高矽鋁合金電（diàn）火花加工的工藝（yì）參數優化設（shè）計-特種加工機床網-數控機（jī）床市場網

您現在的位置：特種加工機床網> 加工與維修>高（gāo）矽鋁合金電火花加工（gōng）的工藝參數優化設計

高矽鋁合金電火花加工的工藝參數優化設計

2017-6-2 來源（yuán）：中（zhōng）北大學山西（xī）省先進製造（zào）技（jì）術重點實驗室作者：王璟（jǐng），祝錫晶，王建青，邢秀琴

摘要: 高矽鋁電（diàn）火花加工受到多個工藝參數的影響，而且各個工藝參（cān）數之間還存在（zài）著相互製約的關係（xì）。本（běn）文通過對高矽鋁合金電火花加工，重點（diǎn）分析（xī）了間隙電壓、峰（fēng）值電流、脈衝寬度和加（jiā）工時（shí）間對工件加工速度的影響，並對實（shí）驗（yàn）數據（jù）采用正交試驗的方法進行處理並綜合分（fèn）析，得到 3 組最優組: 直（zhí）接分析最優組、極差分析最優組、曲線分析最優組（zǔ），通過驗證得到更優參數組。研究結（jié）果為實現高矽鋁（lǚ）合（hé）金高效高精度的電（diàn）火花加工提供了參考。

關鍵詞: 高矽鋁合金; 電火花加工; 正交試驗; 優（yōu）化

1.引言

高矽（guī）鋁合金材（cái）料具有密度低、熱（rè）膨脹係數小、熱傳導性（xìng）能好、比（bǐ）強度和（hé）比剛度（dù）高的特點，因此被廣泛應用於航空、航天、半導體、軍工等諸多領域。但（dàn）由（yóu）於它對刀具的磨損非常嚴重，還很容易粘結刀屑，劃傷工作表麵，用一些普通的方法（fǎ）很難（nán）對其加工，因此高矽鋁（lǚ）合（hé）金是一種難加工材料［1］。電火花加（jiā）工是一種特（tè）種加工方法，又被稱為電加工或電蝕加（jiā）工，通過工具（jù）電極和工（gōng）件電極（jí）之間（jiān）的脈衝放電產生（shēng）的電（diàn）蝕作用來去除材料［2］。

在電火花加（jiā）工過程（chéng）中，工具電極與工件電極並沒有接觸，隻存在微觀作用力，因此對工具電極材（cái）料硬度要求不高。由於不存在接觸，所以加（jiā）工時在材料表麵不會形成劃痕，材料的加工精度得到提（tí）高［3，4］。因此，對（duì）於高矽鋁合金來說，電火花加工已成為一種重要方法。

高鋁矽合金電火（huǒ）花加工加工工藝效果（guǒ）受多種工藝參數的影響，而且（qiě）各個工藝參數之間還存在著相（xiàng）互製約的關係，加工（gōng）工藝效果很難控製。為了探尋最優電參數組，本文（wén）運用了（le）正交試驗的（de）方法對實驗數據進（jìn）行處（chù）理和分析，通過采用這種方法為實際高矽鋁合金的高效（xiào）高精度加工提供（gòng）了一些參考。

2.試驗條件與測量方法

2.1 試驗（yàn）條件

實（shí）驗設備: EDM450 /60NC 電火花數控機床; 工（gōng）件材料（liào）: 用鑄造成型法製備的質量分數約為 60% 高矽鋁合金; 工具電極: 直（zhí）徑為 20mm 的紫銅柱狀電極; 工作液: 電火（huǒ）花加工專（zhuān）用煤油（yóu）; 加工極性（xìng）: 正極性（xìng）加工。

2.2 測量方法

加工速度: 在單位（wèi）時間內工件材料被蝕除的重量或者（zhě）體積。習慣用體積表示，即

3.試（shì）驗內容

加工速度是驗證加工方法的重要參數［5］，本試驗通過保持其它（tā）工藝參數不變的情況下，重點分析間（jiān）隙電壓（yā）、峰值電流、脈衝寬度、加（jiā）工時間四個電參數對工件加工速度的影響。參閱正交（jiāo）試驗設計手冊（cè），設計出如表 1 所示的三水平四因素的正（zhèng）交試驗表 L9( 34)［6，7］。

表 1 正交試（shì）驗表

4.正交試驗（yàn）結果及綜合分析

表 2 為加工速度的正交試（shì）驗（yàn）數（shù）據（jù）采集表。從表2 可以直接得到: 間隙電壓為 55V，峰值電流為 5A，脈衝寬度為 100μs，加工時間為 20min 時加（jiā）工速度（dù）最大為 23． 47mm3/ min。

表 2 加工速度的正交試驗數據表

從各參數極差可以得到: 各參數對加工速度的影響順序為（wéi）: 加工時間＞脈（mò）衝寬度＞峰值電流＞間隙電壓。最優參數組（zǔ）為（wéi）: 間隙電（diàn）壓 55V，峰值電流5A，脈衝寬度 100μs，加工（gōng）時間 10min。圖 1 為各電參數與加工速度的關係曲線。從圖1 可以（yǐ）看出:

(1) 間隙電壓。一（yī）開始間隙電壓越大，脈衝能量就越（yuè）大，材料去除的就越快，當間隙電壓在 55V時，繼續增大，高矽鋁合金中的鋁和煤油工作液中（zhōng）的碳發生反應，形成化合物附在工件表麵（miàn），進行了補償，使得加工速度下降。

(2) 峰值電流。加工速度先隨電流的增大而增大，當峰值電流達到 5A 以後，加工速度卻開始下降，其原（yuán）因: 電流超過了（le）高矽鋁（lǚ）合金的所能承受的（de）最大（dà）加（jiā）工（gōng）電流，使得放電能量非常大，以（yǐ）至於無法充分進行消電離，使得加工不穩定（dìng），速度降（jiàng）低。

(3) 脈衝寬度。一開始，加工速（sù）度隨脈衝寬度（dù）增大而減小，這是因為一（yī）開始電流比較小，即使增加脈（mò）衝寬度，其（qí）脈衝能（néng）量去除材料的能力也有限，而消（xiāo）電離的時間相對減少，使得加工不穩定，加工速度降低。當脈衝寬度達到 50μs，這時電流已穩定，脈衝寬度增（zēng）加使得脈衝能量增加，材料的去除（chú）增加，加工速度提（tí）高。

(4) 加工時（shí）間。隨著加工時間的增加，工作（zuò）液中的電蝕產物不（bú）斷的增加，工（gōng）件表麵的保護層也逐漸的增多，使得（dé）加工速度降低。

從曲線圖中可以（yǐ）看出，如果適當的增加脈衝寬度或者減小（xiǎo）加（jiā）工時間都可以提高工件（jiàn）的加工速度，所以綜上所述，得到曲線分析的最優組: 間隙電壓55V，峰值電流 5A，脈衝寬度 100μs，加工時間 8min。

5.驗（yàn）證試驗方案與（yǔ）結果

由於各電參數之間存在相互關聯或者試驗（yàn）存在誤差，正交試驗得出來的最優參數組不一定是最好的，需要進一步驗證。表 2 為驗證試驗方案。根據表 2 得，曲（qǔ）線分析最優組為更優參數組。間隙電壓為 55V，峰值電流為 5A，脈衝（chōng）寬度為（wéi）100μs，加工時（shí）間為 8min。

表 3 驗證試驗方案

6.結（jié）語

(1) 各參（cān）數對加工速度的影響順序為: 加工時間＞脈衝寬度＞峰值電流＞間隙電壓。

(2) 通過驗證直接分析最優組、極差分析最優組、曲線分析最優（yōu）組，得到更優參（cān）數組: 間隙電壓（yā）為55V，峰值電流為 5A，脈衝寬度為 100μs，加工時間為 8min。

(3) 由於各個參數之間相互（hù）作用，所以在高矽鋁電火花加工中，根據不同工（gōng）藝效（xiào）果，選擇最（zuì）優的參數組，使加工高（gāo）效精確。

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

更多相關信息

名企推薦

業界視點

| 更多（duō）

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多