文/常星星 高茂洋 何慶港 李家萌（安徽天航機(jī)電有限公司）

鈦合金TC4 具有較好的金屬性能特征，耐高溫、強(qiáng)酸，導(dǎo)電系數(shù)低，被廣泛地應(yīng)用于航空航天、深海航艦等領(lǐng)域，生產(chǎn)機(jī)閘、蜂窩、整體葉輪等工件。但傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法無法保證工件的尺寸精度要求，為滿足日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求，特種加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電火花線切割技術(shù)是一種目前快速發(fā)展的特種加工技術(shù)，它是一種非接觸式放電加工方式，當(dāng)金屬電極絲與加工工件逐漸靠近，距離達(dá)到放電間隙時(shí)，工件與電極絲之間的工作介質(zhì)將會(huì)被擊穿，極間瞬間產(chǎn)生高溫，通過介質(zhì)轉(zhuǎn)移至工件表面，導(dǎo)致工件表面受熱熔化，被熔化的金屬在重力的作用下脫離母體，從而達(dá)到工件材料去除的目的。在整個(gè)加工的過程中工件與電極絲不發(fā)生接觸，工件不受任何切削力而導(dǎo)致尺寸形變，所以在機(jī)械制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

本文以電火花線切割機(jī)床中主要放電參數(shù)為研究對(duì)象，對(duì)鈦合金（TC4）進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)，以提高加工成形后的工件的材料去除率和表面質(zhì)量為目標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交優(yōu)化，探究脈沖寬度、加工電流、脈沖間隙實(shí)驗(yàn)的影響規(guī)律，通過正交試驗(yàn)探究各電參數(shù)對(duì)目標(biāo)的影響規(guī)律，提高加工時(shí)間及工件的表面質(zhì)量，為企業(yè)加工類似產(chǎn)品提供借鑒和參數(shù)依據(jù)。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)置

1.設(shè)備及實(shí)驗(yàn)器材

本實(shí)驗(yàn)采用的電火花線切割加工機(jī)床為冬慶DK7740ZG，機(jī)床可實(shí)時(shí)記錄加工的時(shí)間，工件表面質(zhì)量選擇Marsurf SD 26 測(cè)量?jī)x器，通過指針探頭在工件表面上的滑動(dòng)來測(cè)量其表面粗糙度，測(cè)量精度可以達(dá)到0.01μm。實(shí)驗(yàn)工件采用鈦合金TC4，其化學(xué)成分（重量百分比）為鐵0.3%，碳0.1%，氮0.05%，氧0.2%，鋁5.5%～6.8%，釩3.5%～4.5%，其余為鈦。

2.加工過程

通過改變加工電流、脈沖寬度及占空比的大小與組合方式，以常用的加工數(shù)據(jù)為參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)合加工效率與加工后的表面加工質(zhì)量進(jìn)行研究。試驗(yàn)參數(shù)見表1。

二、結(jié)果與分析

通過對(duì)線切割加工后的零件進(jìn)行表面粗糙度的測(cè)量和材料去除率的統(tǒng)計(jì)，按照表1 中的三種因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得到材料去除率和表面粗糙度數(shù)值，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。為探究不同電參數(shù)對(duì)工件表面質(zhì)量與加工效率的影響，將結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理繪制成如圖1 所示的不同電參數(shù)影響規(guī)律曲線。

圖1 不同電參數(shù)影響規(guī)律

表1 電參數(shù)設(shè)置

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

通過圖1 中不同電參數(shù)影響規(guī)律可以看出，在一定的范圍內(nèi)，工件表面粗糙度與加工電流成正比，隨著電流的增加，加工的工件表面質(zhì)量越差，而材料去除率會(huì)隨著加工電流的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)；適當(dāng)?shù)亟档兔}沖寬度可有效提高工件表面質(zhì)量，同時(shí)可在一定程度上有助于材料的去除；而占空比對(duì)工件表面質(zhì)量與材料的去除率的影響有著相似的規(guī)律，先快速增加后緩慢降低，所以選擇合適的占空比可有效提高表面質(zhì)量與材料去除率。

三、結(jié)語(yǔ)

通過正交試驗(yàn)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以常用的電參數(shù)進(jìn)行目標(biāo)的優(yōu)化，改變主要電參數(shù)（加工電流、脈沖寬度、占空比）的大小加工鈦合金（TC4），并探究工件表面質(zhì)量及材料去除率的影響規(guī)律，得出電參數(shù)對(duì)于加工的目標(biāo)因素有著重要的影響的結(jié)論，因此選擇合適的電參數(shù)組合至關(guān)重要。