电火花下切割加工技术论文
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电火花下切割加工技术论文
电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛,特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备,在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。我为大家整理的电火花加工技术论文,希望你们喜欢。
电火花加工技术论文篇一
浅谈电火花线切割加工工艺
摘要:文章针对电火花线切割加工的工艺及对工件材料的预处理、穿丝孔的加工进行了分析,明确了线切割加工前工件的预处理方法,对实际工件的线切割加工路线设计起到了指导作用。
关键词:退磁处理;预处理;穿丝孔;线切割;电火花加工
中图分类号:TG661文献标识码:A文章编号:1009-2374(2014)22-0131-02电火花加工是利用能量密度很高的电火花,使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工是电火花加工中的一种,利用金属丝做线状电极,对工件进行切割。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。
1工件材料的预处理
锻造和淬火的工件材料在加工前需要进行预处理。锻打的淬火后的材料会有不同的残余应力。在大面积去除切割和切断加工中,由于残余应力的相对平衡受到破坏,在加工过程中应力会释放,从而导致工件变形,达不到尺寸精度要求。淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此这样的材料 切割加工前,一般应进行低温回火处理。
经过热处理的工件,需将工件上电极丝起割处的热处理残余物、氧化皮和锈斑清除。因为这些残余物不导电,电极丝极容易产生断丝、烧丝或者使工件表面出现深痕,严重时使电极丝离开加工轨迹,造成工件报废。若工件需要机械加工的方法(如车削、铣削等)加工外形及定位面,应注意棱边倒角,孔口倒角。以磨削加工定位面,需对工件材料进行消磁处理。
2穿丝孔的加工
穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点,同时也是程序执行的起点,一般选在工件上的基准点处。
2.1穿丝孔(又称工艺孔)的作用
(1)用于加工凹模。凹模类封闭工件在切割前必须具有穿丝孔,以保证工件的完整性。(2)减小凸模加工中的变形量,防止因材料变形而发生夹丝、断丝现象。(3)作为定位基准,保证被加工部位与其他部位的位置精度。对于前两个作用来说,穿丝孔的加工精度要求不需过高。但是对于第三个作用来说,就必须考虑其加工精度。
2.2穿丝孔的位置
穿丝孔的轮廓和加工零件轮廓的最小距离与工件的厚度有关。工件越厚,则最小距离越大,一般不小于3mm。对于凸模类、凹模类工件,穿丝孔轮廓到工件的加工轮廓的最短距离?3mm。对于凸模类工件,为减小变形,工件的加工轮廓到坯料侧面的距离?5mm,工件的加工轮廓到坯料尖角处的距离?8mm。线切割加工用的坯料在热处理时,表面冷却快,内部冷却慢,形成热处理后坯料的金相组织不一致,产生内应力,并且越靠近边角处,应力变化越大。所以,线切割的图形轮廓应尽量避开坯料边角处,避免变形影响工件精度,一般让出8~10mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。
选取穿丝孔时,应遵循以下原则:
加工凹模(型孔类工件):(1)小的型孔切割,穿丝孔设在型孔中心。在切割中、小孔形凹模类工件时,穿丝孔应选在凹型的中心位置最为方便。因为这样既能使穿丝孔的加工位置准确,又能便于控制坐标轨迹的计算。(2)大的型孔切割(或凸型工件),穿丝孔设在靠近加工轨迹的边角处或者已知坐标尺寸的交点上,以便简化运算过程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件,穿丝孔不宜选择凹型的中心,因为这样将使无用行程的切割路径较长。所以此类切割一般选择起割点附近为好。(3)多型孔切割,每个型孔都有各自独立的穿丝孔。
加工凸模(轮廓类工件):(1)凸型工件(或大的型孔)切割,穿丝孔在靠近加工轨迹的边角处,即起割点附近。穿丝孔的位置可选在加工图形的拐角附近,以便简化编程运算,缩短切入时的切割行程。(2)封闭式切割,而非开放式切割,否则破坏残余内应力的平衡状态,引起变形。如图1(a)所示,许多模具制造者在切割凸模类外轮廓工件时,常常直接从材料的侧面切入,在切入处产生缺口,残余应力从缺口处向外释放,容易使凸模变形。为了避免变形,在淬火前先在模坯上打出穿丝孔,孔径为3~10mm,工件淬火后从模坯内部对凸模进行封闭式切割。(3)由外向内切割。如图1(b)所示,对于零件,特别是凸模类工件,切割方向可采用由外向内切割。切割方向应该有利于保证工件在切割过程中的刚度以及避开应力变形影响。采用由外向内切割方式,即先切割远离装夹部位的加工轨迹,再切割靠近装夹部位的加工轨迹。如果采用由内向外切割,坯料与工件的主要连接部位被太早地割离,剩余的材料被夹持部位少,工件刚性大大降低,极易产生变形,从而影响加工精度。
(a)封闭式切割(b)由外向内切割
在选择穿丝孔位置时,还应该注意以下问题:(1)孔可能打歪。如图2,如果穿丝孔的轮廓和工件的加工轮廓的最小距离过小,则有可能导致工件报废。反之如果穿丝孔与工件的加工轨迹的最小距离过大,则会增加切割行程。(2)清理毛刺。穿丝孔加工完成后,和工件一样需要预处理,需要清理毛刺,以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。
(a)穿丝孔与加工轨迹太近(b)穿丝孔与加工轨迹太远
2.3穿丝孔的尺寸
为了加工容易,穿丝孔的直径不宜过小或过大,一般选择3~10mm。孔径最好选整数值,以便简化用其作为加工基准的运算。
如果因为零件加工轮廓等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小,那么在打穿丝孔时要很小心,尽量避免打歪或者尽可能减小穿丝孔的深度。如图3所示,图a直接用电火花打孔机打孔,操作较困难;图b是在不影响使用的情况下,设计先将底部铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度,从而降低打孔的难度。这种方法在加工注塑模的推杆孔等零件时常常应用。
2.4穿丝孔的制造
穿丝孔可以用铣床、钻床进行铣削、钻削加工淬火前的工件,也可以用电火花穿孔机电火花加工孔径小、硬度大、淬火后的工件。
穿丝孔作为加工基准时,它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿丝孔要用钻、铣、镗、铰等较精密的机械加工方法,并在具有较精密坐标工作台的机床上加工,以保证其位置精度和尺寸精度。
当材料余量很小时,使穿丝孔的尺寸受到限制而无法用机械方法加工时,可用电火花高速打孔机加工。加工出的穿丝孔直径一般为¢0.5~¢3mm,深径比可达20以上。
3结语
通过对工件材料的预处理和穿丝孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析,明确了线切割加工前工件的预处理方法,指导了实际工件的线切割加工路径要素设置。
参考文献
[1]?高速走丝线切割机床操作与实例[M].北京:国防工业出版社,2010.
[2]?王敏.探析项目教学法在模具钳工教学中的应用[J].现代交际,2013,(3).
[3]?特种加工技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.
作者简介:梁天宇(1978―),女,吉林四平人,大连职业技术学院讲师,硕士,研究方向:冲压模具、压铸模具、电加工技术等。
电火花加工技术论文篇二
电火花线切割加工参数分析
[摘要]电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛,特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备,在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。本文是通过总结实践经验,重点分析了电参数与非电参数的调整与设置,从而达到更为合理的加工质量。
[关键词] 质量 电参数 非电参数
电加工又称电火花加工,也有称为电脉冲加工的,它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同,在加工过程中,工具和工件不接触,而是靠工具和工件之间的脉冲性火花放电,产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花,所以称为电火花加工。在加工过程中影响工件加工质量的因素有很多,其中加工参数是影响加工质量的主要因素,下面我主要从电参数和非电参数两个主要方面为大家进行分析:
一、电参数
电参数主要包括:脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、短路峰值电流、放电波形、加工极性 、进给速度 。 1、脉冲宽度Ti的影响,增加脉冲宽度,切割速度提高,表面粗糙度变差。(增加脉冲宽度,则单脉冲放电能量增加,当Ti>40?s,加工速度增加不多,而电极丝损耗却增大)。[通常Ti为1~60?s,脉冲 率为10~100KHz]
2、脉冲间隔To的影响,减小脉冲间隔,切割速度提高,表面粗糙度稍有增大,但太小,放电产物来不及排除,间隙间不能充分消除电离,未回复绝缘状态,易造成烧伤工件或断丝。 [一般To=4~8Ti,工件增厚,to增加] 脉间为脉宽的5~9倍,短路电流随脉宽量大小的变化而变化,切割越厚,脉间倍 越大,300mm以上达9倍; 3、开路电压Ui的影响,开路电压峰值提高,加工电流增大,切割速度提高,表面粗糙度差(高电压使加工间隙变大,有利于放电产物排除,提高加工稳定性和脉冲利用率,但造成电极丝振动,降低加工精度,加大电极丝损耗),电压:一般金属为1H,只有半导体材料或多次切割小电流时可为2H;
4、短路峰值电流Is的影响,增加短路峰值电流,切割速度提高,表面粗糙度会变差,(短路峰值电流大,相应的加工电流大,脉冲能量大,放电痕变大,且电极丝损耗大,从而使加工精度降低。
(一般情况下,Is<40A,平均加工电流I<5A);
5、放电波形的影响,电压波形前沿上升较缓,电极丝损耗较小,但不利于脉冲宽度变窄,波形不易形成,降低切割速度。
6、加工极性的影响,线切割加工因脉冲宽度较窄,所以用正极加工,即工件接正极,电极丝接负极,(选用正脉冲波),反接会降低切割速度甚至不能进行切割,并且电极丝损耗大。
二、非电参数
非电参数主要包括:机械传动精度 、电极丝及其走丝速度 、工件厚度的影响 、工件材料的影响 、工作液的影响 、导轮参数及位置对锥度加工精度 ;
1、机械传动精度的影响,传动精度高,加工效果好;
坐标工作台传动精度的影响,坐标工作台传动精度很大程度上决定线切割的尺寸加工精度,其主要取决于四个因素:
(1)传动机构部件的精度(丝杆、螺母、齿轮、蜗杆、导轨等);
(2)配合间隙(丝杆副、齿轮副、蜗轮副及键等的配合间隙);
装配精度(主要是丝杆与螺母的三线对中,齿轮的均匀配合涡轮蜗杆的吻合相切,纵横向两拖板的丝杆与导轨的平行度两拖板导轨间的垂直度);
(3)机床工作环境(温度、湿度、防尘、震动等)。坐标工作台传动精度差,移动的浮动量就大,导致放电间隙经常发生短路或开路现象,使加工不稳定,常在加工表面留下放电痕迹,甚至出现锯齿状条痕,加工精度和表面粗糙度差。同时脉冲利用率低,降低加工速度,严重时造成断丝。
2、 走丝机构传动精度的影响,电极丝在放电加工区域移动的平稳程度,取决于走丝机构的传动精度,走丝不平稳、速度不均匀,影响加工效果和丝的使用寿命,走丝速度越快,对加工的影响越大。
电极丝运动位置由导轮决定,主要由三方面造成:
(1)导轮有径向跳动或轴向窜动,导致电极丝振动,振幅与导轮跳动或窜动正相关。实际上,上下导轮的跳动(窜动)可能同时存在的,运动相对复杂,但可以从工件的上下锥度来判断导轮是否有跳动,是哪一个导轮或什么方向上跳动大(在电极丝切割方向里侧的工件对应尺寸较小一端的导轮在跳动或跳动幅度更大,同理,在电极丝切割方向外侧对应尺寸(较小)一端的导轮在跳动或跳动幅度(更大),导轮有轴向窜动时也有类似的后果。
(2)导轮的V形槽的圆角半径因磨损超过电极丝时,将不能保证电极丝 位置,通常磨损是不对称的,磨损越深,抖动越大;两导轮轴线不平行,或V形槽的不在同一平面内,电极丝运动时不是靠在同一侧面上,使电极丝正反方向不是靠在同一侧面上,加工平面上产生反向条纹。V形槽磨损主要原因有:电极丝高速正反方向运动;导轮轴承安装不灵活,密封不好,运动阻力大;反向时,导轮不能立即跟随反向;放电产物硬度高;
(3)储丝筒振动,引起电极丝振动,要保证储丝筒同心度。
3、电极丝及其走丝速度的影响
(1)电极丝材料的影响,常用电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼丝,常用规格为Ф0.10~0.30mm.
(2)电极丝直径的影响,电极丝直径小,则承受电流小,切缝窄,不利于排屑和稳定加工,切割速度低;电极丝直径过大,切缝大,熔蚀量大,切割阻力相应加大,不利于提高速度,因此,电极丝直径要适中。最常用为Ф0.12~0.18mm。
(3)电极丝上丝,紧丝的影响,电极丝上丝,紧丝的好坏直接影响电极丝的张力。电极丝过松,抖动大;过紧,张力大,振动小,放电效率相对高,可提高速度,但易断丝。
(4)走丝速度的影响,走丝速度高,则电极丝热应力小,减少断丝和短路的几率,可相应提高切割速度,但电极丝抖动大,对导轮的V形槽磨损大,影响切割精度,电极丝寿命减短。
4、工件厚度的影响,工件的切割厚度薄,有利于排屑和消电离,加工稳定性好,但工件太薄,放电脉冲利用率低,效率低,且电极丝易产生抖动,影响精度;工件厚,工作液,难于进入和充满放电间隙,排屑差,易发生短路,影响精度,加工稳定性差,降低切割速度;但电极丝抖动小,又有利于提高加工速度和精度。因此注意根据工件厚度选择脉冲间隔和脉冲宽度。
5、工件材料的影响,工件材料不同,其熔点, 汽化点,热导率不同,切割速度不同。
6、工作液的影响,增大工作液压力和流速,排除蚀除物容易;过高,会引起电极丝的振动;过低不利于排屑,易短路,不能及时带走熔蚀热,烧伤工件,发生断丝等。维持层流(直线流动)为限。
7、导轮参数及位置对锥度加工精度的影响
在锥度加工时,导轮参数及导轮相对工件的位置对加工精度会产生直接的影响(切入位置偏差)。包括:上下导轮的距离(Z轴高度),用Hc-c表示;下导轮中心到工件底面的距离,Hb表示;工件厚度;导轮半径R。
作者简介:张东伟,男,汉族,吉林白城人,2009年毕业于太原科技大学材料成型专业,工学学士,助理讲师。
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1数控系统的参数是经过一系列试验、调整而获得的重要数据。参数通常是存放在由电池供电保持的RAM中。不同系统其参数不同,但参数的类别和个数都非常多,有些参数是机床制造厂设定,有些参数是机床厂家和用户均可设定的。用户在使用的过程中,通过参数的设定来实现对伺服驱动、加工条件、机床坐标、操作功能、数据传输等方面的设定和调用。如果参数设定错误,将对机床及数控系统的运行产生不良影响。
2.产生参数故障的原因
数控机床在使用过程中,会产生参数故障,主要原因有:
(1)数控系统后备电池失效。后备电池失效将导致全部参数丢失,因此在机床正常工作时,如发现显示器上有电池电压低的报警显示,应在一周内严格按系统生产厂操作步骤的要求,更换符合系统要求的电池。机床长期停用,最容易出现后备电池失效的现象,应定期为机床通电空运行一段时间,这样不但有利于后备电池使用寿命的延长和及时发现后备电池是否失效,而且对机床数控系统、机械系统等整个系统使用寿命的延长有很大的益处。
(2)操作者的误操作。由于误操作,有时将全部参数消除,有时将个别参数改变。为避免出现这类情况,应对操作者加强岗前、岗中的技术培训,制定可行的操作规程并严格执行。
(3)机床在DNC状态下加工工件,或进行数据通信过程中,电网瞬间停电会导致参数丢失。
3.参数的恢复方法
由于数控机床所配的数控系统种类繁多,参数恢复的方法也因系统而异,即使是对同一厂家的产品,也因系列不同而有所差别。以数控铣床使用较多的FANUC 0系统为例介绍参数恢复的方法。
FANUC 0系统参数主要有在参数栏目下的数控参数及在诊断栏目下的PMC参数两大部分。当参数出现问题时,可采用以下三种方法中的一种来恢复:
(1)对照随机资料参数表的硬拷贝,逐个检查机床的参数。用复制的方法来恢复不一致的机床参数。这种方式不需要外部设备,但效率低且容易出错。
(2)利用FANUC公司专用的输人/输出设备。如读带机、FAUNC卡带及FANUC PPR(包括打孔机、打印机及读带机的一体化输入/输出装置〕。因FAUNC外部输入/输出设备功能单一、利用率低,随着计算机的普及,购买数控机床时选购FAUNC输入/输出设备的厂家已越来越少。
(3)利用计算机和数控机床的DNC功能,通过DNC软件进行参数输入。这种方式因其效率高、操作简单,输入参数的出错率非常低而受到用户的欢迎。采用这种方法对一台数控机床参数的全面恢复时间,从工作准备到工作结束时间一般不足10min,比采用其他方式要快得多。
4.用DNC法恢复参数的具体过程
以FANUC 0系统为例,当数控机床出现参数丢失或异常后,首先将显示器上显示的报警号记录下来,确认是参数丢失问题后,按照关机顺序关闭机床总电源。关闭用于DNC通信的计算机电源后,将串行通信电缆分别连接到计算机和数控机床的RS-232C串行通信接口上。操作计算机进人通信软件主画面,设置通信协议参数,如所用计算机通信口、数据位、数据停止位、波特率、奇偶校验位等。通信协议参数的设置应与机床数控系统通信参数的设置 一致,否则不能正常通信。进人通信软件的数据输出功能菜单,将以前读出备份的数控机床参数文件作为待输出的文件调人,按回车键后等待机床侧数据输人操作。
数控机床侧的操作步骤如下:
(1)打开机床总电源开关。(2)不要释放急停按钮。(3)打开程序保护锁。(4)将模式开关置于EDIT状态。 (5)按功能键DGNoS/PARAM出现参数设定画面,将pwe设定为1并设定下列通信参数:ISO=1,I/O=0,No2.0=1,No2.7=0,No552=10,No250=10,No251=10
(6)手工输人No900及其后的特殊参数。输入No900参数后,显示器出现OOOP/S报警,此时不用去管它。接着输入No901参数后,出现下列信息:
YOU SET No901#01,THIS PARAMETR DESTROY NEXT FILE IN MEMORY FROM FILE 0001 TO 0015,NOW NECESSARY,TO CLEAR THESE FILE,WHICH DO YOU WANT?
"DELE":CLEAR THESE FILE;
"CAN":CANCEL
PLEASE KEY-IN "DELT"OR"CAN" 按显示器下方对应的DELE按键,重新显示参数画面,依次键入其后的特殊参数后,关闭数控电源5min后重新开机。
(7)按显示器下方的的PARAM键。
(8)按INPUT键,这时NC参数输人开始,几分钟后NC参数输人结束。
(9)的再输入PMC参数,操作步骤同上。只是在计算机侧将原先备份的PMC参数文件调到输出文件中,在机床侧操作的第(7)步,按DGNOS3软键。
(10)上述步骤完成后,将PWE设为0,关闭数控电源5min后开机,机床参数恢复完毕。
5.参数故障维修实例
例1 FANUC 7CM系统的XK715数控立式铣床出现X轴伺服电机温升过高,无任何报警。
此数控机床处于正常使用期,无此故障史。常规检査,发现机械传动正常、电机过热保护装置无动作且保险丝完好、电机风扇与环境温度正常,手扳动电机无异常,伺服单元指示灯正常。初步判断故障在X轴速度环。根据过热故障机理:散热不良、机械阻力、热继电器与大功率器件故障,连续大切削量,电流环与速度环参数设置的失匹或环增益电位器漂移造成高 振动。电机过热,但是不报警,同时,现场调查排除了机械阻力与电器故障,故判定故障类型为软件故障。
调出实时诊断画面,X轴停止状态下,发现22号参数(x轴速度指令值)闪动幅度明显大于其他,由此可以判断故障在主板。同时发现当机床停止,即零速指令时,监测到速度环仍有不为零的速度指令信号输出(摸拟电压不为零),说明速度环处于自激振动的非稳定状态。这种自激振动,最终造成伺服电机内电流的高 自激振动,使电机温升过高。为确定故障原因,故调用参数设置画面査相关的参数设置,发现6号参数的反向间隙补偿0.25mm,在调整时设置过大,造成X轴伺服电机内电流的高 自激振动,使电机温升过髙。考虑到调整后的机床的机械实际反向间隙很小。因而适当减小6号参数值,故障消除。
例2某数控铣床的控制系统为FANUC OM,在进行回零操作(返回参考点)时,机床正方向移动很小一段距离就产生正向超程报警,按复位按钮不能消除。停电后再送电,机床准备正常,但进行回零操作还是报警。
从现象上看是通电后机床所处的位置就是机床零点,再向正向移动就产生软件超程保护,所以只能向负方向运动。该现象明显是由于CNC软件越程参数失控造成的,只要修改CNC参数即可。
机床电后,将软件越程参数LTIXI、LTIZI(143、144号参数)的设置量改为+99999999,然后进行正确的回零操作,回零完毕后,将上述参数改为原设定量即可。
例3—台FANUC-6TB系统1200型老数控车床,工作时出现#411报警。
#411报警,表示X轴跟随误差超过允差。根据跟随误差=进给速度/位置环增益,可见跟随误差大与进给速度不稳有关,即与速度环有关;在进给速度不变的情况下,跟随误差与位置环增益K成正比,减少K可减少跟随误差,即与位置环也有关。
通过常规外观检查都正常。考虑到“先软后硬”,采用更改参数法。
运行测试程序。在轴自动往返运动情况下,以示波器观察测速发电机的输出波形。逐渐增大K参数,使波形不出现超调自激现象。一旦出现自激,必须减小参数值,(为保证加工精度,各驱动轴必须具有相同的k值,必须协调修改。)反复调试后.报警消除。
需要指出,老机床这类报警的真正原因,是传动链中机械磨损造成反向间隙增大的机械成因,或是位置环中测试回路的增益电位器电气性能漂移等造成实际测试值变小等硬性故障所致(并非原来的增益参数k的设置不当----软性故障所致〉。当采用修改参数来达到替代硬性故障的修复不能奏效时,必须进行硬件或机械调整。
6.结束语
参数是数控机床中非常重要的数据,它的设置恰当与否将直接影响到机床的工作性能与加工精度。一般来讲,在如下情况时可考虑先查参数。
(1)多种报警同时并存。可能是电磁干扰或操作失误所致(即干扰性参数混乱),但多种故障实际并存的可能性很小。
(2)长期闲置机床的停机故障。电池失电造成参数丢失/混乱/变化(失电性参数混乱〕。
(3)突然停电后机床的停机故障。电池失电(失电性参数混乱)。
(4)调试后使用的机床出现的报警停机,可报警却不报警故障(参数失匹)。
(5)新工序工件材料或加工条件改变后出现故障。可能需要修整有关参数(参数失匹)。
(6)长期运行的老机床的各种超差故障(可用修整参数方法来补偿器件或传动件误差)、伺服电机温升、高 振动与噪声。
(7)“无缘无故”出现不正常现象,可能是参数被人为修改过了(人为性参数混乱)
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好了,今天关于“电火花下切割加工技术论文”的话题就到这里了。希望大家能够通过我的讲解对“电火花下切割加工技术论文”有更全面、深入的了解,并且能够在今后的生活中更好地运用所学知识。