手段，今后仍将占主导地位，应重视进一步发展。 但随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，传统加工工艺必然难以适应。 特种加工扩大了加工范围，提高了加工精度、表面质量和加工效率，具很大潜力。 特种加工工艺是传统加工工艺的补充和发展，可在特定条件下取代一部分传统加工工艺，但不可能取代和排斥主流的传统加工工艺。应发挥各自所长，并将各种加工方法融合在一起，应用各种复合加工技术。

第二章 金刚石刀具精密切削加工

名词解释

气浮导轨：

空气静压轴承：

液体静压轴承：

金刚石晶面磨削率：

单项选择题

1. 在金刚石晶体各晶面中，下列有关磨削率的论述，正确的为（ ） P31

A．（111）最高，（110）最低 B．（100）最高，（110）最低 C．（100）最高，（111）最低 D．（110）最高，（111）最低 3．机床的稳定性是要求各部件（ ）

A．尺寸精度稳定性好 B．制造精度高 C．经过热处理 D．经过精密动平衡 4．金刚石晶体的各向异性表现为（ ） P31

A．金刚石晶体的各个晶面的硬度不一样，110晶面的硬度最高

B．金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不一致，110晶面的磨削率最低，最不容易磨损 C．金刚石晶体的各个晶面的面网密度不一样，110晶面的面网密度最小

D．金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不同，同一个晶面上不同方向上的耐磨性不一样 5． 下述有关超精密切削对刀具的要求正确的是（ ）

A．无需修整 B．刃口半径大 C．与工件材料抗粘接性好 D．刀具为整体结构

6．超精密加工机床中采用的T型总体布局为：主轴作Z向运动，进给系统作X向运动，因而其主轴的驱动方式是（ ）P21

A．B与C两种方式都可 B．电动机通过柔性联轴器驱动主轴 C．采用内装式同轴电动机驱动 D．电动机通过带传动驱动

填空题

1．从提高刀刃易重磨性能考虑，不宜选用 晶面作为金刚石刀具前面和后面。 2．超精密机床的主轴通常采用 轴承和空气静压轴承。

3．超精密切削是使用精密的 刀具切削加工金属和非金属材料。 4．金刚石晶体 晶面的硬度和耐磨性最高。P31

判断改错题

1．通过金刚石刀具耐用度对比实验，（110）晶面的磨损要比（100）晶面大得多。

2. 通过金刚石刀具耐用度对比实验，（100）晶面的磨损要比（111）晶面大得多。

3. 增大金刚石刀具的后角，可减少表面粗糙度，增加刀刃强度。P35

4. 金刚石晶体（110）晶面的硬度与耐磨性均最高.

简答题

1. 简述超精密加工的实现条件。 答：

2. 简述超精密加工技术难点。 答：

3. 为什么超精密机床大部分采用空气静压轴承？它有哪些优点？ 答：

4. 为什么要进行金刚石晶体的定向？有几种方法？P31 答：

5. 为什么单晶金刚石被认为是理想的、不能代替的超精密切削刀具材料？ 答：

6. 简述超精密切削加工对刀具的要求。

第三章 金刚石刀具精密切削加工

名词解释

气浮导轨：气浮导轨一般为平面导轨，运动导轨的底平面和两侧导轨面通有压缩空气，使运动部件浮起。

空气静压轴承：在转轴与轴承轴瓦之间通入压缩空气，将转轴与轴承分开，以压缩空气承受径向载荷的一种轴承形式。

液体静压轴承：靠外部供给压力油、在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。 金刚石晶面磨削率：指单位载荷和单位线速度下的磨削体积。

单项选择题

1. 在金刚石晶体各晶面中，下列有关磨削率的论述，正确的为（ D ） P31

A．（111）最高，（110）最低 B．（100）最高，（110）最低 C．（100）最高，（111）最低 D．（110）最高，（111）最低 2．在超精密磨削钢件时，砂轮一般多采用（ C ） P40第三章

A．超硬磨料 B．普通磨料 C．刚玉系磨料 D．碳化物系磨料 3．机床的稳定性是要求各部件（ A ）

A．尺寸精度稳定性好 B．制造精度高 C．经过热处理 D．经过精密动平衡 4．金刚石晶体的各向异性表现为（ D ） P31

A．金刚石晶体的各个晶面的硬度不一样，110晶面的硬度最高

B．金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不一致，110晶面的磨削率最低，最不容易磨损 C．金刚石晶体的各个晶面的面网密度不一样，110晶面的面网密度最小

D．金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不同，同一个晶面上不同方向上的耐磨性不一样 5． 下述有关超精密切削对刀具的要求正确的是（ C ）

A．无需修整 B．刃口半径大 C．与工件材料抗粘接性好 D．刀具为整体结构

6．超精密加工机床中采用的T型总体布局为：主轴作Z向运动，进给系统作X向运动，因而其主轴的驱动方式是（ A ）P21

A．B与C两种方式都可 B．电动机通过柔性联轴器驱动主轴 C．采用内装式同轴电动机驱动 D．电动机通过带传动驱动

填空题

1．从提高刀刃易重磨性能考虑，不宜选用 （111） 晶面作为金刚石刀具前面和后面。 2．超精密机床的主轴通常采用 液体静压 轴承和空气静压轴承。

3．超精密切削是使用精密的 金刚石 刀具切削加工金属和非金属材料。 4．金刚石晶体 （111） 晶面的硬度和耐磨性最高。P31

判断改错题

1．通过金刚石刀具耐用度对比实验，（110）晶面的磨损要比（100）晶面大得多。 对。

2. 通过金刚石刀具耐用度对比实验，（100）晶面的磨损要比（111）晶面大得多。 对。

3. 增大金刚石刀具的后角，可减少表面粗糙度，增加刀刃强度。P35 错。增大金刚石刀具的后角，可减少表面粗糙度，但刀刃强度减小。 4. 金刚石晶体（110）晶面的硬度与耐磨性均最高。 错。金刚石晶体（110）晶面的硬度与耐磨性均最高。

简答题

1. 简述超精密加工的实现条件。

答：超精密加工的实现条件包括以下几个方面：①超精密加工的机理与工艺方法；②超精密加工工艺装备；③超精密加工工具；④超精密加工中的工件材料；⑤精密测量及误差补偿技术；⑥超精密加工工作环境、条件等。在超精密加工的实施过程中，必须综合考虑以上因素才能取得令人满意的效果。

2. 简述超精密加工技术难点。

答：①微量加工，犹如对不连续体切割，应力大难去除； ②工艺系统刚度和热变形大，对加工精度影响大； ③工具和工件表面微观变形随机，精度难控制。

超微量加工时，工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制；工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响；去除层越薄，被加工表面所受的切应力越大，材料就越不易被去除。

3. 为什么超精密机床大部分采用空气静压轴承？它有哪些优点？

答：空气静压轴承优点：有很高的回转精度，运转平稳； 在高速转动时温升甚小，因此造成的热变形误差很小；主要问题是刚度低，只能承受较小的载荷。超精密切削时切削力甚小，空气轴承能满足要求，故在超精密机床中得到广泛的应用。

4. 为什么要进行金刚石晶体的定向？有几种方法？P31

答：金刚石晶体属于平面立方晶系，由于每个晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之间距离的不同，造成天然金刚石晶体的各向异性，，天然金刚石晶体三个主要晶面(100)、(110)、 (111)，各晶面硬度和耐磨性的程度不同，其中(110)晶面硬度和耐磨性最低，(111)晶面硬度和耐磨性最高。因此，在制造刀具时，如果晶向选择不当，即使晶面选择正确，刃磨效率也会大大降低，所以金刚石刀具制造前．对金刚石天然晶体的准确定向．是合理选择晶面的基础技术，是制造性能优良刀具的必要条件。

金刚石晶体的定向有三种方法：人工目测定向，X射线晶体定向，激光晶体定向。 5. 为什么单晶金刚石被认为是理想的、不能代替的超精密切削刀具材料？

答：单晶金刚石被公认为理想的、不可代替的超精密切削刀具材料，是因为它有着一系列优异的特性，如硬度极高，耐磨性和强度高，导热性能好，和有色金属摩擦系数小，能磨出极锋利的刀刃等。但是它与钢铁材料的亲和性很强，因而应用范围受到限制。

6. 简述超精密切削加工对刀具的要求。

答：超精密切削对刀具的要求： ①极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量； ②刃口能磨得极其锋利； ③刀刃无缺陷； ④与工件材料的抗粘接性好，化学亲和性小、摩擦系数低。

第四章 精密与超精密磨料加工

名词解释

1．精密研磨

2．非接触抛光

3．浮动抛光

4．砂轮修整

5．固结磨料加工

6．镜面磨削

单项选择题

1．超硬磨料砂轮目前主要指（ ）

A．墨碳化硅砂轮和绿碳化硅砂轮 B．白刚玉砂轮

C．棕刚玉砂轮 D．金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮 2．精密研磨主要用于（ ）

A．减小表面粗糙度 B．提高尺寸精度 C．减小形状误差 D．改善表面性能 3．在超精密磨削钢件时，砂轮一般多采用（ ） P40

A．超硬磨料 B．普通磨料 C．刚玉系磨料 D．碳化物系磨料

填空题

1．超硬磨料砂轮的修整，一般要分整形和 两步进行。P43

2．在精密磨削中，如工件材料为钢及铸铁时，则应选用 磨料砂轮。P40

3．超硬磨料砂轮的修整，一般要分 两步进行。P43

4．在精密磨削中，如工件材料为有色金属时，应选用 磨料砂轮。P39

判断改错题

1. 砂带磨削可获得很好的表面质量、很高的形状和位置精度。

2. 在精密磨削和超精密磨削中广泛采用金刚石磨料。

简答题

1. 简述精密磨削加工机理。

2. 分析超硬磨料砂轮修整的机理与特点。

3. 精密磨削砂轮为何要修整？如何修整？

4. 根据超硬磨料（金刚石、立方氮化硼）的特点，说明为什么超硬磨料磨具在精密加工和超精密加工中得到广泛应用？

5. 试从系统工程的角度分析超精密磨削能达到高精度的原因。

第三章 精密与超精密磨料加工

名词解释

1．精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具（如铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑料等）注入磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。P44

2．非接触抛光是一种研磨抛光新技术，是指在抛光中工件与抛光盘互不接触，依靠抛光剂冲击工件表面，以获得加工表面完美结晶性和精确形状的抛光方法，其去除量仅为几个到几十个原子级。P47

3．浮动抛光是一种平面度极高的非接触超精密抛光方法。高回转精度的抛光机采用高平面度平面并带有同心圆或螺旋沟槽的锡抛光盘，抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在二者之间的抛光液呈动压流体状态，并形成一层液膜，从而使工件在浮起状态下进行抛光。P48

4．砂轮修整就是用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层，以恢复工作面的磨削性能和正确的几何形状的操作过程。修整是整形和修锐的总称。整形是使砂轮具有一定精度要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度，形成良好的切削刃和足够的容屑空间。P43

5．固结磨料加工就是利用固结磨具（砂轮）或涂覆磨具（砂带、油石）对黑色金属、硬脆材料的精密加工方法。P38

6．镜面磨削指加工表面粗糙度达到 Ra0.02～0.01um，表面光泽如镜的磨削方法。P41

单项选择题

1．超硬磨料砂轮目前主要指（ D ）P39

A．墨碳化硅砂轮和绿碳化硅砂轮 B．白刚玉砂轮

C．棕刚玉砂轮 D．金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮 2．精密研磨主要用于（ A ）P38

A．减小表面粗糙度 B．提高尺寸精度 C．减小形状误差 D．改善表面性能 3．在超精密磨削钢件时，砂轮一般多采用（ C ） P40

A．超硬磨料 B．普通磨料 C．刚玉系磨料 D．碳化物系磨料

填空题

1．超硬磨料砂轮的修整，一般要分整形和 修锐 两步进行。P43

2．在精密磨削中，如工件材料为钢及铸铁时，则应选用 白刚玉 磨料砂轮。P40 3．超硬磨料砂轮的修整，一般要分 整形和修锐 两步进行。P43

4．在精密磨削中，如工件材料为有色金属时，应选用 绿碳化硅 磨料砂轮。P39

判断改错题

1. 砂带磨削可获得很好的表面质量、很高的形状和位置精度。 答：错。砂带磨削可获得很好的表面质量。

2. 在精密磨削和超精密磨削中广泛采用金刚石磨料。

答：错。

简答题

1. 简述精密磨削加工机理。

答：精密磨削主要靠砂轮具有微刃性和等高性的磨粒实现，即：①微刃的微切削作用；②微刃的等高切削作用；③微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。磨粒可看作具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体，弹性支承为结合剂。当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度较浅，磨粒切削刃不能切入工件，则产生塑性流动、弹性破坏和滑擦。P38

2. 分析超硬磨料砂轮修整的机理与特点。

答：砂轮修整时，修整器应安装在低于砂轮中心 0.5～1.5 mm处并向上倾斜 10°～15°。修整包括整形和修锐，整形是使砂轮达到一定精度要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度。普通砂轮的整形和修锐一般是合为一步进行，而超硬磨料砂轮的整形和修锐一般是分为先后两步进行的。 P40、43

3. 精密磨削砂轮为何要修整？如何修整？

答：精密磨削砂轮修整是整形和修锐的总称。整形是使砂轮具有一定精度要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度，形成良好的切削刃和足够的容屑空间。

修整方法：①车削法②磨削法③滚压挤轧法④喷射法⑤电加工法⑥超声波振动修正法。P43 4. 根据超硬磨料（金刚石、立方氮化硼）的特点，说明为什么超硬磨料磨具在精密加工和超精密加工中得到广泛应用？

答：超硬磨料（金刚石、立方氮化硼）的主要特点： ①可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料，如陶瓷、玻璃、半导体材料等。 ②磨削能力强，耐磨性好，寿命高，易于控制加工尺寸及实现自动化。 ③磨削力小，磨削温度低，表面质量好无烧伤、裂纹和组织变化。 ④磨削效率高，在加工硬质合金及非金属硬脆材料时，金刚石砂轮的金属切除率优于立方氮化硼砂轮，但在加工耐热钢、钛合金、模具钢等时，立方氮化硼砂轮远高于金刚石砂轮。 ⑤综合成本低。所以说超硬磨料磨具在精密加工和超精密加工中得到广泛应用。P43

5. 试从系统工程的角度分析超精密磨削能达到高精度的原因。

答：影响超精密磨削的因素很多，各因素之间又相互关联。超精密磨削需要一个高稳定性的工艺系统，对热、力、振动、材料组织、工作环境温度和净化等都有稳定性要求，并有较强的抗击来自系统内外的各种干扰的能力，有了高稳定性，才能保证加工质量的要求。所以超精密磨削是一个高精度、高稳定性的系统。

第七章 电化学加工

名词解释

电解磨削: 是电解作用与机械磨削相结合的一种特种加工方法，又称电化学磨削。P156

电镀: 又称槽镀，是利用阴极金属在电解液中发生的电化学沉积作用对工件表面镀覆加工的加工方法。P162

电刷镀: 又称涂镀或无槽镀，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。电刷镀加工时，工件接电源的负极，刷镀笔接电源的正极。浸满镀液的刷镀笔在工件表面上以一定的相对运动速度进行刷抹而使工件获得镀层。在阴极工件上，镀液中的金属离子在电场作用下与电子结合，还原为金属原子而沉积形成镀层。P166

单项选择题

1．电解加工常用电解液中加工效率最高的是（ C ）P133 P157 A．NaNO3 B．NaClO3 C．NaCl D．NaNO2 2．有关电解磨削错误的论述是（ B ）P156 P157

A．采用钝化性的电解液 B．设备经济性好 C．生产率高于机械磨削 D．加工精度好于电解加工 3．可提高电解加工电流密度i的措施是 ( A ) P127公式6-8

A．加工电压U? B．加工间隙?? C．电阻率?? D. 进给速度v? 4．以下材料最易于电解加工的是（ B ）

A．聚晶金刚石 B．硬质合金 C．碳钢 D．铸铁

5．下列加工工艺中，利用金属离子阴极沉积方法来进行成形加工的方法是（ D ） A．离子束加工 B．电解加工 C．等离子体加工 D．电刷镀 6．以下材料最适合电解加工的是（ B ）

A． 铸铁 B．高碳钢 C．石英、玻璃 D．中碳钢 7．有关提高电解加工精度的途径错误的是（ D ）

A．采用小间隙加工 B．采用NaNO3等钝化性电解液 C．增加电解液浓度 D．提高进给速度v 8．电解磨削与机械磨削相比较，错误的的观点是（ D ） A．可提高加工表面质量 B．砂轮磨损量小 C．生产率较高 D．可取代后者

9．加工条件确定后，电解加工蚀除速度与电极间隙之间的比例关系是（ B ） A．指数 B．双曲线 C．直线 D．对数曲线 填空题

1．电解加工中，H2只会在___阴极___析出。

2．在ECM中，电极电位最负的粒子首先在 阳极 极反应。

3．钝化性电解液具有切断间隙，因而能 提高零件的成形精度 。

4．电解加工中，因材料表面晶界腐蚀造成的块状剥落， 电流效率 有时会大于100%。

5．如电解加工进给方向平衡间隙为0.50mm，则与进给成30方向的平衡间隙为 0.577 mm。 6．法拉第电解定律为：电解加工材料去除量m? KIt 。 7．电镀可用于零件 表面装饰、防锈 。

8．电铸与电解同为电化学加工，不同的是电解是依靠电化学阳极溶解原理进行加工，而电铸是依靠电化学 阴极沉积 原理进行加工。

9．在ECM中，工件始终接电源的 正极 。

?10．电解加工中，电极电位最正的粒子首先在 阴 极反应，析出氢气的反应只能在 阴极进行。

11．设在某种加工条件下，电解加工的底面平衡间隙为0.30mm，则在与进给方向成30°角的方向上，电解加工平衡间隙为 0.346 mm。

判断改错题

1. 电解加工时，电极电位最正的粒子首先在阳极反应，所以电解液中的阴离子要有较正的电极电位。 错。电解加工时，电极电位最正的粒子首先在阴极反应，所以电解液中的阴离子要有较正的电极电位。 2. 电解加工时，工具阴极与工件一旦短路将会烧伤工件与阴极。 对。

3. 电解加工时，电极电位最负的粒子先在阳极反应，所以电解液中的阴离子要有较负的标准电极电位。

错。电解加工时，电极电位最负的粒子先在阳极反应，所以电解液中的阳离子要有较负的标准电极电位。

4. 在保证电解过程稳定的条件下，电解加工间隙愈小愈有利于提高加工精度。P136 对。

5. 电解加工工件与阴极一旦发生短路，由于过大的短路电流，工件与阴极将烧伤。 对。

6. 电解加工机床的自动进给系统必须采用伺服式进给系统。 错。电火花加工机床的自动进给系统必须采用伺服式进给系统。 7. 电解加工中电流效率η有时会大于100%。P124 对。

8. 电解加工的工具阴极理论上没有损耗。 对。

9. 阳极钝化现象会降低电解加工时的电流效率，但电解磨削可利用此现象来提高磨削精度和生产率。 对。 简答题

1. 简述采用钝化性电解液提高电解加工精度的原因。P131

答：钝化性电解液，杂散腐蚀小，工件的加工区处于超钝化状态而非加工区由于阳极电位较低，处于钝化状态而受到钝化膜的保护就可以减少杂散腐蚀，提高加工精度；加工型孔时，虽然侧壁不绝缘，但当油布间隙大到一定程度后就基本保持不变，孔壁的锥度小，成型精度高。

2. 简述电铸方法基本原理。P163

答：用可导电的原模作为阴极，电铸材料作为阳极，电铸材料的金属盐溶液做电铸液，在直流电源的作用下，溶液中金属离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金属阳离子进入电铸液，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增厚达到预定厚度时，将其与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。

3. 简述电解加工技术优势和工艺局限性。 P117

答：技术优势：①能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型腔、型面和型孔；

②可加工高硬度、高强度和高韧性等难以切削加工的金属材料，如高温合金、钛合金、淬火钢、不锈钢及硬质合金等；

③加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内应力和变形，适于加工易变形和薄壁类零件； ④加工后零件表面无毛刺和残余应力，加工表面粗糙度可以达到Ra0.2～1.6um，尺寸精度对于内孔可以达到±0.03～0.05mm、对于型腔可以达到±0.5～0.20mm；

⑤与其他加工方法相比，生产率较高，约为电火花加工的 5～10倍； ⑥加工中阴极没有损耗，适于成批加工。

工艺局限性： ①加工精度一般不如电火花加工和超声波加工高；

②加工复杂型腔和型面时，工具的制造费用较高，一般不适合于单件小批量生产； ③电解加工附属设备多，设备占地面积大，初期投资较大；

④电解液的处理和回收有一定难度，而且对设备有一定的腐蚀作用，加工过程中产生的气体对环境有一定的污染。

4. 电化学阳极钝化现象是优点还是缺点，为什么？ P131

答：电化学阳极钝化现象的存在，使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿，从生产率的角度考虑人们不希望选用产生钝化现象的钝化型电解液。但是，当采用NaCl等非钝化型电解液加工时，虽然生产率高，但杂散腐蚀严重，成形精度较差，严重影响了电解加工的应用。而当采用钝化型电解液加工时，尽管电极工具的非工作面没有绝缘，但当加工间隙达到一定尺寸后，对应的工件表面就会产生钝化膜，可以避免产生杂散腐蚀，提高加工精度，促进了电解加工的推广应用。电解磨削、电解研磨等加工方法就是利用阳极钝化现象的存在而开发出来的。它们利用了钝化膜对金属的保护作用，采用机械去除钝化膜的方法，使金属微观表面凸点的钝化膜被刮除，并迅速电解，而低凹处的钝化膜起保护作用，使局部不被电解，最终使金属表面的整平作用加快，可实现精加工。

5. 简述涂镀加工原理与应用。P166

答：加工原理：涂镀加工时，工件接电源的负极，镀笔接电源的正极。浸满镀液的镀笔在工件表面上以一定的相对运动速度进行刷抹而使工件获得镀层。在阴极工件上，镀液中的金属离子在电场作用下与电子结合，还原为金属原子而沉积形成镀层。

应用：(1) 修复失效的零部件表面，恢复尺寸和几何形状，设施超差品补救。

(2) 填补零件表面上的划伤、凹坑、点蚀等缺陷，例如机床导轨、活塞液压缸缸套及柱塞、密封部件、模具型腔、印刷辊及吸墨鼓、造纸辗光辊及烘缸等的修补。

(3) 大型、复杂、单件小批量工件的表面局部刷镀镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防护层，改善表面性能。

6. 电解加工及电火花加工过程中，电极与工件能否出现短路，为什么？ 答：电解加工电流极大，短路烧伤工件，不能短路。

电火花加工可以出现短路，在短路时，自动进给调节系统将自动调节，使其迅速退回，消除短路。 7. 电铸为什么能达到很高的尺寸精度和很小的表面粗糙度？ P163

答：（1）高复制精度。电铸是一种精密的金属零件制造技术，能获得到其他制造难以达到的复制精度。电铸产生的铸件可以成为其他制造所需要的原模，并且表面精度极佳。（电铸件是靠在原膜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，电铸件与原模尺寸误差可控制在，而且电铸件具有良好的表面状况。）

（2）原模可永久性重复使用。电铸加工过程对原模无任何损伤，所以原模可永久性重复使用，而同一原模生产的电铸件重复精度极高，尺寸误差可在微米数量级。

(3) 借助石膏、石蜡、环氧树脂等作为原模材料，可把复杂零件的内表面复制为外表面，或外表面复制为内表面，然后再电铸复制。

8. 简述电铸加工原理。P163

答：用可导电的原模作为阴极，电铸材料作为阳极，电铸材料的金属盐溶液做电铸液，在直流电源的作用下，溶液中金属离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金属阳离子进入电铸液，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增厚达到预定厚度时，将其与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。

综合题

1. 试述电解加工平衡间隙的影响因素，说明平衡间隙理论有何应用。P129 答：电解加工平衡间隙的影响因素是选用的电压和进给速度所决定的。

平衡间隙理论可以应用在NaCL电解液加工中，计算加工中端面、斜面、侧面的电极间隙；设计电极尺寸和修正量；分析加工精度；选择加工参数，如电源电压、进给速度、电解液的浓度和温度等等。

2. 用固定式阴极及NaCl电解液对碳钢零件进行电解扩孔加工，已知初始单边间隙?0?0.15mm，电压UR=12V，电导率??0.02/(Ω?mm)，碳钢电化学当量??2.22mm3/(A?min)，电流效率??98%。（已知侧面间隙过渡公式：??22η?ω?σ?UR?t??0 ）

要求：（1）画出加工示意图； （2）求解初始蚀除速度；

（3）求解间隙由0.20mm扩大到0.50mm所需的时间； （4）侧面间隙理论上能扩大到多大？

解：（1）加工示意图所右图所示。

（2）初始蚀除速度

?0???i???UR?12?0.02?98%?2.22??3.481?00.15mm/min

（3）间隙由0.20mm扩大到0.50mm所需的时间 代入公式：??22 2η?ω?σ?UR?t??0两边平方推导??2???URt??20得t?2－?20 ?2???URmin

2?20.52?0.220.5??0.2t???0.20112???UR2?98%?2.22?0.02?12（4）侧面间隙理论上能扩大到无穷大。

NaCl电解液是线性电解液，几乎不产生纯化膜，速度与电流密度是一条过原点的直线，所以侧面间隙理论上能扩大到无穷大。但随着加工间隙的增大，电流密度会减小，加工的速度减小。

3. 用NaNO3电解液电解加工一批零件，要求在50mm厚的低碳钢钢板上加工直径为?50mm的通孔，已知中空电极圆孔内径为?35mm，低碳钢电化学当量：??2.22mm/(A?min)，NaNO3电解液电流效率

3??60%，要求：

（1）画出加工示意图；

（2）如果加工限时50min，需要的电解电流为多大？ （3）如果电解电流为1000A，则需用加工时间为多少？ 解：（1）加工示意图所右图所示。

（2）如果加工限时50min，需要的电解电流 先求出所溶解金属的体积：

V?(??5024???3524)?50?50043.75mm3

根据公式V???It得 I?V??t?50043.75?751.460%?2.22?50A

（3）如果电解电流为1000A，则需用加工时间

根据公式V???It得

t?

V??I?50043.75?37.560%?2.22?1000min

4. 电铸加工能达到很高尺寸精度和很小表面粗糙度，其根本原因是什么？工艺上还必须采取哪些措施? P163-164

答：(1) 高复制精度。电铸是一种精密的金属零件制造技术，能获得到其他制造难以达到的复制精度。

电铸产生的铸件可以成为其他制造所需要的原模，并且表面精度极佳。（电铸件是靠在原膜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，电铸件与原模尺寸误差可控制在±0.25um，而且电铸件具有良好的表面状况。）

(2) 原模可永久性重复使用。电铸加工过程对原模无任何损伤，所以原模可永久性重复使用，而同一原模生产的电铸件重复精度极高，尺寸误差可在微米数量级。

(3) 借助石膏、石蜡、环氧树脂等作为原模材料，可把复杂零件的内表面复制为外表面，或外表面复制为内表面，然后再电铸复制。

工艺措施：（1）原模表面处理（2）电铸过程（3）衬背和脱模

5. 电解加工的间隙蚀除特性曲线与电火花加工时的间隙蚀除特性曲线各有何特点？有何不同？ 答：电解加工时，电极间隙蚀除特性曲线是一条双曲线，即 a ? = C（常数）如图 4-3a 所示；而电火花加工的蚀除特性曲线则是一条蚀除速度在起点和终点都为零的上凸二次曲线，如图 4-3b 所示。

电解加工时，只要电极不发生短路，电极间隙愈小，阳极工件的蚀除速度就愈高，生产率就愈高；反之，当电极间隙变大时，蚀除速度将下降。

电火花加工时，当放电间隙为零时，蚀除速度也为零。其实，当放电间隙很小时，排屑困难，短路率增加，蚀除速度将大大下降，甚至无法正常加工；而当放电间隙过大时，间隙无法击穿，蚀除速度也为零（相当于非线性电解液中电解加工时有一\切断间隙\）。

6. 为什么说电化学加工在机理上有发展成为“纳米级加工”或“原子级加工”技术的可能性？真正实现要采取那些措施？

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。

第八章 激光加工

名词解释 激光焊接:

光管效应： 填空题

1．激光加工机的组成部分有 、电源、光学系统及机械系统。P174

2．由于受激辐射，粒子从亚稳态能级E2过渡到稳态能级E1而产生受激辐射光的频率 ，设h为普朗克常数。 判断改错题

1. 激光加工须在真空中进行。P173

2. 激光可以加工任何物理特性的材料。P173

3. 激光切割是基于激光作用的光管效应来进行的。P180

第九章 激光加工

名词解释

激光焊接: 焊接过程属传导焊接，即激光辐照加热工件表面，产生的热量通过热传导向内部传导。通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，在工件上形成一定深度的熔池，而表面又无明显的气化。P186

光管效应：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，发散的光在孔壁上反射而向下深入孔内，因此第二次照射后打出的孔是原来孔型的延伸，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。P180

填空题

1．激光加工机的组成部分有 激光器 、电源、光学系统及机械系统。P174

2．由于受激辐射，粒子从亚稳态能级E2过渡到稳态能级E1而产生受激辐射光的频率

v?E2?E1，设h为普朗克常数。 h判断改错题

1. 激光加工须在真空中进行。P173

错。激光可以在任意透明的环境中操作，包括空气、惰性气体、真空甚至某些液体。 2. 激光可以加工任何物理特性的材料。P173 对。

3. 激光切割是基于激光作用的光管效应来进行的。P180 错。激光打孔是基于激光作用的光管效应来进行的。

第十章 超声波加工

名词解释 超声波加工：

单项选择题

1．以下材料比较适合超声加工的是（ ）P193

A．紫铜 B．低碳钢 C．陶瓷 D．合金钢 2. 有关超声加工的特点，错误的是（ ）P193

A．特别适合于硬脆材料 B．生产率较高 C．超声机床结构简单 D．加工应力及变形小 3．加工透明光亮的玻璃制品，可以采用的工艺是（ ）P193

A．激光 B．电解 C．电火花 D．超声加工 4．为了获得较大的振幅，设计制造变幅杆时，应使其长度等于（ ）P196 A．2?/3 B．?/2 C．?/4 D．?/3 5．影响超声加工零件表面质量最显著的因素是（ ）P200 A．变幅杆结构 B．系统共振频率 C．工具进给压力 D．磨料粒度 填空题

1. 超声加工变幅杆的形状有多种类型, 其中 变幅杆的性能最好。P195

判断改错题

1. 超声波加工时，指数形变幅杆可具有较大的振幅扩大倍数。P195

2. 在切削加工中，引入超声振动可以降低切削力，改善表面粗糙度。P203 简答题

1. 超声加工系统的组成部分及作用。P194

2. 简述超声加工原理及应用。P192

3. 简述超声加工机床的组成部分及各部分作用。P193

第九章 超声波加工

名词解释

超声波加工：是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液对硬脆材料进行成形加工的一种方法。P192

单项选择题

1．以下材料比较适合超声加工的是（ C ）P193

A．紫铜 B．低碳钢 C．陶瓷 D．合金钢 2. 有关超声加工的特点，错误的是（ B ）P193

A．特别适合于硬脆材料 B．生产率较高 C．超声机床结构简单 D．加工应力及变形小 3．加工透明光亮的玻璃制品，可以采用的工艺是（ D ）P193

A．激光 B．电解 C．电火花 D．超声加工 4．为了获得较大的振幅，设计制造变幅杆时，应使其长度等于（ B ）P196 A．2?/3 B．?/2 C．?/4 D．?/3 5．影响超声加工零件表面质量最显著的因素是（ D ）P200 A．变幅杆结构 B．系统共振频率 C．工具进给压力 D．磨料粒度 填空题

1. 超声加工变幅杆的形状有多种类型, 其中 阶梯形 变幅杆的性能最好。P195

判断改错题

1. 超声波加工时，指数形变幅杆可具有较大的振幅扩大倍数。P195 错。超声波加工时，阶梯形变幅杆可具有较大的振幅扩大倍数。

2. 在切削加工中，引入超声振动可以降低切削力，改善表面粗糙度。P203 对。 简答题

1. 超声加工系统的组成部分及作用。P194

答：超声加工系统主要由超声换能器、变幅杆及工具三部分构成。超声波换能器的作用是将高频电振动转变为机械振动。变幅杆的作用是将来自换能器的超声振幅由0.005 mm～0.01 mm放大至0.01 mm～0.1 mm,以便进行超声波加工。工具是变幅杆的负载,其结构尺寸、质量大小以及与变幅杆连接的好坏,对超声振动共振频率和超声波加工性能均有很大影响。

2. 简述超声加工原理及应用。P192

答：超声波加工是利用工具端面作超声频振荡，再将这种超声频振荡，通过磨料悬浮液传递到一定形状的工具头上，加工脆硬材料的一种成形方法。超声波加工时，在工件和工具之间注入液体（水或煤油等）和磨料混合的悬浮液，工具对工件保持一定的进给压力，并作高频振荡，频率为 16～30kHz，振幅为 0.01～

0.15mm。磨料在工具的超声振荡作用下，以极高的速度不断地撞击工件表面，使工件材料在瞬间高压下产生局部破碎。随着悬浮液的循环流动，使磨料不断得到更新，同时带走被粉碎下来的材料微粒。工具连续进给，工具的形状便被复制到工件上。

超声波加工的应用：成形加工、切割加工、复合加工、超声波焊接加工、超声波清洗。P201

3. 简述超声加工机床的组成部分及各部分作用。P193

答：超声波加工机床是由超声电源(超声发生器)、超声振动系统及加工机床本体三部分组成。 其各部分作用为：

超声波发生器：超声波发生器也称超声或超声频发生器，其作用是将50Hz的交流电转变为有一定功率输出的16 000Hz以上的超声高频电振荡，以提供工具端面往复振动和去除被加工材料的能量。

超声振动系统：超声振动系统的作用是把高频电能转变为机械能，使工具端面作高频率小振幅的振动，并将振幅扩大到一定范围(0.01~0.15mm)以进行加工。

磨料工作液及循环系统：对于简单的超声波加工装置，其磨料是靠人工输送和更换的，即在加工前将悬浮磨料的工作液浇注堆积在加工区，加工过程中定时抬起工具并补充磨料。也可利用小型离心泵使磨料悬浮液搅拌后注入加工间隙中去。对于较深的加工表面，应将工具定时抬起以利于磨料的更换和补充。大型超声波加工机床采用流量泵自动向加工区供给磨料悬浮液，且品质好，循环也好。

机床本体：超声波加工机床一般比较简单，机床本体就是把超声波发生器、超声波振动系统、磨料工作液及其循环系统、工具及工件按照所需要位置和运动组成一体。还包括支撑声学部件的机架及工作台、使工具以一定压力作用在工件上的进给机构及床体等部分。

第十章 电子束和离子束加工

名词解释

电子束曝光：

光刻加工：

离子镀膜:

单项选择题

1．加工弯孔、曲面，可以采用的工艺是（ ）

A．激光 B．电子束 C．等离子体 D 填空题

1．电子束、 加工均需在真空中进行。

2．利用电子束在磁场中偏转的原理可以加工 。P208 3．电子束光刻是利用 原理完成工件加工的。P209 4．电子束、离子束加工均需在 中进行。 判断改错题

1. 离子束加工是利用离子束的微观热效应实现工件加工的。

2. 电子束与离子束加工是用热效应进行工件材料蚀除的。 ．超声加工

第十章 电子束和离子束加工

名词解释

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，由入射电子和高分子材料相碰撞，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。P209

光刻加工：在硅等基体材料上涂覆光致抗蚀剂，然后用极限分辨率极高的能量束来通过掩模对光致抗蚀剂层进行曝光。经显影后，在光致抗蚀剂层上获得与掩模图形相同的及微细的几何图形，在利用刻蚀等方法，在工件材料上制造出微型结构。P209

离子镀膜: 是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或者反应物沉积在基片上成膜。P213 单项选择题

1．加工弯孔、曲面，可以采用的工艺是（ B ）

A．激光 B．电子束 C．等离子体 D．超声加工 填空题

1．电子束、 离子束 加工均需在真空中进行。 2．利用电子束在磁场中偏转的原理可以加工 斜孔 。P208 3．电子束光刻是利用 电子束曝光 原理完成工件加工的。P209 4．电子束、离子束加工均需在 真空 中进行。 判断改错题

1. 离子束加工是利用离子束的微观热效应实现工件加工的。

错。离子束加工是利用离子束的撞击效应、溅射效应和注入效应实现工件加工的。 2. 电子束与离子束加工是用热效应进行工件材料蚀除的。 错。电子束是用热效应进行工件材料蚀除的。

补充内容

名词解释

修光刃：金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃之间加过渡刃——修光刃的形式，以对加工表面起修光作用，获得好的加工表面质量。P34

单项选择题

1．下列加工方法中，材料平均去除率最高的方法是（ C ）

A. 电火花加工 B．超声加工 C．电解加工 D．电子束加工 2．在下列特种加工方法中，比较易于自动控制的是（ D ）

A．超声加工 B．电解磨削 C．电解加工 D．电火花加工

填空题

1．电加工中效率最高的方式是 电解 加工。

综合题

1. 电火花加工与电解加工在自动进给系统、所用电源及工作液等方面有何不同？

答：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好的。进给速度的大小与端面平衡间隙有直接关系（双曲线关系），而端面平衡间隙又直接影响到阴极的形状。在正常电解加工时，主要依照电流的大小来进行控制，但在电极开始进入或即将退出工件时，由于加工面积的变化，则不能依照电流的大小来控制。

电火花加工自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙的稳定，它是按照电极间隙蚀除特性曲线来工作的，它的进给速度不是均匀等速的。之所以形成这种不同的进给特性，主要是电解加工中存在平衡间隙，进给速度大，平衡间隙越小，工件的蚀除速度越高，在进给方向、端面上一般不宜短路；而电火花加工中不存在平衡间隙，进给速度稍大于蚀除速度，极易引起短路，所以必须调节进给速度以保证放电间隙。

电火花所用电源是脉冲电源，电解加工所用电源是直流电源。

电火花所用工作液是机油、煤油，电解加工工作液是电解质，如NaCL。

2. 试比较电火花加工、电解加工在进给系统、电源、工作液、生产率、加工精度及表面层质量方面

异同。

答：进给系统 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好的。进给速度的大小与端面平衡间隙有直接关系（双曲线关系），而端面平衡间隙又直接影响到阴极的形状。在正常电解加工时，主要依照电流的大小来进行控制，但在电极开始进入或即将退出工件时，由于加工面积的变化，则不能依照电流的大小来控制。

电火花加工自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙的稳定，它是按照电极间隙蚀除特性曲线来工作的，它的进给速度不是均匀等速的。之所以形成这种不同的进给特性，主要是电解加工中存在平衡间隙，进给速度大，平衡间隙越小，工件的蚀除速度越高，在进给方向、端面上一般不宜短路；而电火花加工中不存在平衡间隙，进给速度稍大于蚀除速度，极易引起短路，所以必须调节进给速度以保证放电间隙。

电源 电火花所用电源是脉冲电源，电解加工所用电源是直流电源。

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