基于正交實驗法的低速走絲線切割氣中精加工工藝參數的研究

蘆玉梅王孫非

1.黑龍江科技學院機械制造工程學院，黑龍江 哈爾濱 1500272.哈爾濱理工大學，黑龍江 哈爾濱150080

基于正交實驗法的低速走絲線切割氣中精加工工藝參數的研究

蘆玉梅1,2王孫非2

1.黑龍江科技學院機械制造工程學院，黑龍江 哈爾濱 1500272.哈爾濱理工大學，黑龍江 哈爾濱150080

為了進一步提高低速走絲線切割的表面質量，本文采用了氣液混合多次切割的工藝。并采用正交設計法研究了脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電流、伺服電壓、伺服進給速度5個因素對表面粗糙度的影響,并通極差分析和利用二元表找出了在考慮上述5個因素交互作用下各因素的最佳水平,為進一步研究低速電火花線切割加工工藝提供了基礎。

氣液混合切割; 正交設計法; 表面粗糙度

前言

傳統的電火花加工，一般是在液體介質中進行。雖然液體介質被認為對加工效率和穩定性是不可缺少，但它可能造成一定的環境污染[1]。氣中電火花線切割是一種新開發的工藝, 是一種環保型加工過程，液體介質被氣體介質取代[2]。氣中電火花線切割有很多優勢，如良好的直線度，窄間隙，無電解腐蝕表面，無污染的加工處理等。它適用于精加工[3]。

1 試驗條件

(1) 試驗設備：蘇州沙迪克三光機電有限公司的DK7632。 (2) 電極絲：φ0.2mm的黃銅電極絲。(3) 試件：40mm厚工具鋼Crl2MoV 。

2 實驗設計

本實驗采用氣液混合加工的方法來進行，此方法共分為四個工序，前三個工序在液中加工,第四次精加工在氣中進行，試驗中采用去離子水和大氣兩種加工介質，采用大氣介質時，關閉上下噴嘴開關。前三個工序的連續液中加工，加工參數與傳統液中單項走絲電火花線切割加工參數相同。

2.1 氣中精加工正交試驗

本試驗選擇選取脈沖寬度ti/μs、脈沖間隔t0/μs、峰值電流Ip/A、伺服電壓SV/V和伺服進給速度SF/mm·min-15個因素為研究對象，各因素之間的水平如表1所示。按照上述實驗方案，考慮到各因素之間交互作用的影響，選用L16(215)正交表。試驗方案及結果如表2所示。

實驗分析見表3，各因素對表面粗糙的影響的大小次序為:脈沖電流，脈沖寬度和脈沖間隔的交互，脈沖寬度，伺服電壓和伺服速度的交互，伺服電壓，脈沖寬度和峰值電流的交互，脈沖間隔和伺服電壓的交互，脈沖間隔，脈沖間隔和伺服進給速度的交互，峰值電流和伺服進給速度的交互，脈沖寬度和伺服進給速度的交互，伺服進給速度，脈沖間隔與峰值電流的交互，峰值電流和伺服電壓的交互，脈寬和伺服電壓的交互。另外，還得到了脈沖寬度和脈沖間隔，脈沖寬度和峰值電流，脈沖間隔和伺服電壓，伺服電壓和伺服速度的交互作用對表面粗糙度影響是不可忽視的。

因此，需要找出其不同水平的最佳搭配.需要利用二元表[4]，分別計算各因素之間的搭配數據之和，再從中選有利的搭配。各相互作用的二元表見表4、5、6、7。

表1 試驗因素和水平選擇表

表2 實驗方案及結果

表3 表面粗糙度極差分析

由表3可知，ti,to, Ip, SV, SF都應取水平2。比較表4,5,6中的ti, to, Ip, SV取水平2。比較由表7中的四個值SF取水平1，而這與表3分析的結果相矛盾，綜合考慮影響次序，SF最后取水平1。通過以上分析，可以的得出結論，最優的參數組合應為：(ti)2(t0)2(Ip)2(SV)2(SF)1。

表4 ti×t0搭配表

表5 ti×Ip搭配表

表6 t0×SV 搭配表

表7 SV×SF 搭配表

3 驗證性實驗

由上述分析得出了最優的參數組合應為：(ti)2(t0)2(Ip)2(SV)2(SF)1，而這個參數組合并不在我們的16次實驗當中，為此，我們要做進一步的驗證實驗，得到的試驗結果為：加工表面租糙度Ra為0.652um, 該方案和表2的結果相比表面租糙度是最小的，表明該方案的組合是最佳的。

4 結語

通過正交試驗分析找出了氣中精加工中對表面粗糙度影響因素的顯著性順序，并利用二元表分析法，找出了帶有交互作用的情況下最優的因素和水平組合，即最優的參數組合應為：(ti)2(t0)2(Ip)2(SV)2(SF)1，最后的試驗結果表明，該優化方法在本次試驗中的應用是可行的。

[1]王彤，陳玉全，國枝正典.氣中電火花線切割加工技術研究[J].機械工程學報，2003，(8)：76～80.

[2]T.Wang, Y.M.Lu, S.S.Hao, S.Q.Xie, X.C.Xu and Y.Wang.Experimental Studies on Dry WEDM in Improving Surface Quality.Materials Science Forum Vols,626～627 (2009) p.327.

[3]T.Wang, Y.M.Lu, S.S.Hao, S.Q.Xie, X.C.Xu and Y.Wang.Dry WEDM in Improving HSWEDMed Surface Quality

[4]欒軍.現代試驗設計優化方法[M].上海：上海交通大學出版社，1995.

Research of Machining Parameters of LS-WEDM Finishing in Gas on Orthogonal Experiment

Lu Yumei1,2Wang Sunfei2
1 School of Mechanical Engineering, Heilongjiang Institute of Science and Technology, Harbin, China, 1500272 Mechanical & Power Engineering College, Harbin University of Science &Technology, 52 Xuefu Road, Harbin, China, 150080

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.055

AbstractIn order to further improve the surface quality in LS-WEDM, a new procedure as Gas-liquid Combined Multiple Cut is presented.Orthogonal experimental design method were used to study Effects of pulse duration, pulse interval, peak current, servo voltage and servo feed on roughness in finishing in gas, By range analysis and the binary table the optimum level of the above five factors was found in consideration of the above five factors interaction.The paper provides the basis for advanced study of finishing process of LS-WEDM.

KeywordsGas-liquid Combined Cut; Orthogonal design ;Surface roughness