蒸汽水雾中电火花线切割精加工实验
第３８卷第１０期
２０１７年１０月哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．３８№．１０Ｏｃｔ．２０１７
蒸汽水雾中电火花线切割精加工实验
王彤，王俊棋，葛军，邱峰
（哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）
摘 要：为探讨蒸汽水雾中第二次切割的加工参数对表面粗糙度和切割速度的影响规律，并找到满足多项指标要
求下加工参数的优化方案，在往复走丝线切割加工中，采用了一种多介质的多次切割新工艺，第一次切割在乳化液
中，第二次切割在蒸汽水雾中。通过单因素实验分析了加工参数对工艺指标的影响规律，通过正交实验，利用灰色
关联分析法，将多目标参数优化转为单一目标灰关联度的优化。分析得知脉冲宽度和工作台进给速度对综合工艺
指标影响显著，经实验验证脉冲宽度１６μｓ，工作台进给速度２档，峰值电流４Ａ，偏移量３０μｍ，蒸汽水雾量
３０ｍｌ／ｍｉｎ的加工方案更优。
关键词：电火花线切割；精加工；蒸汽水雾；单因素实验；正交实验；多目标优化；灰色关联分析法
ＤＯＩ：１０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１６０５０６８
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１７０８１６．１５５０．０３６．ｈｔｍｌ
中图分类号：ＴＧ４８４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－７０４３（２０１７）１０－１５９５－０７
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｆｉｎｉｓｈｉｎｇｏｆｗｉｒｅｃｕｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｉｎｓｔｅａｍｗａｔｅｒｍｉｓｔ
ＷＡＮＧＴｏｎｇ，ＷＡＮＧＪｕｎｑｉ，ＧＥＪｕｎ，ＱＩＵＦｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｅｃｏｎｄｃｕｔｉｎｓｔｅａｍｍｉｓｔｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｏｆｉｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆａｎｕｍｂｅｒｏｆｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｅｗｐｒｏｃｅｄｕｒｅｃａｌｌｅｄｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａｍｕｌｔｉｐｌｅｃｕｔｔｉｎｇｉｎｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｗｉｒｅｃｕｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｆｉｒｓｔｃｕｔｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄｌｉｑｕｉｄａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｕｔｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｓｔｅａｍｗａｔｅｒｍｉｓｔ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｓｐｅｅｄｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｓｉｎｇｌｅ－ｆａｃ－ｔｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｗａｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏａｓｉｎｇｌｅ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｂａｓｅｄｏｎｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏｗｉｔｈｔｈｅｕｓｅｏｆｇｒａｙｒｅｌａｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｐｕｌｓｅｄｕｒａｔｉｏｎａｎｄｗｏｒｋｔａｂｌｅｆｅｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｅｘ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔａｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｏｆ１６μｓ，ａｔａｂｌｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄｏｆｔｗｏｇｅａｒｓ，ａｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔｏｆ４Ａ，ａｎｏｆｆｓｅｔｏｆ３０μｍ，ａｎｄｓｔｅａｍｍｉｓｔａｍｏｕｎｔｏｆ３０ｍｌ·ｍｉｎ－１ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｄｅｘ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａｃｈｉｎｉｎｇ（ＷＥＤＭ）；ｆｉｎｉｓｈｃｕｔ；ｓｔｅａｍｗａｔｅｒｍｉｓｔ；ｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｇｒａｙｒｅｌａｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ
收稿日期：２０１６－０５－１９．网络出版日期：２０１７－０８－１６．
基金项目：国家自然科学基金项目（５０９７５０６９）．
作者简介：王彤（１９６７－），女，教授，博士生导师．通信作者：王彤，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｔｏｎｇ＠ｈｒｂｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ． 传统的电火花型腔加工及电火花线切割加工都
是在液体介质中进行的。日本东京农工大学国枝研
究室采用薄壁管状电极，加工时电极旋转，并使高速
气体从管电极中喷出，实现了气中电火花型腔加工，
具有工具电极损耗小、加工作用力较小、放电间隙较
窄、表面变质层较薄等特点［１］。另外，国枝研究室还
开展了气体介质中的单向走丝（低速走丝）线切割实
验，研究表明与传统的水基介质中电火花线切割加工相比，气中线切割具有加工表面粗糙度好、直线度精度高、放电间隙窄、加工表面无电解腐蚀、加工过程清洁环保等特点［２－３］。ＺＨＡＮＧ等也进行了大量气中和雾中的电火花型腔加工研究［４－１１］。研究者在单向走丝线切割机床上进行了薄板的气中和水雾中粗加工实验研究，实验结果，表明水雾量为５．３ｍｌ／ｍｉｎ时，水雾中线切割的加工速度最高值为２．５３ｍｍ３／ｍｉｎ，气中的加工速度最高值为０．９８ｍｍ３／ｍｉｎ，且水雾中的加工速度始终高于气中加工［９］。顾延宾在往复走丝（高速走丝）电火花线切割机床上进行了气体万方数据