精密加工与特种加工.docx

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精密加工与特种加工

第一阶段测试卷

考试科目:

《精密加工与特种加工》第一章至第三章（总分100分）

时间：

90分钟

__________学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、填空题（每空1分，共10分）

1、超精密加工对机床的基本要求是：

、高刚度、、高自动化。

2、微量切削加工中，由于材料晶粒的机械性能不同产生的的影响，使得材料纯度越高加工质量越好。

3、精密切削时被挤压的材料在刀具移过之后，工件加工表面形成隆起，称之为。

4、精密加工对环境条件的要求主要有、、空气洁净。

5、超硬磨料砂轮的修整包括和两个过程。

6、金刚石晶体主要的晶面指数有（100）晶面、、。

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）

1、金刚石刀具尖刃安装方便，磨损后需要立即重磨。

（）

2、超硬磨料砂轮可以磨削陶瓷但不能磨削铁类黑色金属。

（）

3、金刚石刀具常用来加工陶瓷、玻璃等硬脆材料。

（）

4、金刚石刀具方向选择不当，在切削力作用下，刀具可能产生解理劈开。

（）

5、金刚石刀具切削加工进给量对表面质量的影响很大程度上取决于刀具的几何形状。

（）

6、一般常用金刚石刀具加工硬质合金、铸铁等材料。

（）

7、金刚石刀具精密切削时，为获得高质量表面，一定要采用高的加工速度。

（）

8、多面镜可以用金刚石刀具进行车削。

（）

9、微量切削时，由于晶界段差的影响，晶粒越细工件表面质量越好。

（）

10、切削深度的分辨率是指切削厚度的稳定性。

（）

三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）

1、下列哪种方法不是金刚石晶体的定向方法。

A、人工目测B、激光定向C、X射线定向D、离心法

2、下列四个选项中，属于超硬磨料的是　　　。

A、白刚玉B、棕刚玉C、立方氮化硼D、碳化硼

3、下列哪个选项不是精密超精密机床上采用的导轨的结构形式。

A、空气静压导轨B、液体静压导轨C、气浮导轨D、滑动导轨

4、下列精度不属于当前精密加工精度范围的是。

A、1-0.1umB、0.01mmC、Ra0.01umD、Rmax0.2um

5、由于金刚石刀具材料很高，所以对机床动态精度及抗振性要求高。

A、硬度B、韧性C、脆性D、强度

6、金刚石刀具切削时多采用冷却润滑液，下列哪项不是其主要作用。

A、抑制积屑瘤B、降低温度C、减小摩擦D、生成钝化膜

7、下列选项中，不是精密机床上采用的主轴结构形式。

A、空气静压主轴B、莫氏主轴C、液体静压主轴D、磁浮主轴

8、微量切削中，下列不是提高加工表面质量，降低晶界段差的措施。

A、选择纯度较高材料B、细化晶粒C、选择杂质少的材料D、选择高硬度材料

9、下列选项材料中，常用作精密机床上采用的床身导轨材料。

A、花岗岩B、金刚石C、45钢D、高分子材料

10、研磨加工中，通常选用作研磨盘的材料是。

A、皮革B、铝C、金刚石D、陶瓷

11、金刚石刀具切削中，下列哪个选项不能作为冷却润滑液。

A、豆油+机油+煤油B、矿物油C、煤油+橄榄油D、NaCl溶液

12、下列不是金刚石刀具的磨损形式。

A、扩散磨损B、机械磨损C、破损D、碳化磨损

13、金刚石晶体不同晶面不同方向上的硬度不同，（111）晶面上有个磨削率峰值。

A、一个B、两个C、三个D、四个

14、精密机床上常采用的主轴的驱动方式是。

A、摩擦驱动B、滚珠丝杠驱动C、液压缸驱动D、内装式同轴电动机驱动

15、精切切削加工中，最小切入深度与因素关系最为密切。

A、刀具刃口半径B、刀尖半径C、刀具后角D、刀具前角

四、简答题（每小题7分，共49分）

1、简述精密磨削的磨削机理。

2、精密加工带来了哪些好处？

3、超硬磨料砂轮的修整方法有哪些？

4、精密机床主轴轴承的材料有什么要求？

有哪些常用材料？

5、超精密加工的主要相关技术有哪些？

6、下图为超精密机床上弹性变形式微量进给机构，简述它的工作原理。

7、精密导轨部件有哪几种结构形式？

说明各自优缺点。

五、论述题（每小题8分，共16分）

1、金刚石刀具有何特点？

2、超精密机床对进给驱动系统有何要求？

参考答案：

一、填空题（每空1分，共10分）

1、高精度、高稳定性

2、晶界段差

3、堆积

4、恒温、防振

5、整形、修锐

6、（110）晶面、（111）晶面

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）

1、√2、×3、×4、√5、√6、×7、×8、√9、√10、√

三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）

1、D2、C3、D4、B5、C6、D7、B8、D9、A10、B

11、D12、A13、C14、D15、A

四、简答题（每小题7分，共49分）

1、①微刃的微切削作用：

用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒微细破碎而产生微刃，微刃的微切削作用形成了低粗糙度表面；②微刃的等高切削作用：

微刃是砂轮精细修整形成的，因此分布在砂轮表面的同一深度上的微刃数很多，等高性好，从而使加工表面的残留高度极小；③微刃的滑挤、摩擦、抛光作用：

砂轮修整得到的微刃开始比较锐利，切削作用强，随着磨削时间的增加而逐渐钝化，同时，等高性得到改善，这时，切削作用减弱，滑挤、摩擦、抛光作用增强，磨削区的高温使金属软化，钝化微刃的滑擦和挤压将工件表面凸峰碾平，降低了表面粗糙度值。

2、①提高产品性能、质量、稳定性、可靠性；②促进产品小型化；③增强零件互换性，装配效率提高，有助于自动化生产。

3、超硬磨料砂轮的修整方法有车削法、磨削法、滚压挤轧法、喷射法（气压喷射法和液压喷射法）、电加工法（电解修整法和电火花修整法）、超声波振动修整法。

4、应考虑以下主要因素材料要求：

①耐磨损；②不易生锈腐蚀；③热膨胀系数小；④材料的稳定性好。

空气主轴和轴承的材料主要有：

①经表面氮化和低温稳定处理的38CrMoAl氮化钢；②不锈钢；③多孔石墨和轴承钢。

另外还有铟钢、花岗岩、微晶玻璃和陶瓷等。

5、超精密加工的主要相关技术：

精密加工机床；金刚石刀具；精密切削机理；稳定的加工环境；误差补偿技术；精密测量技术。

6、当通过加力机构对T型变形杆1加力时，它将产生弹性变形，由于弹性杆1的上端固定，所以它只能向下伸长，从而使刀架2上的弹性杆变形，又由于它的右端固定，所以只能向左边伸长，从而推动刀架2朝前实现微量进给。

通过调整施加力的大小来调整微位移量。

3为实际进给量的测量传感器。

7、主要有：

滚动导轨、液体静压导轨、空气静压导轨与气浮导轨。

①滚动导轨：

摩擦阻力小，移动比较灵敏，低速时运动平稳、无爬行，工作精度与滚动体的几何精度和尺寸一致性有关，但进一步提高其精度比较困难。

②液体静压导轨特点：

刚度高，承载能力大，直线运动精度高，运动平稳，无爬行现象等。

③空气静压导轨与气浮导轨特点：

高的直线运动精度和运动平稳性，摩擦力极小，热变形小，几乎不会磨损寿命高；但刚度比液体静压导轨低，承载较小。

五、论述题（每小题8分，共16分）

1、金刚石刀具特点：

硬度高，刚度大；金刚石刀具与其他物质亲和力小，摩擦系数小（除黑色金属外）；刃口可以刃磨的很锋利，且耐磨性高；导热性好，刀具热变形小，且适于高速切削等；刀刃无缺陷，能得到光滑镜面加工表面。

但是金刚石刀具在切削过程应适当冷却；不适宜切削黑色金属，易炭化；金刚石刀具很脆，对机床的动态精度及抗振性要求高；金刚石刀具价格昂贵，刃磨困难。

2、精密超精密机床对进给驱动系统要求是：

精微进给和粗进给分开；运动部分必须是低摩擦和高稳定度的；末级传动元件必须有很高的刚度；内部连接可靠，尽量采用材料整体结构或刚性连接；工艺性好，容易制造；具有好的动特性，即具有高的频响；能实现微进给的自动控制。

第二阶段测试卷

考试科目:

《精密加工与特种加工》第四章至第五章（总分100分）

时间：

90分钟

__________学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、填空题（每空1分，共10分）

1、电火花成形机床包括主机、、三大部分。

2、影响电火花加工表面粗糙度的主要因素有、。

3、电火花加工中影响材料去除量的因素主要有、电参数、和工作液。

4、电火花穿孔加工冲模时保证间隙的方法有直接配合法、、。

5、电火花加工为了减小工具损耗可以合理利用极性效应、、和选择合适的工具电极材料。

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）

1、电火花加工可以在抽真空中进行。

（）

2、电火花加工是非接触加工，所以加工后的工件表面无残余应力。

（）

3、电火花线切割工具电极常用的材料有黄铜丝和钼丝。

4、电火花加工的放电间隙必须保持恒定值。

（）

5、电火花加工也可以进行金属表面强化。

（）

6、电火花加工中，生产率与脉冲频率成正比，所以脉冲频率越高越好。

（）

7、电火花穿孔加工为了减小工具损耗对加工精度的影响，可采用工具贯穿工件来补偿。

（）

8、电火花机床的自动进给系统跟普通机床的自动进给系统原理上是一样的。

（）

9、电火花工作液循环采用强迫冲油容易实现但影响加工精度。

（）

10、电火花线切割常采用宽脉冲大电流进行加工。

（）

三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）

1、电火花线切割加工时，不能选用的工作液为。

A、乳化液B、去离子水C、NaCl溶液D、纯水

2、电火花加工中，不能独立形成和发生脉冲的电源是。

A、晶体管脉冲电源B、闸流管脉冲电源C、多回路脉冲电源D、RC脉冲电源

3、不能使用电火花穿孔成型加工的材料是。

A、陶瓷B、淬火钢C、硬质合金D、铜

4、下列哪个选项不是电火花工作液的作用。

A压缩放电通道B加速电极冷却C加速电蚀产物排除D导电作用

5、下列选项中，不是电火花加工间隙排屑常采用的措施。

A自然扩散B强迫冲油C工具定时抬起D化合沉淀

6、下列选项不属于线切割加工应用范围的是。

A、三维曲面加工B、切断C、焊接D、异形孔加工

7、电火花加工中存在吸附效应，它主要影响。

A、工件的可加工性B、表面粗糙度C、加工表面的变质层结构D、工具的损耗

8、电火花加工精密复杂型腔时多采用作为工具电极材料。

A、铜B、钢C、石墨D、铸铁

9、电火花加工中，工件采用正极性加工还是负极性加工，主要取决于。

A、脉冲宽度B、脉冲间隔C、工具材料D、工件材料

10、不能使用电火花线切割加工的材料是。

A、铝B、金刚石C、硬质合金D、45钢

11、电火花线切割加工，工具电极常用的材料有。

A、石墨钨B、钨钼C、石墨纯铜D、铜45钢

12、对电火花穿孔成型加工中自动进给调节系统的基本要求，下列哪项不是。

A、能实现微位移B、灵敏度高C、稳定性好D、速度范围调节广

13、下列不能用于电火花加工的是。

A、打标记B、表面刻字C、加工麻花钻头D、真空管内焊接

14、线切割加工单位时间电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为。

A、电流效率B、切割速度C、修整速度D、电流效率

15、一般来说，精密电火花加工时电极是。

A、低相对损耗B、高相对损耗C、零损耗D、负相对损耗

四、简答题。

（每小题7分，共35分）

1、什么是极性效应？

在电火花加工中应如何利用？

2、电火花加工的微观加工机理可以分为哪几个阶段？

3、电火花加工的电源输出应满足哪些要求？

4、简述说明电火花线切割的应用范围有哪些？

5、电火花型腔的加工工艺方法有哪些？

五、论述题（每小题8分，共16分）

1、采用电火花加工型腔模具时，在电极设计中，需考虑设计排气孔和冲油孔，为什么？

2、比较电火花线切割与穿孔成型加工有何异同？

六、编程题（每小题14分，共14分）

1、分别用3B指令和G代码格式编制下图零件的电火花线切割程序。

切割路线按A-B-C-D-E-F-A（图中单位为毫米）

参考答案：

一、填空题（每空1分，共10分）

1、电源箱、工作液循环过滤系统

2、单个脉冲能量、工件材料

3、极性效应、工件材料的热力学常数

4、修配冲头法、修配电极法

5、吸附效应、传热效应

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）

1、×2、×3、√4、×5、√6、×7、√8、×9、√10、×

三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）

1、C2、D3、A4、D5、D6、C7、D8、A9、A10、B

11、B12、A13、D14、B15、B

四、简答题（每小题7分，共35分）

1、在电火花加工时，两电极的材料都会受到不同程度的电蚀，即使是相同材料（如用钢电极加工钢）两电极的电蚀量也是不同的。

这种单纯由于正负极性不同而彼此电蚀量不同的现象。

在加工中，应选择正确的极性接法，使得工件去除的材料尽可能多，工具电蚀量尽可能的少，反应在实际中就是窄脉宽加工时采用正极性加工，即工件接正极；宽脉冲加工时采用负极性加工，即工件接负极。

2、电火花加工的微观加工机理可以分为：

极间介质的电离、击穿，形成放电通道；电极材料的熔化、气化热膨胀；电极材料的抛出；极间介质的消电离。

3、输出应满足如下要求：

要有较高的加工速度；加工过程要稳定；加工工艺范围广；工具损耗低；成本经济。

4、应用范围：

用于新产品试制；适合于各种冲模及其它模具；加工微细异形，复杂结构图形；加工直纹面；用于切断；加工贵重金属。

但不能加工盲孔和不通型腔。

5、电火花型腔加工的工艺方法有：

单电极平动法；多电极更换法；分解电极法。

五、论述题（每小题8分，共16分）

1、需考虑设计排气孔是因为电火花加工型腔时工作液高温裂解产生大量的气体，这些气体如果不及时排出，积累起来就会产生放炮或爆炸现象；考虑冲油孔是因为，型腔加工时电蚀产物的排除比较困难，会影响加工速度、加工稳定性和表面质量，需要在不易排屑的拐角、窄缝处开冲油孔，以便采用强迫循环将电蚀产物排出。

2、电火花线切割与穿孔成型加工相同之处：

放电蚀除机理相似；脉冲参数、电极材料等对工艺指标的影响基本类似。

不同之处是线切割：

不用制作成型电极；材料利用率高（切缝窄，尤其对贵重金属）；工具是电极丝，加工工艺参数范围较小（脉宽、平均电流等不能太大，属中精正极性加工）；工作液是水基工作液。

六、编程题（每小题14分，共14分）

1、3B程序：

B40000B0B40000GXL1（或者BBB40000GXL1）

B0B20000B20000GYL4（或者BBB20000GYL4）

B0B10000B10000GXNR2

B10000B0B20000GYSR4

B10000B0B10000GYNR1

B0B20000B20000GYL2（或者BBB40000GYL2）

G代码程序：

G01X40000Y0

G01X0Y-20000

GO3X-10000Y-10000I0J-10000

GO2X-20000Y0I-10000J0

G03X-10000Y10000I-10000J0

G01X0Y20000

第三阶段测试卷

考试科目:

《精密加工与特种加工》第六章至第十章（总分100分）

时间：

90分钟

__________学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、填空题（每空1分，共10分）

1、电解磨削是依靠和作用相结合进行加工的。

2、激光器主要包括工作物质（或激活物质）、、几部分。

3、超声振动系统主要由、振幅扩大棒（变幅杆）及组成。

4、影响激光打孔的主要因素有：

输出功率与照射时间、、焦点位置、激光的多次照射、光斑内的能量分布、等。

5、影响电解加工表面粗糙度的主要因素是。

6、双电层的存在，在正负电层之间产生金属和它的盐溶液之间的电位差，称为。

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）

1、电解磨削比纯机械磨削时，砂轮的磨损速度要快。

（）

2、电子束焊接可用于化学性能活泼金属及异种金属的焊接。

（）

3、电解加工可以用纯水作为工作液。

（）

4、超声加工当磨粒尺寸较小，工件材料硬度较大、超声振幅小时，表面粗糙度较好。

（）

5、电解液浓度越大，生产率越高，加工精度也越好。

（）

6、离子束加工是利用离子束对材料进行成型或改性的加工方法。

（）

7、电解加工时工件有时接正极，有时接负极。

（）

8、高压水射流切割可以用来切割金属。

（）

9、电子束加工是利用电能使电子束加速撞击到工件表面又转换成热能来蚀除材料的。

（）

10、使用氯化钠电解液的电解加工中，氯化钠成分不会损耗，不必经常添加补充。

（）

三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）

1、能通过透明体对真空管内部进行焊接的是。

A、电火花加工B、电化学加工C、激光加工D、离子束加工

2、激光打孔时激光束焦点的位置应安排在。

A、工件表面B、工件表面的下方C、工件表面的上面D、没有要求

3、下列加工方法中，利用束流轰击工件表面，在工件表面添加磷硼制作P/N结的是。

A、激光加工B、离子束加工C、超声加工D、电子束加工

4、下列加工方法，能够进行光刻加工的加工方法是。

A、电子束加工B、电解加工C、电火花加工D、超声加工

5、下列特种加工方法中，加工产物对环境有较大污染的是。

A、线切割加工B、电镀C、激光加工D、超声加工

6、下列选项中，作为电解液时加工杂散腐蚀较严重，加工精度较低。

A、NaCl液；B、NaNO3液C、NaClO3液D、NaWO4液

7、电流效率会出现大于100%的加工方法是。

A、电火花加工B、电解加工C、激光加工D、电子束加工

8、下列加工方法中需要在真空装置中进行的是。

A、电铸加工B、电火花加工C、电子束加工D、电镀加工

9、超声加工中，振幅放大倍数较小，频率稳定性好，制造容易的变幅杆是。

A、阶梯形B、指数形C、圆锥形D、圆柱形

10、下列选项中，哪个不是影响电解加工速度的重要因素。

A电流密度B电化学当量C电极间隙D工件的硬度。

11、下列选项中不是水射流切割的特点。

A、可加工各种异形B、绿色加工C、可切割金属D、需要真空装置

12、在NaCl电解液中加工钢件时，阴极发生的反应主要是。

A、析出氯气B、析出氢气C、产生沉淀D、析出氧气

13、能进行复杂的高精度空心或薄壁零件加工的是。

A、电火花加工；B、电铸加工C、超声加工D、离子束加工

14、下列四种工作液中，在电解加工中能够得到高的加工速度。

A、乳化液B、NaNO3溶液C、NaCl溶液D、NaClO溶液

15、对于电解加工中的阳极钝化现象，优点主要是。

A、提高了加工速度B、提高了表面质量C、减少工具损耗D、提高了加工精度

四、简答题（每小题7分，共49分）

1、简述激光加工的特点。

2、提高电解加工精度的途径有哪些？

3、分析电解加工实际生产中工具电极是否有损耗？

4、超声加工有哪些特点？

5、分析电铸加工的工艺过程。

6、电解加工中对电解液的基本要求是什么？

7、混气电解加工中，混入气体的作用是什么？

五、论述题（每小题8分，共16分）

1、比较电铸、电镀、涂镀和复合镀的工艺目的有何不同？

2、超声加工中，整个声学头在机床上的夹固支承应如何选择？

声学系统联接部分为何要紧密联接？

参考答案：

一、填空题（每空1分，共10分）

1、电解腐蚀、机械磨削

2、激光能源（或光泵）、谐振腔

3、换能器、工具

4、焦距与发散角、工件材料

5、金属材料的金相结构和热处理

6、（平衡）电极电位

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）

1、×2、√3、×4、√5、×6、√7、×8、√9、√10、√

三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）

1、C2、A3、B4、A5、B6、A7、B8、C9、C10、D

11、D12、B13、B14、C15、D

四、简答题（每小题7分，共49分）

1、激光加工的特点：

1）激光强度大，几乎可以加工任何材料；2）激光光斑可聚焦到很小，可用于精密微细加工；3）非接触加工，没有工具损耗，加工速度快，热影响区小，容易实现自动化；4）和电子束加工比较，装置简单；5）可通过透明体加工，对真空管内部焊接，对表面光泽或透明材料的加工，须预先进行色化或打毛；6）加工效率高。

2、提高电解加工精度的途径：

利用脉冲电流进行电解加工；采用小间隙加工；改进电解液，

采用钝化性电解液或在NaCl电解液中加入少量NaWO4等避免杂散腐蚀，以及采用低浓度电解液；利用混气电解加工。

3、电解加工中理论上工具电极没有损耗，阴极只析出氢气，工具不参加化学反应。

但实际生产中会出现一些损耗。

原因是当加工电流密度有时过大，或工具工件出现短路时，会引起火花放电，造成工具电极一定的损耗。

4、超声加工的特点：

（1）适合于加工各种硬脆材料，特别是某些不导电的非金属材料，例玻

璃、陶瓷、石英、硅、宝石、金刚石等；

（2）工具可用较软的材料，易做成复杂的形状。

工具工件相对运动简单，机床只须一个方向进给，机构简单；（3）加工时宏观切削力很小，不会引起变形、烧伤，表面粗糙度Ra值很小，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度的零件；（4）生产率较低。

5、首先是设计制作非金属原模或者金属原模；然后对原模表面进行净化；对非金属原模，进行导电化处理，对金属原模进行钝化处理；配制好电铸液进行电铸加工；对电铸件做衬背；再进行脱模处理；最后将电铸件清洗干净得到产品。

6、对电解液的基本要求是：

a.满足生产率要求；b.使工件表面有较高的加工精度和表面质量；c.为便于处理电解液，电解的阳极产物应为不溶物；d.应材料广泛，无毒不易燃，使用中性能稳定。

7、混入气体的作用：

1）增加电解液电阻率,减少杂散腐蚀；2）气泡起搅拌作用,电解液流场均匀电流密度分布均匀；3）混气电解使阴极工具设计简化。

五、论述题（每小题8分，共16分）

1、电铸工艺目的：

进行复制成型加工；

电镀工艺目的：

为了表面装饰或在工件表面镀防锈蚀层

涂镀工艺目的：

修复划伤的零件，增大工件尺寸，或改善零件表面物理机械性能；

复合镀：

工件表面镀耐磨层或制作磨具。

2、作为夹固支承在机床上的支撑点，固定换能器、变幅杆或整个振动系统时应选择在振幅为零的波节点，因为在振动过程中的波节处不振动，不会将振动能量传动机床上去。

整个振动系统的联接部分应接触紧密，否则超声波传递过程中将损失很大能量。

在螺纹联接处应涂以凡士林油，绝不可存在空气间隙，因为超声波通过空气时很快衰减。