基于正交试验的车铣切削参数优化研究

基于正交试验的车铣切削参数优化研究
以后盖组件为研究对象，针对目前后盖组件车铣切削效率和加工质量较低的问题，提出基于正交試验的车铣切削参数优化研究。

根据车铣加工工艺的特点，文章选取进给量、切削深度、切削速度三个影响因素，考察其对后盖组件基准A 表面平面度的影响。

通过进行试验并收集记录试验结果，对试验结果进行极差分析确定最优组合的切削参数，最后通过验证试验证明了结果的有效性，确定了切削参数对后盖组件基准A表面平面度的影响规律，为以后切削加工提供了参考依据。

标签：正交试验；切削参数；平面度；极差分析
Abstract：The rear cover assembly is the object of study. Aiming at the low cutting efficiency and machining quality of the rear cover assembly at present，the optimization research of turn-milling cutting parameters based on orthogonal test is proposed. According to the characteristics of turn-milling process，this paper selects feed rate，cutting depth and cutting speed to investigate the influence of feed rate，cutting depth and cutting speed on the surface planeness of reference A of the rear cover assembly. The cutting parameters of the optimal combination are determined by the range analysis of the test results，and the validity of the results is proved by the verification test. The influence of cutting parameters on the surface planeness of reference A of the rear cover assembly is determined，which provides a reference for later machining.
Keywords：orthogonal test；cutting parameters；flatness；range analysis
引言
切削参数的合理设定对加工零组件的质量有着极大影响，而在以往生产中凭借经验或查询切削手册选择切削参数通常会因为出于安全性考虑过为保守，既达不到最优切削用量的选择，也会降低加工零组件的质量，无法保证生产加工效率和质量。

而切削参数优化则是保证加工工件质量，提升加工效率，减低生产成本的关键技术。

目前，国内外利用人工智能优化算法，例如，BP神经网络[1]、遗传算法[2]、粒子群算法[3]等，对切削参数进行优化。

还有学者运用计算机仿真技术构建智能优化切削用量动态加工仿真系统[4][5]，在计算机模拟优化加工切削用量，同样可以达到参数优化的目的。

由于人工智能优化算法计算量大、理论深度高，不便于在实际加工中推广。

本文采用的正交试验设计进行参数优化研究，计算量小，同时也能满足优化加工的精度要求，在实际生产中便于推广。

1 试验指标，因素和水平的选择
本文研究是的加工工艺参数优化改善，而在现有条件下一些因素是无法改变的，这些无法改变的因素通常具备以下特点：（1）采用的是现有最好条件；（2）改换成本巨大或者无法改变。

只有通过调整一些可以改变的因素，达到后盖组件加工技术要求即基准A表面平面度0.02。

通过查阅国内外加工工艺参数优化相关研究以及本文所研究所需，本文选取进给量、切削深度、切削速度三个影响因素，考察其对后盖组件基准A表面平面度的影响。

在影响基准A表面平面度所有切削参数中，切削三要素的影响最大，而为方便数据记录处理，将主轴转速作为衡量切削速度的指标。

故本文选取进给量、切削深度、主轴转速三个因素，研究其对基准面平面度的影响。

考虑实际加工及机床实际情况，选取每个因素的三个水平进行研究。

2 选择正交表
正交表是一种数学家预先编制好的表格，具有均匀分散性、整齐可比性的突出优点。

正交表记号格式为LN（qs）。

本文选取三个影响因素A、B、C，每个因素选取三个影响水平，故因素自由度fA=fB=fC=3-1=2。

故本文正交试验安排2×3+1=7次试验，即N≥7。

为保证试验精确度，单独留有1列空列，作为试验误差可靠性测量，即S≥3+1=4列。

根据以上论述，本文选取正交表L9（34）。

3 正交试验表头设计及试验方案编制
正交表最终设计，如表2所示。

根据上表所提出的试验方案的9组加工参数，在五坐标轴加工中心试验加工9个后盖组件，测量后盖组件基准A表面平面度并记录在表4的iA列中，所得正交试验数据如表3所示。

4 多因素正交实验的极差分析
极差分析方法是正交试验结果分析最常用的方法。

通过平面度的极差分析可以得出试验因素的优水平和优组合，因素对平面度影响的主次顺序。

A进给量因素的三水平对应的基准A表面平面度之和及平均值计算如下：KA1=0.2，KA2=0.11，KA3=0.22，KA1=0.067，KA2=0.037，KA3=0.073。

B切削深度因素的三水平对应的基准A表面平面度之和及平均值计算如下：
KB1=0.11，KB2=0.19，KB3=0.23，KB1=0.037，KB2=0.063，KB3=0.077。

C主轴转速因素的三水平对应的基准A表面平面度之和及平均值计算如下：
KC1=0.19，KC2=0.17，KC3=0.21，KC1=0.063，KC2=0.057，KC3=0.070。

极差Ri大小可以判断各因素对基准A表面平面度影响的主次顺序。

由上表可得：RA=0.037，RB=0.040，RC=0.013，所以，RB>RA>RC。

因此，因素对基准A表面平面度影响的主次顺序为BAC，即切削深度影响最大，进给量次之，主轴转速影响最小。

平面度越小，后盖组件质量越高，即取A，B，C中最小的为优水平，因此由上表可知KA3>KA1>KA2，A2为A因素优水平；KB2>KB3>KB1，B1为B 因素优水平；KC3>KC1>KC2，C2为C因素优水平。

因此本实验的最优水平组合为A2、B1、C2。

即该加工后盖组件试验的最优工艺加工参数组合为：进给量0.1mm/r，切削深度0.1mm，主轴转速15r/min。

5 多因素正交实验的试验验证
由上表可以看出，后盖组件该加工工序基准A表面平面度加工质量有显著提升，达到了本次试验目的。

6 结束语
本文对三个因素：进给量、切削深度、主轴转速进行正交试验，结果表明进给量0.1mm/r，切削深度0.1mm，主轴转速15r/min时的基准A表面平面度精度最符合加工质量要求。

本文的优化目标为表面平面度，其优化试验过程可以进行推广，其研究思路也为相关研究提供参考依据。

参考文献：
[1]赵韩，冯宝林，董晓慧，等.基于改进的BP神经网络对切削参数的优化选择[J].机床与液压，2008，36（5）.
[2]李建广，姚英学，刘长清，等.基于遗传算法的车削用量优化研究[J].计算机集成制造系统，2006，12（10）.
[3]刘海江，黄炜.基于粒子群算法的数控加工切削参数优化[J].同济大学学报：自然科学版，2008，6（6）.
[4]刘强，尹力.一种面向数控工艺参数优化的铣削过程动力学仿真系统研究[J].中国机械工程，2005，16（13）：1146-1149.
[5]MERDOLSD，ALTINTASY.VirtualSimulation and optimization of milling applications-part 2：Optimization and federate scheduling[J]. Journal of Manufacturing Science and Engineering-Transactions of the ASME，2008，130（5）：0510051-05100510.
[6]于灝.高速硬切削GCr15考虑刃口参数的切削力试验与仿真[J].科技创新与应用，2012（02）：57.
[7]金沙.基于有限元分析的椭圆振动切削换能器[J].科技创新与应用，2014（06）：20.。

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正交车铣加工切削力仿真分析

第３３卷第４期
２０１２年４月
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工
学
报
Ｖｏ．ＮＯ４１３３．Ａｐｒ．２２０１
ＡＣＴＡＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ
正交车铣加工切削力仿真分析
朱立达，于天彪，王宛山
（北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳１００东１０４）
关键词：刀具技术；正交车铣；削力；偏心；模切建中图分类号：Ｐ９Ｔ３１文献标志码：Ａ文章编号：００１９（０２０－４９０１０ —０３２１）４０１－６
ＳｍｕｌｔｏｏｉａｉｎｆｒＣｕｔｉｒｅｏｒｈｏｏｌＴｕｒｍｉｉｇｔｎｇＦｏｃｆＯｔｇｎａｎ・ｌｎｌ
ｉｇｐｏｅｓｈｈｏｅｉａｄｌｏｕｔｏｃｓｆｕｎｅｙｕｉａｈｍａｉｔｏａｅｎｔｅｎｒｃｓ，ｔｅｔｅｒｔｌｍｏｅｆｃｔｉｆｒｅｉｏｄｄｂｓｎｇｍｔｅｔｍｅｈｄｂｓｄｏｈｃｎｇｃｍａｈｎｎｒｎｉｅ，ａｄｔｅｃａｅｒｌｓｏｕｔｏｃｓｗｉｈｔｏａｉｎａｇｅｆｃｔｒｗｅｅｓｍｕａｃｉｉｇｐｉｃｐｌｎｈｈｎｇｕｅｆｃｔｉｆｒｅｔｈｅｒｔｔｎｌｓｏｕｔｒｉｌ－ｎｇｏｅｔｄｉｈｏｉｏｓｗｉｎｔｏｃｅｔｉｉｅｎｔｅｃｎｄｔｎｔａｄｗｉｈｕｔｅｃｎｒｃｔｉｈｙ，ｒｓｅｔｖｌ．Ｔｉｌｔｎｒｓｌｓｓｏｔｔｅｐｃｉｅｙｈｅｓｍｕａｉｅｕｔｈｗｈａ，ｗｉｏｔｈｔｅｉｃｅｓｆｆｅａｅａｄｅｃｎｒｃｔｈｎｒａｅｏｄｒｔｎｃｅｔｉｉｙ，ｔｅｃｔｉｇｆｒｅｉｒａｅｎｔｅｓｍｅｃｔｉｇｐｒｍｅｅｓａｄｉｅｈｕｔｎｏｃｎｃｅｓｓｉｈａｕｔｎａａｔｒｎｔｉｇｅｎｅｃｎｒｃｔｈｎｔａｎｎｎ—ｃｅｔｉｉｓｂｉｇｒｉｃｅｔｉｉｔａｈｔｉｏｅｃｎｒｃｔＴｈｒｆｒｔｈｏｅｉａｕｔｏｃｏｅｒ・ｙｙ．ｅｅｏｅ，ｈｅｔｅｒｔｃｌｃｔｉｆｒｅｍｄｌｐｏｎｇｖｄｓｒｆｒｎｅｆｒｔｅｒｓａｃｎｏｔｏｏａｕｎｍｉｌｇｍｅｈｎｓ．ｉｅｅｅｅｃｏｈｅｅｒｈｏｒｈｇｎｌｔｒ — ｌｉｃａｉｍｎ

基于正交实验法的工程陶瓷铣削加工参数研究

摘
江，周建峰
２３０６０１；２．合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥２３０００９）
要：利用硬质合金刀具和相应的实验设备，设计并进行了工程陶瓷铣削加工的正交试验，通过对主要切削参数的初
中图分类号：ＴＨＩ６；ＴＧ７１１文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）０４ — ０１０１ — ０２
ＲｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｏｎＭｉｌｌｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
步选择和实验，得到相对合理的工程陶瓷铣削加工主要参数的因素和水平的范围，再进行正交试验得到实验结果，比较试验结果。通过极差分析法，研究了切削速度、每齿进给量、轴向切削深度和径向切削深度对．Ｚ－程陶瓷切削过程中力具磨损的影响，排列出切削用量对刀具磨损影响的主次顺序，经实验后得出合理的工程陶瓷铣削加工参数。关键词：工程陶瓷；铣削加工；加工参数；正交试验
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎｌａｔｅｓｔｏｆｍｉｌｌｉｎｇｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｓ）ｎｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｃａｒｂｉｄｅｃｕｔｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｒ：ｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｉｎｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｉｔｉｌａａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ１．ｔｈｅｒ，Ｊａｉｎｆａｃｔｏｒ＇ｓｒｎｄｉ

正交车铣三维切屑理论建模研究

正交车铣三维切屑理论建模研究朱立达;李虎;杨建宇;王宛山【摘要】Aiming at the problems of varying chip thickness and depth due to the complex motion in orthogonal turn-milling, the mathematical models of centric and eccentric chip formation were proposed based on the orthogonal turn-milling theory, respectively Consequently, the mathematical expressions of chip depth and thickness for both the circumference edge and the face edge were obtained. The theoretical model of orthogonat turn-milling chip was validated by comparing the geometric chip formation with the experimental one under the same cutting condition. The chip model may provide a theoretical foundation and reference for the research on orthogonal turn-milling mechanisms.%针对正交车铣复杂运动所产生变深度、变厚度的切屑问题,基于正交车铣切削理论建立有效的无偏心切屑和偏心切屑的数学模型,从而分别获得圆周刃、端面刃的切屑厚度和深度的数学表达式.在相同切削参数条件下,通过理论建模方法和实验测试方法分别获得三维切屑几何形状,对比分析可知,正交车铣三维切屑理论建模是正确的.因此该切屑的理论模型为正交车铣加工机理的研究提供理论基础和参考依据.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】5页(P111-115)【关键词】正交车铣;三维切屑;偏心距;建模;圆周刃;端面刃【作者】朱立达;李虎;杨建宇;王宛山【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TG5正交车铣是利用铣刀和工件同时旋转的合成运动来实现切削加工,使加工精度、加工效率等多方面达到实用要求的一种先进切削加工方法[1].其中正交车铣切屑的形状和大小,对加工中的切削力、颤振、切削温度等都有重要的影响,从而影响到工件的表面质量、刀具的使用寿命和加工效率,因此深入研究正交车铣切屑形状是非常有意义的[2-3].目前国内外一些专家和学者已对车铣切屑进行了研究,其中沈阳理工大学姜增辉等[4-5]研究比较早,也比较深入,为车铣加工研究奠定了坚实基础,但其切屑建模侧重于无偏心切屑且建模方法过于复杂;孙建业等[6]、金成哲等[7]通过实验方法对切屑形成机理进行研究,但没有进行切屑理论建模与分析;克罗地亚的Skoric 等[8]利用车铣技术对旋转工件表面加工的可行性进行了研究,提到了切屑的大致形状.Choudhury等[9]和Pogacink等[10]利用实验方法研究车铣偏心加工对表面质量的影响.本文首先基于正交切削理论采用数学方法分别建立无偏心和偏心的切屑理论模型,然后通过实验验证理论模型的正确性.1 正交车铣切屑建模铣刀轴和工件轴的相对位置称为偏心距.切屑建模主要包括圆周刃切屑厚度建模、圆周刃切屑深度建模[4]、端面刃切屑厚度建模和端面刃切屑深度建模.1.1 无偏心切屑建模轴向进给量 f a为已知切削参数,切削宽度w,如图1所示.在铣刀上建立旋转坐标系,它的Y′轴与工件上的进给螺旋线方向一致,铣刀在旋转坐标系内的转角φ′与在原坐标系内的转角φ有如下关系：铣刀中心从 O 1位置运动到 O2,每齿进给量为fz,此时工件转角为图1 正交车铣的理论切削几何模型(无偏心)Fig.1 Theoretical chip geometry with orthogonal turn-milling(centric position)式中：n1为铣刀转速;n2为工件转速;z为铣刀齿数.1)圆周刃的切屑厚度.切屑厚度的度量方向应始终与铣刀的切削速度方向垂直,铣刀圆周刃的切入角φ′pst和切出角φ′pex表达式为圆周刃切屑厚度模型如下：这里φm是h p1(φ)=h p2(φ)=h p,max(切屑厚度最大值)在时铣刀圆周刃的转角.2)端面刃的切屑深度.铣刀端面刃与工件在X-Z平面内的啮合区情况,还要参考端面刃与工件在X-Y平面内的啮合区,因此端面刃的切屑深度与圆周刃的切屑厚度密切相关,并在同一个平面上进行分析.端面切入角：端面切出角：端面刃的切屑深度可以表示为在PD′段：在PP′段：3)端面刃的切屑厚度.铣刀端面刃上任一点到铣刀旋转中心的距离r′(x(r′,φ)=r′◦cosφ),铣刀旋转一周,铣刀上任一齿端面刃切屑厚度的表达式：1.2 偏心切屑建模1)圆周刃的切屑厚度.由于切屑厚度的度量方向应始终与铣刀的切削速度方向垂直,因此,铣削厚度是由图2中通过螺旋线方向旋转变换得到的.在原坐标系中,铣刀切入角φpst和切出角φpex表达式为对于偏心正交车铣,圆周刃的切屑厚度计算公式如下：图2 正交车铣的理论切屑几何模型(偏心)Fig.2 Theoretical chip geometry with orthogonal turn-milling(eccentric position)2)端面刃的切屑深度.端面切入角为端面切出角在X轴方向上AD=f w/2,端面刃切屑深度可以表示为3)端面刃的切屑厚度.铣刀上任一齿端面刃切屑厚度的表达式：式中 x=-e-r′(φ)cosφ,因此端面刃切屑厚度表示为通过上面推导的数学表达式可分析车铣切削参数和偏心距等对圆周刃的切屑厚度和深度、端面刃的切屑厚度和深度的影响规律.2 实验验证三维切屑几何形状正交车铣加工在MORI SEIKI NT-3150车铣加工中心上,其中刀柄型号：SANDVIK C5-391 HMD-25-070;刀具型号：SANDVIK R390-020A25-11L.工件材料为铝 6061-T6(美标),直径为 40 mm.铣削方式：顺铣;冷却方式：干切削.切削参数如下：铣削主轴转速为1000 r/min;车削主轴转速为40 r/min;切削深度为2 mm;偏心距为6mm;轴向进给速度为1mm/s.通过建模与实验可以获得切屑的三维几何形状,如图3所示.图3 正交车铣三维切屑几何形状与实验形状对比Fig.3 Comparisons of 3D chip geometry and experimental ones of orthogonal turn-milling(a)—无偏心切屑三维几何形状;(b)—偏心切屑三维几何形状;(c)—无偏心切屑实验形状;(d)—偏心切屑实验形状(e=6mm).从图3可以看出,所获得的切屑厚度和深度总是变化的,即变厚度、变深度切屑.与车削切屑和铣削切屑不同,无论无偏心还是偏心的正交车铣切屑都由相互垂直且相联的两部分组成,理论建模与实验获得切屑形状上是一致的.从理论建模获得三维切屑几何形状与实验对比可知,切屑在工件分离过程中发生很大变形,尤其高速切削加工,但从整体形状上分析,正交车铣切屑建模是正确的、可行的.3 结论1)基于正交车铣加工原理对无偏心切屑和偏心切屑建模,分别获得圆周刃切屑厚度和深度、端面刃切屑厚度和深度的数学表达式以及与切削参数之间的变化规律,解决变切深、变厚度的切屑问题,为切削力和颤振等研究提供理论基础和参考依据. 2)不论偏心距多大,圆周刃和端面刃不是同时切入工件,而是同时切出工件,但圆周刃在整个切削过程中起到主导作用.通过建模与实验获得的三维切屑几何形状对比分析可知,切屑建模方法是可行的、正确的.在实验条件允许的情况下,通过切削力测量分析切屑形状,对理论模型的验证更有说服力.参考文献：[1]Savas V,Ozay C.Analysis of the surface roughness of tangential turn-milling for machining with end milling cutter[J].Jour nal of Materials Processing Technology,2007,186：279-283.[2]Nikhil D,Prakash K,Satish K.Automated process planning method to machine a B-spline free-form feature on a mill-turn center[J].Computers&Industr ial Engineer ing,2009,56(1)：198-207.[3]Savas V,Ozay C.The optimization of the surface roughness in the process of tangential turn-milling using genetic algorithm[J].International Journal of Advanced Manufacture Technology,2008,37：335-340.[4]姜增辉,贾春德.无偏心正交车铣理论切削力[J].机械工程学报,2006(9)：23-27.(Jiang Zeng-hui,Jia Chun-de.Theoretical cutting force of non-eccentricity orthogonal turn-milling[J].Chinese Jour nal of Mechanical Engineering,2006(9)：23-27.)[5]姜增辉,贾春德.正交车铣切屑仿真的研究[J].兵工学报,2002(11)：525-528.(Jiang Zeng-hui,Jia Chun-de.A study on the emulation of orthogonal turn-milling chips[J].Acta Ar mamentarii,2002(11)：525-528.)[6]孙建业,马骏.车铣复合加工的切屑形态分析[J].制造技术与机床,2009(12)：72-74.(Sun Jian-ye,Ma Jun.Analysis of chip shape in turn-millingmachining[J].Manufacturing Technology&Machine Tool,2009(12)：72-74.) [7]金成哲,贾春德.正交车铣高强度钢切屑形成机理的研究[J].哈尔滨工业大学学报,2006,38(9)：1610-1612.(Jin Cheng-zhe,Jia Chun-de.Research on mechanism of chip formationin orthogonal turn-milling high strengthsteel[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2006,38(9)：1610-1612.) [8]Skoric S,Udiljak T,Ciglar D.Study of the suitability of the machining of rotating surfaces[J].Transactions of Famena,2008,32(2)：69-83.[9]Choudhury SK,Bajpai JB.Investigation in orthogonal turnmilling towards better surface finish[J].Jour nal of Mater ials ProcessingTechnology,2005,170(3)：487-493.[10]Pogacink M,Kopac J.Dynamic stabilization of the turnmilling process by parameter optimization[J].Journal of Engineering Manufacture,2000,214(2)：127-135.。

基于正交试验法的高速铣削工艺参数优化设计

ｂｄｕｔｒ，ｎｕｎｅｆｄｉｅｅｔｃｔｉｇｏｈｏｇｅｓｏａｎｉｈｅｕｆｃａｎｌｉｅｃｔｅｓｔｈｅｉｆｅｃｓｏｆｒｎｕｔｎｎｔｅｒｕｈｎｓｆｂｌｄｅｆｓｄｓｒａｅｗｓａａｙｚｅｎｎｌｆｉｄａｄｉ
摘要：章使用硬质合金刀具对铝合金（Ａ０叶轮进行高速铣削试验研究分析了不同的切削参数的选文２７）
，
择对叶轮叶片加工的表面粗糙度影响、首先采用多因素的ａ交试验分析了各因素对高速铣削过程中四Ｙ－－个目标值的影响；然后利用极差分析方法分析试验结果，出各个因素对表面粗糙度影响的主次顺序指
．
ｖｓｉａｅｅｔｇｔｄ．Ｆｉｓｓｎｒｈｇｎｌａｒｙｆｒｍｕｔ－ａｔｒａａｙｓｓｔｅｅｆｃｆｅｃａｔｒｉｉｈ－ｐｅｄｍｉｉｒｔｕｉｇｏｔｏｏａｒａｏｌｉｆｃｏｎｌｅｈｆｅｔｏａｈｆｃｏｎｈｇｓｅｌｎｇｌｔｎａｐｔｎｈｅｒｎｅａａｙｔｃｌｍｅｈｏｏａａｙｚｈｒａｅｕｌｓａｄｐｏｎｕｈｅｐｒｍａｙａｄｓｃｎｄｒｈｅｄｏｉｇｔａｇｎｌｉａｔｄｔｎｌｅｔｅｔｉｌｓｔｒｎｉｔｏｔｔｉｒｎｅｏａｖ
，
．
ｅｐｅｉｅｔｌｒｓｌｓｓｏｘｒｍｎａｅｕｔｈｗｈｔｂｅｔｓｒａｅｒｕｈｎｓａｂａｎｅｅｅｔｎｈｐｐｒｐｒａｅｃｔｉｇｐａｔａｓｕｆｃｏｇｅｓｃｎｂｅｏｔｉｄｂｙｓｌｃｉｇｔｅａｏｉｔｕｔｎ．ｒｍｅｅｓｆｒｔｅａｕｉｍｌｏｍｐｅｌｒｖｎｅＴｈｘｒｍｅｔｌｒｓｌｓａｓｈｗｈａｈｒｓａｄｆｎｉｅｓｇａｔｒｏｈｌｍｎｕａｌｙｉｌａｅｅｅｐｅｉｎａｅｕｔｌｏｓｏｔｔｔｅｅｉｅｉｔｉ．

用正交试验法优化电火花铣削加工的工艺参数

（Ｈｕｄｎｉｔｎｉｒｉ，ｎｈｎ３０３Ｃｉａ）ａｏｇＪａｏｇＵｎｖｓｙＮａｃａｇ３０１，ｈｎｏｅｔ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｒｕｏｘｒｍｅｓｏｌｔｉａ— ｓｈａｇｌｉｈｅｍａｅｉｌｈａｅｅｏｇｈａｌｔｏｆｅｐｅｉｎｔｆｅｅｒｃｌｄｉｃｒｅｍｉｎｇｔｔｒａ，ｔｅｐｐｒｒ — ｌ
设计・究研
＜电加工与模具）０８２０年第５期
用正交试验法优化电火花铣削加工的工艺参数
杨洋，卓骅，余王金耀
（华东交通大学，西南昌３０１江３０３）
摘要：通过电火花铣削加工的试验，用数理统计方法分析研究了电火花铣削加工的特性。运
ｓａｃｅｈｅｕｉｒｔｆｅｔｉａ— ｉｃａｇｌｎｅｒｈｄｔｅｐｃｌｉｙｏｌｒｌｓｈｒｅｍｉｉｇ，ｕｉｇｍａｈｍａｉａｔｔｔｓＴｈａｅｈｃｅａｅｃｄｌｓｔｅｔｌａｉｉ．ｅｐｐｒｅｋｄｎｃｓｓｃｃｕｈｆｅｔｎｔｂｌｙｏｕｓｄｈｕｓｎｅｖｌｐａｕｒｎ，ｅｅｔｏｅｓｅｄｉｘｓａｄｂｓｄｐｔｅｅｆｃｏａｉｔｆｐｌｅｗｉｔ，ｐｌｉｔｒａ、ｅｋｃｒｅｔｌｃｒｄｐｅｎａｉ，ｎａｅｉｅ
和表面质量预定的加工要求。由电火花加工的机理

基于正交实验的p20钢高速铣削研究

基于正交实验的p20钢高速铣削研究近年来，随着工业的迅速发展，机械制造的性能要求也越来越高，高速铣削成为目前机械加工技术的重要组成部分。

P20钢是一种常用的工具钢，因其易于加工和造型，被广泛应用于机械零件的加工。

今天，我们将探索如何基于正交实验，来研究P20钢高速铣削的加工效果。

首先，建立正交实验的方案。

针对P20钢的高速铣削，实验因素包括接触磨头的道数、主轴转速、进给速率以及润滑等四个因素，每组因素分别取5个不同的水平值。

由此，总共可以得到25个实验组合，进而建立5因4水平的正交实验方案。

其次，在实验中我们确定了以下参数：接触磨头的道数为3道、4道、5道; 主轴转速分别为8000rpm、10000rpm、12000rpm;给速率为0.1mm/s、0.2mm/s、0.3mm/s;滑方式分为冷却剂和脂类润滑。

最后，利用正交实验设计方案，进行P20钢的高速铣削实验。

我们在实验中，以加工表面粗糙度、切削温度和切屑形态为主要测试指标，并观察分析不同实验条件下的高速铣削效果。

实验结果显示，3道接觑磨头的条件下，主轴转速12000rpm和进给速率0.3mm/s的实验条件，P20钢的加工表面粗糙度和切削温度最优，切屑形态呈现一定的线性，润滑条件下，冷却剂的铣削效果优于脂类。

从结果看出，正交实验设计对P20钢高速铣削的研究有着重要的作用，能够为后续进行优化设计和进行工艺控制提供参考，有助于P20钢高速铣削的技术实现。

总而言之，在正交实验的设计和实施过程中，我们针对P20钢高速铣削的加工效果做出了初步的探讨，得出了有效的结论，为后期进行更多实验研究及技术应用提供了可靠的依据。

近年来，机械加工工艺的发展以及工业需求的不断增长，产品加工性能也越来越受到重视。

基于正交实验的高速铣削研究，能够准确体现P20钢高速铣削的加工效果，有助于技术指导的准确性，以及钢材的高效加工。

未来，还可以更深入地研究P20钢高速铣削及其他金属材料的加工性能，进一步提高机械加工技术的水平。

正交试验在难加工材料切削参数优化中的应用

正交试验在难加工材料切削参数优化中的应用曾孝云1　樊庆文2　谢玉凤1　1中物院机械制造工艺研究所　2四川大学 1　引言XX-2材料为Fe-Ni-C o系沉淀强化奥氏体抗氢不锈钢,是一种专门研制的具有特殊用途的材料。

由于过饱和固溶体中脱溶、析出弥散的第二相使该材料强化,使得该材料的加工尤为困难。

为优化切削参数,指导实际生产,需要对该材料的切削性能进行研究。

由于影响材料切削性能的因素较多而且这些因素又相互作用,使得切削过程非常复杂,无法采用单因数法进行优化。

本文分析了刀具几何角度、切削用量等参数对材料切削性能的影响,利用正交试验方法对主要切削参数从加工的表面粗糙度和刀具磨损两方面进行优化,从而获得适于不同用途的两组优化切削参数。

2　材料的化学成分和机械性能211　材料的化学成分该材料的化学成分见表1。

表1　XX-2材料的化学成分化学元素C Mn S i P S Cr Ni N含量%<010359～10<1<01035<0101519～216～8012～0136212　零件材料的机械性能该材料经固溶处理(1050℃+水淬),其机械性能见表2。

表2　XX-2材料机械性能σb(MPa)σ012(MPa)δ%Ψ%>1000>790>40>50 3　切削参数的优化311　影响加工质量及刀具磨损的主要因素(1)刀具材料和几何参数刀具几何参数的选择,直接影响到刀具耐用度和加工表面质量,要求刀具材料既具有较高硬度、强度和韧性,又具有良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘结性。

对刀具几何参数的合理选择必须同时考虑刀具材料性能、被加工材料特点、加工精度和表面质量要求并配合适当的切削用量,才能达到高的刀具耐用度且满足零件加工质量的要求。

(2)切削用量合理选择切削用量(即切削深度αp、进给量f、切削速度v)及刀具耐用度,充分利用刀具的切削性能和机床性能,可在保证质量的前提下提高生产率,降低加工成本。

基于origin的正交车铣加工表面粗糙度的仿真研究

ＱＩＮＬｕ — ｆａｎｇ，ＳＵＮＴａｏ，ＧＵ０Ｈａ－ｆｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＸｕｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２１００８，Ｃｈｉｎａ）
第１０期
２０１５年１０月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｎ０．１０
ｇｒｅａｔｅｒｆｅｅｄｐｅｒｔｏｏｔｈｇｅｎｅｒａｔｅｓｔｈｅｂｉｇｇｅｒｒｏｕｇｈｎｅｓｓ．
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＭａｃｉｎｅｈｄＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓｆｏｒＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＴｕｒｎ－ｍｉｌｌｉｎｇ
ＢａｓｅｄｏｎｏｒｉｇｉｎＳｏｆｔｗａｒｅ
秦录芳，孙涛，郭华锋
（徐州工程学院机电工程学院，江苏徐州２２１００８）
摘要：正交车铣是车铣复合加工技术最常用的一种加工方式。通过建立正交车铣的粗糙度数学模型和利用ｏｒｉｇｉｎ软件仿真，深入探讨了转速比、工件直径、铣刀齿数和每齿进给量等切削参数对已加工表面粗糙度的影响规律。研究表明：正交车铣适合不同直径回转类零件的加工，其表面粗糙度要优于车削，转速比越高，齿数越多，表面粗糙度值越小；增加铣刀每齿进给量，表面粗糙度值愈大。关键词：正交车铣；表面粗糙度；切削参数中图分类号：ＴＨ１６１；ＴＧ５０６文献标识码：Ａ

基于仿真切削参数的正交试验设计及优化

基于仿真切削参数的正交试验设计及优化赵帅;李震;毕雅萱【摘要】本文利用DEFORM-3D软件模拟了转盘零件在不同切削参数条件下切削力、形变量的变化值,并将这些数值通过正交试验得到最优化的切削工艺参数,后经切削试验,零件各孔误差均在合理范围内,该方法为以后零件切削工艺参数的选择起到了一定的借鉴作用.【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P61-63)【作者】赵帅;李震;毕雅萱【作者单位】鹤壁汽车工程职业学院河南458030;鹤壁汽车工程职业学院河南458030;鹤壁汽车工程职业学院河南458030【正文语种】中文高精度多工位机床的关键核心部件包括转动圆盘、上下动力头座，俗称“三明治”机构。

如图1所示，转动圆盘是机床的分度回转工作台，台面上安装有夹具和工件；上下动力头座分别位于转动圆盘的上下两侧，起到支撑动力头的作用。

如图2所示，“三明治”机构零件属于精密多孔盘类结构件，外沿孔径的尺寸精度要求在±5μm，圆度精度要求在8μm。

因此，零件孔的制造精度要求格外严格，台面上孔的加工量占整个零件加工量的一半以上。

现以转动圆盘孔的加工为例，对其工艺参数的选择进行分析研究。

图1 “三明治”机构图2 “三明治”机构零件结构Deform—3D是一套基于工艺模拟系统的有限元仿真软件，其强大的模拟引擎，能够分析金属成形过程中多个关联对象耦合作用的大变形和热特性。

与传统的直接试验法相比，使用软件仿真费用低、耗时短，在考虑多因素时其优势尤为显著。

因此，本文以Deform—3D软件为平台，针对转盘镗孔过程进行模拟仿真，并通过正交试验得出最优化切削参数组合。

1.Deform—3D有限元仿真平台（1）建立有限元模型。

由于Deform—3D分析软件不具备三维造型功能，所以本文选择在Solidworks软件中建立模型。

在Solidworks中建立的镗刀装配模型如图3所示，其中镗刀前角γo=8°，后角αo=10°，刀尖圆弧半径rε=0.2mm。

数控机床铣削切削力的优化控制与监测方法

数控机床铣削切削力的优化控制与监测方法引言：数控机床在现代制造业中扮演着重要的角色，而铣削切削力的优化控制与监测对提高加工效率和工件质量具有重要意义。

本文将探讨数控机床铣削切削力的优化控制与监测方法，旨在帮助制造业提高其工艺能力和竞争力。

1. 切削力的优化控制方法1.1 加工参数优化切削力受到切削速度、进给速度、切削深度、切削宽度等加工参数的影响。

通过对不同加工参数进行试验和优化，可以找到合适的加工参数组合以降低切削力，并提高加工效率。

优化方法可以采用试验设计、响应面分析等计算机辅助方法。

1.2 刀具优化设计切削刀具的设计对降低切削力具有重要意义。

优化刀具设计可以包括刀具材料的选择、刀具形状的优化、刀具的刃数与刃角等。

通过合理的刀具设计，可以减轻刀具与工件之间的摩擦力，降低切削力，提高切削效率和工件质量。

1.3 冷却液的应用冷却液的有效应用可以降低加工过程中的切削力。

冷却液不仅可以降低工件和刀具的摩擦系数，还可以通过降低切削温度来减少工具磨损，以及降低切削力的大小。

优化冷却液的类型、喷洒方式和流量等，可以达到最佳降低切削力的效果。

2. 切削力的监测方法2.1 力传感器监测利用力传感器直接测量切削力是一种常见的方法。

通过在工件夹持装置或刀具上安装力传感器，可以实时监测切削力的大小。

同时，传感器测得的切削力可以反馈给数控系统，实现切削力的实时控制。

这种方法可以及时发现刀具磨损、工件变形等异常情况，并防止因切削力过大而造成的机械故障和质量问题。

2.2 振动信号分析切削过程中产生的振动信号可以用来监测切削力的大小。

利用加速度传感器或振动传感器采集振动信号，并通过信号处理算法分析振动信号的频率、振幅等特征，可以推断出切削力的大小。

这种方法无需直接接触工件或刀具，具有非侵入性，适用于复杂形状的工件或难以安装力传感器的场合。

2.3 声波信号分析切削过程中产生的声波信号也可以用来监测切削力的大小。

利用声音传感器采集切削过程中的声波信号，并通过频谱分析、时频分析等方法，可以分析出与切削力相关的声音特征。

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