4Cr5MoSiV 電火花成型加工關聯分析

文 武， 劉讓賢， 夏 青， 王 營

（1.中機生產力促進中心， 北京 100044； 2.張家界航空工業職業技術學院， 湖南 張家界 427000）

0 引言

某裝備傳動系統上盲孔內花鍵槽， 因有配合傳動要求，其花鍵槽的精度設計要求公差等級為7 級，按目前車間生產所采用的加工方法，產品合格率比較低，主要表現為外圓跳動量過大、接觸面對稱度超差、位置、形狀精度常常難以達到要求，零件材料為4Cr5MoSiV。 電火花成型加工是應用范圍比較廣泛的一種特殊加工方法， 由于工具電極與工件之間不直接接觸，沒有機械加工的切削力，可以方便的實現特殊結構件及復雜形狀零件加工[1，2]。

電火花加工過程中， 對加工有影響的因素有電參數和非電參數， 這使得用常規的優化算法來進行加工參數的優化比較困難，灰色系統理論是研究較少數據、貧信息不確定性問題的新方法， 通過對部分數據的研究來提取有價值的信息[3，4]。 本文采用灰色關聯理論，來分析紫銅成型電極電火花加工4Cr5MoSiV 過程中加工速度vm、 加工時間t、電極損耗速度vE、雙邊側面間隙S、和相對損耗比θ 與峰值電流i^e、脈沖間隔t0、脈沖寬度ti、加工電壓U 四個主要電參數之間的關系，并對關聯分析[5-8]結果進行優勢分析， 為紫銅電極電火花成型加工4Cr5MoSiV 提供理論依據和試驗基礎。

1 關聯分析理論

1.1 灰生成

設X0=（x0（1），x0（2），…，x0（n））為因素X0的系統特征行為序列，D1為序列算子，且

其中

則稱D1為區間值化算子，X0D1為X0在區間化算子D1作用下的像，簡稱區間值像。

1.2 灰色關聯度

若γ（X0，Xi）滿足灰色關聯四公理，亦即規范性、整體性、 偶對對稱性和接近性， 其中ξ 稱為分辨系數，亦稱權重系數，則γ（x0（k），xi（k））稱為關聯系數，γ（X0，Xi）稱為X0與Xi的灰色關聯度。

1.3 優勢分析

設Y1，Y2，…，Ys為系統特征行為序列，X1，X2，…Xm為相關因素行為序列，且Yi，Xj長度相同，則稱

為灰色關聯矩陣。 若存在?l∈{1，2， …，m}， 使?j=1，2，…，m，j≠l 滿足

則稱相關因素Xi準優于相關因素Xj， 記為Xl＞Xj，則稱Xl為準優因素。

2 實驗結果與灰色關聯分析

2.1 實驗條件

試驗機床為夏米爾ROBOFORM 31 高精密成型電火花加工機床，試驗工件材料為4Cr5MoSiV，電極為整體式紫銅成型電極，工作液為ODE EDM FLUID 100，沖液方式為左右對稱側向持續循環沖液，沖油壓力為0.8bar，加工方式為負極性標準切入加工。

2.2 實驗結果

加工速度vm、加工時間t、電極損耗速度vE、雙邊側面間隙S、和相對損耗比θ 實驗結果與峰值電流^ie、脈沖間隔t0、脈沖寬度ti、加工電壓U 加工參數列于表1。

表1 加工參數與實驗結果Tab.1 Electric parameters and results

以加工速度vm、加工時間t、電極損耗速度vE、雙邊側面間隙S、和相對損耗比θ 為系統特征行為序列，以峰值電流^ie、脈沖間隔t0、脈沖寬度ti、加工電壓U 為相關因素行為序列。 由于各原始行為序列量綱不同，必須對行為序列進行無量綱化， 本研究采用區間值化算子對行為序列進行無量綱化，由式（1）求出區間值像，如表2 所示。

表2 系統特征行為序列區間值像Tab.2 The main behavior sequences interval value

求得相關因素行為序列xi'（k）與系統特征行為序列ys'（k）的灰色關聯度矩陣

3 灰色關聯分析

4 結論

增大峰值電流^ie，在提高加工速度的同時，迅速的加大了電極損耗vE、雙邊側面間隙S、和相對損耗比θ；脈沖寬度ti對加工時間t 的影響為最大， 而對電極損耗vE、雙邊側面間隙S、和相對損耗比θ 的影響程度都比較小，其灰色關聯度分別為：0.5462、0.4820 和0.4998，均小于其它加工參數對這三者的影響程度，即增大脈沖寬度ti，對這三者的影響并不顯著，因此，要提高加工效率，減少加工時間，選擇較大的脈沖寬度ti比較合適。