发布时间 : 星期六 文章特种加工习题答案更新完毕开始阅读3b3e5c819cc3d5bbfd0a79563c1ec5da50e2d6d2
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） ……
第五章 激光打印
1．激光为什么比普通光有更大的加工瞬时能量和功率密度为什么称它为“激”光
答：因为激光器可在较长时间吸收、积聚某一波长光的能量，然后在很短的时间内放出，并且通过光学透镜将大面积光通道上的激光束聚焦在很小的焦点上，经过时间上和空间上的两次能量集中，所以能达到很大的瞬时能量和功率密度。
其所以称之为”激光”，是因为激光器中的工作物质吸收某一波长的光能，达到粒子数反转之后，再受到这一波长的光照后，就会瞬时受激，产生跃迁，并发出与此波长相同的激光。 2．试述激光加工的能量转换过程，即如何从电能具体转换为光能又转化为热能来蚀除材料的 答：固体激光器一般都用亮度很高的氙灯将电能转变为光能，使激光器内的工作物质如红宝石中的铬离子，钕玻璃或钕钇铝石榴石（YAG）中的钕离子吸收光能，达到粒子数反转状态，经触发而产生功率密度很大的强激光，照射到工件上的光能转换为热能，使材料气化而蚀除材料。 3．固体、气体等不同激光器的能量转换过程是否相同如不相同，则具体有何不同
答：并不完全相同。固体激光器有由电能点燃氙灯等强光源（光泵），将电能转换为能使激光器吸收的一般光，到一定程度后发出激光。而气体激光器则直接由电激励激光物质，例如二氧化碳分子，使之连续产生激光。
4．不同波长的红外线、红光、绿光、紫光、紫外线，光能转换为热能的效率有何不同
答：不同波长、频率的光所含的能量E=hv，其中v为光的频率，h为普朗克常数。可见光所含的能量和其频率成正比。但照射到物体上后光能转换成热能的大小，即光能转换的频率，却随波长（频率）和物体对该光波的吸收率不同而不同。例如红光或红外线照射到人体皮肤上，人们感觉到远比绿光、紫光更温暖，因为皮肤吸收红光的效率远比其他光波为高。同样激光打孔、切割时，影响光能转换为热能效率的因素，除材料对该光波的吸收率外，还有反射率也起很大作用，因此很难加工反射率很高的光洁镜面。
5．从激光产生的原理来思考、分析，它以后如何被逐步应用于精密测量、加工、表面热处理，甚至激光信息存储、激光通信、激光电视、激光计算机等技术领域的这些应用的共同技术基础是什么可以从中获得哪些启迪
答：激光之所以能广泛应用于上述高新技术中，主要是基于它的一系列固有的特点，例如单色性、相干性、方向性极好，瞬时功率、能量密度极大等技术基础。
以激光通信为例，由于光的频率高、波长短、发射角小，故具有下列优点：
（1）信息容量大，传送路数多。因为信息容量和信息道的带宽成正比。带宽愈宽容量愈大。光波的频率极高，约可容纳100亿个通话线路；若每个电视台占用10MHZ带宽，则可同时播送1000万套电视节目而互不干扰。这是过去任何一种通信系统所不能达到的巨大通信容量。
（2）通信距离远，保密性能好。由天线发射的波束，其发散角和λ∕D成正比（λ为波长，D为天线直径）。所以波长愈短，天线愈大，发射就愈小。例如，对于波长为1 m的光波，若用直径20cm的透镜（就是激光的发射天线），那么发射角就只是，而对于微波来说，即使使用庞大的天线，发射角仍有几度。由于激光束发射角很小，能量集中在狭小的范围内，以此可以把信息传送到很远的距离。这对空间通信、宇宙通信有重要的意义。激光束不仅发射角小，而且可以采用不可见光，因此敌人不易从中截获，保密性能好。
（3）结构轻便，设备经济。由于激光的发散角小，方向性好，光通信所需的发射天线和接收天线都可以做得很小。一般天线直径为几十厘米，重量不过几公斤。而功能类似的微波天线，重量以十吨、百吨计。
激光电视与普通电视相比，后者存在着屏幕小，亮度低，设备庞大等缺点。 而激光电视则：
（1）摄像时无需外部照明，免除了庞大的照明设备，因而轻便、激动，还可以拍摄完全处于黑暗中的景物。以其狭窄的光束迅速扫描，即使在黑暗中也难于觉察。若采用不可见的紫外光或红外光，则肉眼根本无法发现，保密性极高。
（2）激光摄像无需成像光学系统。物体不管多远，都在焦点上。其有效范围仅受短距离的视觉和长距离的信号功率的限制。至于显示过程，在普通电视中，传递的电视图象显示在显象管的荧光屏上。而在激光电视中，图象可以通过显示器在普通的电影屏幕上。由于激光具有很高的亮度，所以激光电视图象的亮度很高，可以在白天普通的房子里观看，不需要暗室设备。
（3）激光显示不需要在真空条件下工作，显示图象的屏幕单独摆在大气空间，这样电视图象就
可以放得很大。根据现有水平，图象面积可达3×4m 甚至更大。看电视和看电影一样。这是激光电视的一个重要特色。由于激光束很平行，激光显示的清晰度可以做得比较高。由于激光的颜色很纯，因而所显示图象色彩鲜艳。
以上给人的启迪是：任何一种物理化学现象，只要有它一定的与众不同的特点，就有可能发展成为一种有用的新技术，所谓天生其物，皆有其用。
第六章 电子束和离子束加工
1．电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同
答：二者在原理上的相同点是基于带电粒子于真空中在电磁场的加速、控制作用下，对工件进行撞击而进行加工。
其不同处在于电子束加工加速转换成电能，在撞击工件时动能转换成热能使金属熔化、气化而被蚀除。而离子束加工是电能使质量较大的正离子加速后，打到工件表面，是靠机械撞击能量使工件表面的原子层变形，破坏或切除分离，并不发热。在工艺上：有离子刻蚀、渐射沉积、离子镀、离子注入（表面改性）等多种形式，而不象电子束加工，有打孔、切割、焊接、热处理等形式。 2．电子束加工、离子束加工和激光加工相比各自的使用范围如何三者各有什么优缺点 答：三者都适用于精密，微细加工，但电子束、离子束需在真空中进行，因此加工表面不会被氧化、污染，特别适合于“清洁”，“洁净”加工。离子束主要用于精微“表面工程”，激光因可在空气中加工，不受空间结构的限制，故也适用于大型工件的切割，热处理等工艺。 3．电子束、离子束、激光束三者相比，哪种束流和相应的加工工艺能聚焦得更细最细的 焦点直径大约是多少
答：激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长。波长为 m的红色激光，聚焦的光斑直径很难小于1 m，因为聚焦透镜有像差等误差。二氧化碳气体激光器发光 m的红外激光，其焦点光斑直径更大。波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点，常用于精密、微细加工。电子束最佳时可获得 m的聚焦直径。可用于制作大规模集成电路的光刻。如果用波长很短的X光射线（波长为10-9-10-10，即），可得到 m左右的聚焦直径。
4．电子束加工装置和示波器、电视机的原理有何异同之处
答：它们都有一个电子枪用来发射电子，使电子奔向高电压的正极，而后再用线圈（电磁透镜）进行聚焦，用电场进行偏转，控制扫描出图形来。只不过电子束加工装置的功率较大，而示波器、电视机的功率较小而已。彩色电视机因有红、蓝、黄三种基本色，故需有三个电子枪，结构和控制更为复杂。
第七章 超声加工
1．超声加工时的进给系统有何特点
答：超声加工时的进给系统是靠重锤通过杠杆使工具轻轻压在工件上，靠轻微的压力使工具端面和磨粒与工件表面接触，工件表面去掉多少，进给多少，是悬浮式的柔性进给系统，而不是刚性的进给系统实现的，它与机械加工和电火花加工的进给系统不一样。
2．一共振频率为25KHZ的磁致伸缩型超声清洗器，底面中心点的最大振幅为，试计算该点最大速度和最大加速度。它是重力加速度g的多少倍 如果是共振频率为50KHZ的压电陶瓷型超声清洗器，
底面中心点的最大振幅为，则最大速度和加速度又是多少
答：按教材中超声振动时的最大速度Vmax和最大加速度amax计算公式
Vmax=wA=2πfA=2π×25000×=s=s，
amax=w A=4π ×25000 ×=×106mm/s =246740m/s ， 是地心加速度g=s 的25000倍。
如果共振频率增加为一倍f=50KHZ，振幅减小成一半A=，则 Vmax=×2/2=s，
amax=246740×4/2=493480m/s ， 是地心加速度g的5000倍。
3．试判断超声加工时：（1）工具整体在作超声振动；（2）只有工具端面在作超声振动；（3）工具各个横截面都在作超声振动，单个截面同一时间的振幅并不一样；（4）工具各个横截面依次都在作“原地踏步”式的振动。以上各点，哪种说法最确切有无更确切的说法
答：以上说法中，（3）比较确切，超声波在工具（变幅杆）内传递时，各个横截面都在作超声振动，单个截面在同一时间的振幅不一样，有的截面始终为零（如固定超声系统的驻波点），有的有时振幅最大，如工具端面的加工点。 最确切的说法是，应按教材中的超声波在固体中的传播过程，各质点都在传播方向上振动，但传到端面后波在反射，两者的合成运动才是各质点的实际运动。 4．超声波为什么能“强化”工艺过程，试举出几种超声波在工业、农业或其他行业中的应用。 答：超声波因具有较大的瞬时速度，尤其是瞬时加速度，故可用作强化工艺过程。如工业中的粉碎（使物质颗粒细化）、乳化。在农业上可用强超声处理种子优化品种，在医学上可用强超声波击碎人体内的肾结石、胆结石等等。
第八章 快速成型加工
1．快速成型的工艺原理与常规加工工艺有何不同具有什么优点
答：快速成型在工艺原理上是“增材法”，与切削加工、电火花蚀除、电化学阳极溶解等“减材法”不同。其特点是整个工艺过程建立在激光（断层）扫描、数控技术、计算机CAD技术，高分子材料等高科技基础之上，因此工艺先进、柔性好、生产周期短。 2．试对常用的快速成型工艺作一优缺点比较。 答：下表是4种快速成形工艺的综合比较。
几种最常用的快速成形工艺优缺点比较
有关指标 工艺精度 表面质量 材料价格 材料利用率 运行成本 生产效率 设备费用 市场占有率 % 液相固化SL法 好 优 较贵 接近100% 较高 高 较贵 70 粉末烧结SLS法 一般 一般 较贵 接近100% 较高 一般 较贵 10 纸片叠层LOM法 一般 较差 较便宜 较差 较低 高 较便宜 7 熔丝堆积FDM法 较差 较差 较贵 接近 较低 一般 较便宜 6
第九章 其它特种加工
1．试列表归纳、比较本章中各种特种加工方法的优缺点和适用范围。 答：
加工方法 优点 缺点 适用范围
化学铣削加工 可大面积多工件同时加工 不易加工深孔，型孔 航空航天零件减薄，去毛刺 光化学腐蚀加工 可刻蚀精度的文字图案 刻蚀深度有限 用于相片制版，刻蚀精细的网孔图案 等离子体加工 可高速切割难加工材料 切割精度较差，割缝较宽 切割，下料各种难加工金属 挤压研磨 可去除内(外)表面的毛刺 只是表面加工，
和改善表面质量 不能改变尺寸
表面光整加工 可对任何材料切割下料， 切缝较宽，尺寸精度较差 适用于石材、钢筋、水泥板 水射流切割加工 速度高，无毛刺，无残余应力 等切削
磁性磨料研磨 可无应力表面光整加工 去除量小，生产率较低 精密零件的表面光整加工
2．如何能提高化学刻蚀加工和光化学腐蚀加工的精密度（分辨率） 答：在腐蚀液中加入保护剂等添加剂，以减小“钻蚀”，详见教材有关章节。
3．从水滴穿石到水射流切割工艺的实用化，在思想上有何启迪要具体逐步解决什么技术关键问题 答：滴水穿石因能量密度较小，所以只能靠长年累月时间才能穿石。要提高穿石的速度，水射流切割技术中应使超高的水由小孔中喷出，尤其是水中混有细小磨料颗粒高速撞击工件表面，更能提高单位面积上的能量密度和切割速度。当然喷嘴的材料小孔的加工也是关键问题。
4．人们日常工作和日常生活中，有哪些物品、商品（包括工艺美术品等），是由本书所述的 特种加工方法制造的
答：很多家电的外壳、内部构件，如电视机、照相机、洗衣机等的模具都是由电火花、线切割等很多方法制造的。汽车、门窗、建筑用的铝材型品都是电火花、线切割加工的拉伸、挤压模具，又经过挤压抛光后拉制的。有些金黄色的手表壳、手链都是离子镀覆的氮化钛。有些太阳眼镜是离子镀覆的反光层。 珍珠项链等采用超声钻孔，金银首饰厂用超声清洗首饰。电动剃须刀的网罩是电铸的产物，手表中宝石轴承小孔都是经过激光打孔而后又用超声研磨的。诸如此类，不胜枚举。