基于小波分析的微細(xì)電火花線切割表面三維粗糙度評(píng)定研究.pdf

1、微細(xì)電火花線切割加工以其非接觸且容易加工高深寬比和復(fù)雜形狀的微小型構(gòu)件，決定了其在具有極小尺度和極高精度的微納制造族群中不可替代的優(yōu)勢(shì)地位。然而，到目前為止，對(duì)其表面質(zhì)量的評(píng)定還是以二維粗糙度的幅度參數(shù)為主，輔以混合參數(shù)。由于微細(xì)電火花線切割加工表面屬于各向同性類型，二維粗糙度對(duì)這類表面的評(píng)定精度很低，微細(xì)電火花線切割表面結(jié)構(gòu)的空間分布特性，決定了只有在三維范圍內(nèi)才能精確表征表面粗糙度。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)微細(xì)電火花線切割表面質(zhì)量的研究主要

2、集中在表面物理性能及與放電參數(shù)的關(guān)系上，對(duì)三維粗糙度研究的很少，對(duì)評(píng)定三維粗糙度的基礎(chǔ)——表面微觀形貌的構(gòu)造和整體幾何形態(tài)還沒(méi)有做過(guò)深入系統(tǒng)的研究。為此，本文通過(guò)掃描探針顯微鏡測(cè)量微細(xì)電火花線切割表面微觀三維形貌，對(duì)其統(tǒng)計(jì)特征、表面結(jié)構(gòu)成分的頻譜分布和表面三維粗糙度評(píng)定進(jìn)行研究。
　　首先，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分解表面結(jié)構(gòu)，提取表面凸峰，研究凸峰幾何形態(tài)及變化規(guī)律;通過(guò)隨機(jī)理論建立微細(xì)電火花線切割表面高度和輪廓高度的累積概率分布直方圖，

3、表明微細(xì)電火花線切割表面近似服從高斯分布;采用功率譜密度函數(shù)研究微細(xì)電火花線切割表面頻譜特征，結(jié)果顯示，微細(xì)電火花線切割加工表面屬于各向同性表面，并用表面譜矩定量描述了表面的等方向、高度均一性和斜率均一性，與外圓磨削表面相比，微細(xì)電火花線切割表面具有較好的高度均一性和斜率均一性。
　　用小波分析方法提取微細(xì)電火花線切割表面三維粗糙度評(píng)定基準(zhǔn)面。由于正交小波能量守恒的特點(diǎn)，選用正交小波作為基準(zhǔn)面提取的小波濾波器。通過(guò)對(duì)測(cè)量表面三維形

4、貌的小波重構(gòu)誤差確定sym5小波為微細(xì)電火花線切割表面基準(zhǔn)面提取的最優(yōu)小波基;通過(guò)小波分解各層信號(hào)能量呈指數(shù)變化的規(guī)律，確定基準(zhǔn)面提取的小波分解次數(shù)。并把小波評(píng)定基準(zhǔn)與傳統(tǒng)濾波確定基準(zhǔn)做了對(duì)比分析，得出小波評(píng)定基準(zhǔn)面從表面結(jié)構(gòu)的形成原因分離粗糙度信號(hào)，沒(méi)有逼近誤差，且不依賴于評(píng)定面積的大小。
　　從表面結(jié)構(gòu)特征與功能特性共5個(gè)方面研究微細(xì)電火花線切割表面三維粗糙度評(píng)定參數(shù)。通過(guò)數(shù)值模擬微細(xì)電火花線切割表面磨損過(guò)程中形貌變化，分析幅

5、度統(tǒng)計(jì)參數(shù)隨磨損過(guò)程的變化規(guī)律，確定了磨合期表面的高度區(qū)間;賦予高度分布形狀參數(shù)在微細(xì)電火花線切割表面評(píng)定中新的表征意義。改進(jìn)了三維粗糙度空間參數(shù)的算法，直接通過(guò)二維自相關(guān)函數(shù)表征表面紋理特征，用微細(xì)電火花線切割表面二維自相關(guān)譜主截面的圓度表征表面紋理的復(fù)雜程度，以主截面最大半徑方向計(jì)算表面紋理主方向?；谖⒎謳缀螌W(xué)的曲面論的思想，改進(jìn)了混合參數(shù)中曲率的算法，并結(jié)合微細(xì)電火花線切割表面粗糙度結(jié)構(gòu)特征，提出一個(gè)新的表征參數(shù):表面凸峰的高斯

6、曲率Sgc。通過(guò)研究不同加工能量的微細(xì)電火花線切割表面支撐率曲線，結(jié)合數(shù)值模擬表面磨損過(guò)程的結(jié)果，確定以支撐率的10％和80％所對(duì)應(yīng)的支撐高度作為表面功能區(qū)域的兩個(gè)分界值，與支撐率曲線一起把表面分為四個(gè)功能區(qū)域，以體積參數(shù)為主建立了9個(gè)三維粗糙度的功能參數(shù)。用分水嶺分割法確定表面峰的數(shù)目，再此基礎(chǔ)上建立了4個(gè)三維粗糙度的特征參數(shù)。最終提出22個(gè)三維粗糙度參數(shù)完成對(duì)微細(xì)電火花線切割表面的綜合評(píng)定。
　　規(guī)范了微細(xì)電火花線切割表面三維