利用灰关联分析的有向图法评价氧化膜的研抛作用

【作者】 贾晓凤； 赵波； 王晓博；

【机构】 河南理工大学；

【摘要】 工程陶瓷具备优异的物理与机械性能,如高强度、高硬度、高耐热性等,在电子、光学、仪器仪表、航空航天等行业得到日益广泛的应用,但其加工难度大,加工成本非常高。超声ELID复合磨削是一种集超声振动磨削技术与ELID磨削技术的优势于一体的高效镜面陶瓷加工技术。砂轮表面氧化膜在超声ELID复合磨削加工过程中起重要作用,随着电解进行,在一定范围内维持磨粒一定的出刃高度及容屑空间;部分氧化膜辅助金属结合剂固着超硬磨粒,部分氧化膜游离于金属结合剂与被加工工件之间,两类氧化膜对工件具有研磨、抛光作用,简称研抛作用,有减少工件次表面微裂纹数量的作用。明确氧化膜研抛作用是研究超声ELID复合磨削的关键。以VMC850E立式加工中心为基础,加装超声振动刀具系统,无极变速旋转工作台,整形铜轮,ELID电解阴极、阳极装置,配合HDMD-Ⅳ型高频脉冲电源,搭建超声ELID复合磨削试验平台。以不同预修锐条件,即选取不同占空比下生成的氧化膜作为研究对象,用HysitronTI950型纳米压痕仪测量氧化膜的硬度、弹性模量,用KEYENCE(VHX-2000)型超景深三维显微系统测量单位面积裂纹长度。以硬度,弹性模量和单位面积裂纹长度作为评价不同占空比预修锐条件下氧化膜研抛作用属性指标,建立有向图及其属性矩阵。运用灰关联分析确定各属性指标之间相互影响关系;然后计算各属性的相对值,计算研抛作用属性矩阵的函数值;选择不同预修锐参数下形成的氧化膜作为试验对象,测试各组氧化膜性能参数,计算得到其研抛作用函数值,得到四种加工参数下氧化膜研抛作用依次增强的评价结果。选择停电光磨阶段作为考量氧化膜研抛作用的试验过程。将四种占空比下生成的氧化膜作为研究对象,采用主轴转速为3200r/min,工件转速200r/min,超声振动频率为25.5kHz。对粗糙度为1μm的工件进行无进给停电超声光磨30个行程,无磨削液,采用手持式粗糙度测量仪Taylor/Hobson Surtronic 3+对超声停电光磨过程前后工件表面粗糙度进行测量,每个工件圆周均匀取五个点沿轴向测量内圆周面,测量求得均值作为该工件的粗糙度值,将实验结果与评价结果相对比,检验此评价方法的有效性及准确性。本文提出了一种评价超声ELID复合磨削中氧化膜研抛作用的新方法,这种方法可以同时考虑多种影响因素和各因素之间的相互关系,可对不同预修锐条件下生成的氧化膜的研抛作用做出客观评价。更多还原