实验结果与分析：表面粗糙度特征曲面及刀具参数影响

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：另外，表面粗糙度的测试值与计算值的相对误差也在10%的允许范围内，见图7-3b。上述分析表明回归方程与实测值拟合得较好。取切削深度ap=0.4mm，进给量f=0.2mm/r，加工表面的表面粗糙度与切削速度、刀尖半径的特征曲面和等值线图分别见图7-5a、b。因此，在机床、工艺系统刚性较好的条件下，可以选用稍大的刀尖半径和较大的切削速度，使工件得到较低的表面粗糙度。

使用最小二乘法对实验数据进行统计处理后，得到表面粗糙度与铣削用量的线性回归模型：

Ra=12.11892a^0.69643_ea^0.81364_pf^0.64611v^-1.30273 （7-12）

运行结果见图7-18。

经方差分析，表面粗糙度值模型在实验用铣削用量范围内是可以被接受的，方差分析及其各因素显著性分析结果见图7-19。结果表明：铣削速度对表面粗糙度的影响最为显著，且由于它的因子是负值，所以它能起到降低加工表面粗糙度的作用；其次是进给量；再其次就是铣削宽度、铣削深度。另外，表面粗糙度的测试值与计算值的相对误差也在10%的允许范围内，见图7-20。通过上述分析，表明回归方程与实测值拟合得较好。

图7-18 运行结果

图7-19 方差分析及其各因素显著性

图7-20 表面粗糙度的实验值与计算值

当铣削速度v=30m/min、进给量f=0.4mm/r时，加工表面的表面粗糙度与铣削深度和铣削宽度的特征曲面见图7-21a，等值线见图7-21b。降低铣削深度和铣削宽度中任意一个切削参数，都可以获得表面粗糙度低的加工表面。

图7-21 表面粗糙度与铣削深度、铣削宽度的特征曲面与等值线图

a）特征曲面 b）等值线图

取铣削深度a_p=4mm、铣削宽度a_e=3mm时，则加工表面的表面粗糙度与切削速度、进给量的特征曲面见图7-22a，特征值关系见图7-22b。从图中可以看出，增大切削速度或降低进给量，都可以获得表面粗糙度低的加工表面。因此，在机床、工艺系统刚性较好的条件下，选用较小的进给量和较大的切削速度，就可以得到较低的表面粗糙度。

图7-22 表面粗糙度与进给量、切削速度的特征曲面与等值线图

a）特征曲面 b）等值线图

另外，为更好地研究在铣削加工中沉淀硬化不锈钢表面粗糙度的情况，对所取样件的垂直平面也进行了检测。两相互垂直的平面铣削加工后的表面粗糙度见表7-3。

表7-3 两相互垂直的平面铣削加工后的表面粗糙度

从表7-3中可以看出，即使铣削加工的铣削用量相同，铣削后两垂直平面的表面粗糙度还是有一定的差别。铣削后两垂直平面的金相组织见图7-23，其中图7-23a所示为表面粗糙度值为Ra₁的加工面金相组织，图7-23b所示为表面粗糙度值为Ra₂的加工面金相组织。不难发现沿着铁素体延伸方向的铣削加工表面的表面粗糙度高于垂直于其方向的铣削加工表面的表面粗糙度，这是由于铁素体具有良好的塑性和延伸性。因此，在垂直铁素体延伸方向铣削加工易得到较低的表面粗糙度。以此类推，车削加工也能出现同样的现象，通过实践也证明了这一点。

图7-23 铣削后两垂直平面的金相组织（100×）

a）表面粗糙度值为Ra₁的加工面金相组织 b）表面粗糙度值为Ra₂的加工面金相组织

实验结果与分析：表面粗糙度特征曲面及刀具参数影响

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