4Cr5MoSiV 電火花成型加工關(guān)聯(lián)分析

文 武， 劉讓賢， 夏 青， 王 營

（1.中機生產(chǎn)力促進中心， 北京 100044； 2.張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖南 張家界 427000）

0 引言

某裝備傳動系統(tǒng)上盲孔內(nèi)花鍵槽， 因有配合傳動要求，其花鍵槽的精度設(shè)計要求公差等級為7 級，按目前車間生產(chǎn)所采用的加工方法，產(chǎn)品合格率比較低，主要表現(xiàn)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(yīng)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(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)件及復(fù)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(shù)和非電參數(shù)， 這使得用常規(guī)的優(yōu)化算法來進行加工參數(shù)的優(yōu)化比較困難，灰色系統(tǒng)理論是研究較少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法， 通過對部分數(shù)據(jù)的研究來提取有價值的信息[3，4]。 本文采用灰色關(guān)聯(lián)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(cè)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(shù)之間的關(guān)系，并對關(guān)聯(lián)分析[5-8]結(jié)果進行優(yōu)勢分析， 為紫銅電極電火花成型加工4Cr5MoSiV 提供理論依據(jù)和試驗基礎(chǔ)。

1 關(guān)聯(lián)分析理論

1.1 灰生成

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

其中

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

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度

若γ（X0，Xi）滿足灰色關(guān)聯(lián)四公理，亦即規(guī)范性、整體性、 偶對對稱性和接近性， 其中ξ 稱為分辨系數(shù)，亦稱權(quán)重系數(shù)，則γ（x0（k），xi（k））稱為關(guān)聯(lián)系數(shù)，γ（X0，Xi）稱為X0與Xi的灰色關(guān)聯(lián)度。

1.3 優(yōu)勢分析

設(shè)Y1，Y2，…，Ys為系統(tǒng)特征行為序列，X1，X2，…Xm為相關(guān)因素行為序列，且Yi，Xj長度相同，則稱

為灰色關(guān)聯(lián)矩陣。 若存在?l∈{1，2， …，m}， 使?j=1，2，…，m，j≠l 滿足

則稱相關(guān)因素Xi準優(yōu)于相關(guān)因素Xj， 記為Xl＞Xj，則稱Xl為準優(yōu)因素。

2 實驗結(jié)果與灰色關(guān)聯(lián)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(cè)向持續(xù)循環(huán)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(jié)果

加工速度vm、加工時間t、電極損耗速度vE、雙邊側(cè)面間隙S、和相對損耗比θ 實驗結(jié)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(shù)列于表1。

表1 加工參數(shù)與實驗結(jié)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(cè)面間隙S、和相對損耗比θ 為系統(tǒng)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(guān)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(qū)間值化算子對行為序列進行無量綱化，由式（1）求出區(qū)間值像，如表2 所示。

表2 系統(tǒng)特征行為序列區(qū)間值像Tab.2 The main behavior sequences interval value

求得相關(guān)因素行為序列xi'（k）與系統(tǒng)特征行為序列ys'（k）的灰色關(guān)聯(lián)度矩陣

3 灰色關(guān)聯(lián)分析

4 結(jié)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(cè)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(cè)面間隙S、和相對損耗比θ 的影響程度都比較小，其灰色關(guān)聯(lián)度分別為：0.5462、0.4820 和0.4998，均小于其它加工參數(shù)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。