電火花線切割加（jiā）工Crl2MoV的參數優化-特種加工機床網-數控機床市場網

您（nín）現在的位置：特（tè）種加工機床網> 技（jì）術前（qián）沿>電（diàn）火花（huā）線（xiàn）切割加工Crl2MoV的參數優化

電火花線切割加工（gōng）Crl2MoV的參數優（yōu）化（huà）

2016-12-15 來（lái）源：太原理工大學機械工程學院作者：殷靜凱，李文斌

摘要：利用電火花線切割加工Crl2MoV鋼這種重要的模具材料時，其材料去除（chú）率（lǜ）和表麵粗糙度是（shì）衡量加工質量的重（chóng）要性能指（zhǐ）標。故通過正交實驗，利用極差（chà）分析和方差分析探索電火花線切割電（diàn）參（cān）數(脈寬時間、脈間時（shí）間、峰值電流和間隙電壓)對其性能指（zhǐ）標的影響，並應用灰關聯分析法，合理選擇參數，解（jiě）決參數組合的優（yōu）化問題。結果表明，利用經優化後的參數組合加工實驗試件，達到了（le）預期的加工效果，這（zhè）一方法可為實（shí）際生（shēng）產中利用電火花線切割加工Crl2MoV鋼提供理論指導。

關鍵詞：Crl2MoV；電火花線切割加工；電參數；正交實驗；灰關聯度法

1.引言

電火花線切割加工(w№cut Electrical Discharge Machining，WEDM)作為一種重要的非傳（chuán）統加工（gōng）方式已經被廣泛的應（yīng）用於加工複雜的形狀與外形Ⅲ，由於該加工不依靠切（qiē）削力，故（gù）利用電火花線（xiàn）切割加工（gōng）高硬度、高複雜度的模具具有獨（dú）特的優勢。Crl2MoV是一種重要的冷作模具鋼（gāng）材料，為了提（tí）高其成型精度（dù），避免（miǎn）熱加工對模具零件的（de）影響，線切割加工往往安排在模具熱處理後進行罔。而Crl2MoV鋼經過熱處理後硬度，>60HRC，利用傳統切削加工很難進行，所以選擇利用（yòng）電火花線切割加工Crl2MoV鋼。在加工過程（chéng）中，影響加工效果（guǒ）的（de）因素很多，其中，電參數（shù）是關鍵（jiàn）因素之一，因此電參數（shù）的選擇尤為重要。在生產（chǎn）中，雖然廠家針對各機床配有工藝數據（jù）表，但（dàn）是操作者參考簡單（dān）的工藝表選擇電參數（shù）是遠遠不夠的，因此需要一種科學的（de）分析（xī）方法合理地選擇電參數。基於上述（shù）思路，進（jìn）行了電火花線切割加工（gōng）Crl2MoV鋼的電參數的優化，通過正交實（shí）驗，以較少的實驗次數得出各電參數的影響作用，並且采用多目標優化方法：灰關聯分析法，將材料去除率和表麵粗糙度進行關聯分析，合（hé）理選擇參數，獲得一組最佳的電參數組（zǔ）合（hé），解決參數組合的優化問題。

2.實驗設備及方法

本實（shí）驗的平台是北京阿奇夏米爾（ěr）公司ACTSPARK FW-I型數控高速走絲電火花線切割機床，加工材料為經過高溫淬（cuì）火的Crl2MoV鋼，加工厚度20 mill。采用正交實驗法，探討脈寬（kuān）時間ON、脈間時（shí）間OFF、峰值電流IP和間隙電壓SV這四（sì）個電參數對線切割加（jiā）工Crl2MoV鋼的材（cái）料去除率和表（biǎo）麵（miàn）粗（cū）糙度的影響（xiǎng），並進行（háng）極（jí）差分析和方差分析，通過灰關聯分析法，優化電參數組合，得到一組最佳的加（jiā）工參數組合，從而為科學地設（shè）定電火花（huā）切割加工參數提供了指導。實（shí）驗中考察的加工性能指標，材料（liào）去除率為加工材料表麵積與（yǔ）機床記錄JJn-r時間（jiān）的比值，表麵粗（cū）糙度值是利用TR200手持式粗糙度儀進行測量所得。

3.實驗過程及結果分析

3．1因素（sù）水平設置

大量研究表明，在電火花線切割加工中，脈寬時間、脈間時間、峰值電流和間隙電壓（yā）為影響其加工性能的主要因素H。脈寬（kuān）時間和峰值電流是決定單個脈衝能量大（dà）小的重（chóng）要因素四，它們對材料去除率和表麵粗糙度的影響起決定性作用。隨著脈寬時間和峰值電流的增大，材料去除率隨之增大，同時表麵（miàn）粗糙度變差161。但是為了追求大的加工效率而不斷（duàn）增大脈寬時間和峰值電流是不可取（qǔ）的，因為對於脈寬時間，太大的數值會使蝕除物來不及排（pái）除而引起斷絲；同樣，過大（dà）的峰值電（diàn）流會使蝕除物顆粒變大，而導致絲損，甚至也可能造成斷絲。脈間（jiān）時間作為影（yǐng）響線切割加工性能的重（chóng）要電參數，它是兩個（gè）連（lián）續（xù）電壓脈衝之間的時間。故脈間時間不能太小，以免引起電弧和斷絲FI，相反脈間時間不能太大，這樣（yàng）會造成（chéng）短路，影響加工質量。間隙電壓也是不容忽視的電參數之一，其過小會造成排屑不暢，過大會影響加工效率。於此，依（yī）據（jù）各電參（cān）數對性能指標的影響規律，合理地選擇各因素的水平，采用正交實驗對加工參數的影響因素進行分析（xī）所使用的控製因素(即加工參數)包括脈寬時間、脈間時間、峰值電流和（hé）間隙電壓等四個因（yīn）素。實驗中（zhōng）各因素水平設置，如表1所示。每個（gè）電參數選取四個水（shuǐ）平，因此選擇L16(45)正交表。

表1控製因（yīn）素與水（shuǐ）平設置

3．2極差（chà）分析

各（gè）因素的（de）水平（píng）的改變（biàn）對實驗結果的影響是不同的（de），極（jí）差越大，說明該因素對實驗指標的影響越大同。16組試驗中，每（měi）個因素在每個（gè）水平下進（jìn）行了4次試（shì）驗，極差表示的是任一列上各水平對應的試驗結果之和中最大值與最小值的差，其計算結果（guǒ），如表2所示。對於材料去除率，Rc>R．>R挪文R表示極差)，因此各因素（sù）對該性能指標（biāo）影響（xiǎng）程（chéng）度的大小依次是：C(峰值（zhí）電（diàn）流)，A(脈寬時間)，B(脈間時間)，D(間（jiān）隙電壓)。對於表麵粗糙度，Rc>R。姐痧如，故（gù）影響表麵粗糙度的因素從強（qiáng）到弱依次是：c(峰值電流)，A(脈寬時間)，曰(脈聞時間)，D(間隙電壓（yā）)。

3．3方差分析

在極差（chà）分析中因為不能估計（jì）誤差的大小，故（gù）不能準確判斷各因素對實驗結果的影響程度。因此應用方差分析，通（tōng）過先計算各因素（sù）的離差平方（fāng）和，然（rán）後計算自由（yóu）度，均方和，值，最後進（jìn）行F檢驗的（de）方法，不（bú）僅（jǐn）可以彌補極差分析的缺陷（xiàn），而且可以判斷各因素影響的顯著性。材料去除率和表（biǎo）麵粗糙度的方差分析表，如表3、表4所示。由表3可知對於材料去除率：玲R∞(3，3)，，k(3，3)>B>R。(3，3)，晶、Fo<FQ。(3，3)，所以峰值（zhí）電流比脈衝寬度的顯著性高，脈間時間和間（jiān）隙電壓（yā）對於材料去除（chú）率的（de）影響小於峰值電流和脈（mò）衝寬度（dù），實驗誤差對於材料去除率的影響遠小（xiǎo）於實驗因素對（duì）它的影響。從表4可（kě）以看出，各個因素對表麵粗糙度影響的顯著性與材料去除率中的結果是一樣的，實驗誤差同樣遠小於（yú）實驗因素的影響。

3．4灰關聯分析

灰關聯分析，目的是定量（liàng）的表征各因素之間的關聯程度。利用方差和（hé）極差隻能對其（qí）中—個指標進行分析，而後需要通過綜（zōng）合推斷達到多指標的（de）平衡。對（duì）於灰關聯分析，它能對（duì）多指（zhǐ）標之間的關係進,15-tit化研究。在本實驗中，利用灰關聯分析定量地確（què）定材料去除率和表麵粗（cū）糙度（dù）的關係，從（cóng）而更合理的選擇最優的加工參數組合。

表2 正交試驗結果與極差計算

3．4．1灰關聯度值的計算

表3材（cái）料去除率方差分析

表（biǎo）4表麵（miàn）粗糙度方差分析

表5材（cái）料去除率和表麵粗糙度的

3．4．2最優加工電參數（shù）分（fèn）析

材料去除率和表（biǎo）麵粗糙度的關聯（lián）度分析結果，如表5所示。在電參數某一水平（píng）下，若灰關聯度值之和最大（dà），則說明這一電參數在此水平下能使材（cái）料去除率和表麵粗糙度關聯度達到最大，即這兩（liǎng）項加工性能指標同時達到（dào）最優I一21。表6列出了各因（yīn）素在每一水平下灰關聯度值之（zhī）和（hé）。從表中可知：脈寬時間在水平4(10鬥s)，脈間時間在水平1(20鬥s)，峰值電流在水平1(2A)，間隙電壓在水平2(3v)下（xià），材料去除率和表麵粗糙度關（guān）聯度值（zhí）達到最大值，所以確定此組合為最優加工參數組合。

3．5實驗驗證

通過灰關聯分析，得出一組最佳參數組合，並利用此組合進行加工，進行實驗驗證。驗證實驗中，嚴格控製實驗因素之外的影（yǐng）響因素，使得同（tóng）正交實驗過程保（bǎo）持一致（zhì）。將加工獲得的(10×20)mm的試（shì）件進行測量計算（suàn），其材料去除率為26．1 3mm2／min，表麵粗糙度為1．82 1 1xm。利用此材料去除率值和表麵粗糙（cāo）度值計算得到灰關聯度值為（wéi）0．7435，相比於16組試驗(表5)中的（de）灰關（guān）聯度值最大。實現了在材料去除率不低（dī）的情況下，表麵粗糙度得到（dào）了很大的提升，加（jiā）T效果達到了預期結（jié）果，驗證了利用灰關聯分析得出的參數（shù）組合是合理的。

表6在某一電（diàn）參數水平下灰（huī）關聯度值（zhí）

4.結束語

通過正交實驗，采（cǎi）用（yòng）極差分析和方差分析，並利用灰關聯（lián）分（fèn）析法，得出了（le）電火花（huā）線切割加工Crl2MoV時，四個電參數(脈寬時間ON、脈間時間OFF、峰值電（diàn）流IP、間隙電壓sv)對材料去（qù）除率與表麵粗糙度的影響規律，並獲得最佳參數（shù）組合。即：(1)通過極差分析和方差分析，得出了峰值電流和（hé）脈寬時間在加工（gōng）過程（chéng）中對材料去除率和表麵粗糙度作用最大（dà），脈間時間和（hé）間隙（xì）電（diàn）壓作用次（cì）之。在保證其他因素不變的情況下，可采用改變電參數的方法，根據實（shí）際要求對兩項性能指標（biāo）進行合理取舍。(2)應用灰關聯分析，將材料（liào）去除率和表麵粗糙度的值關聯後，進行量化比較，可（kě）以（yǐ）得到實驗之外的參數組合。依據實驗與分（fèn）析推理出最佳參數組合，即：脈寬時間為10μs，脈間時間為20μs，峰值電流為2A，間隙電壓為（wéi）3v。在此組合下，材料去除率（lǜ）和表（biǎo）麵粗糙（cāo）度灰（huī）關聯度值達到最大，兩項加工性能指標均（jun1）達（dá）到預期的結果。

投稿箱：
如果您（nín）有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係（xì）本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界視（shì）點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多