凯发国际娱乐官网入口 不銹鋼精密車削表面粗糙度試驗研究

摘要：表面粗糙度是零件加工質量的重要評價指標之一，表面粗糙度的好壞直接影響到零件的裝配性能、耐磨 性、耐蝕性和使用壽命等，因此表面粗糙度已經成為金屬切削加工的必然要求和追求目標．基于不銹鋼的單因 索和多因素正交組合精密車削試驗，研究了切削參數對表面粗糙度影響的基本規律建立了表面粗糙度與切削 參數之間的關系模型．結果表明，切削參數是影響表面粗糙度的主要因素萁對表面粗糙度影響的顯著性順序 依次為：進給量ｆ＞切削深度咿切削速度”。本文由青島 吊鉤式拋丸機 生產廠家青島淳九整理，提供各類高品質 拋丸機 。
  關鍵詞：不銹鋼：精密車削；表面粗糙度 中圖分類號：Ｎ ３３ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１００８—７５１６（２０１０）０２—０１２３—０５
   不銹鋼具有強度剛度高、耐蝕性強、耐磨性好、適應溫度范圍寬等優良的綜合性能，因此在航空航 天、石油化工、冶金和食品等行業得到了廣泛地應用Ｉ－－２１．然而由于不銹鋼材料具有韌性大、熱強度高、導 熱系數低等特點，切削時塑性變形大、加工硬化嚴重、切削熱多、散熱困難，造成刀尖處切削溫度高、切屑 粘附嚴重、容易產生積屑瘤，從而既加劇了刀具的磨損，又嚴重影響了零件的表面粗糙度【３】．此外，由于不 銹鋼切削時切屑不易卷曲和折斷，也會造成已加工表面的二次劃傷，導致表面質量的明顯下降． 隨著機械科學和制造技術的進步，對不銹鋼零件的精度和表面質量要求越來越高。如何提高表面質 量已經成為制約不銹鋼材料廣泛應用的重要因素．因此本文主要開展了切削參數對不銹鋼精密車削表 面粗糙度影響規律的研究．
 １試驗條件
 試驗選用的刀具材料是三菱鍍鈦（ＴｉＣＮ—Ａ１２０，-Ｔｉ），車刀基本幾何角度如表１所示，工件材料為２Ｃｒｌ３不銹鋼棒料，機床為ＨＡＷＫ-１５０高速數控車床．試驗結束后，采用時代ＴＲ２４０觸針式表面粗糙度 儀對工件的表面粗糙度的進行測量，其中取樣長度為０．２５ ｍｍ，采樣數量５，采樣間隔０．００１ ｍｍ，為了減少 人為誤差，對每個工件表面測量５次后取平均值． 車刀望差鑾蘭哩角度．表２單因素試驗的切削參數取值 幾何角度 角度值 主偏角ｔ副偏角圮’ １５。 ８０ ９００ １００ 切削參數 取值 進給量ｆ（ｒａｍ／ｒ） ０．０３，Ｑ』塹，０．０９，０．１２，Ｏ．１５ 切削深度％（ｍｍ）０．０２，０．０４，０．０６，０．０８，０．１０ 切削速度口。（ｍ／ｍｉｎ） ５＿７，７Ｊ，１ １４，１７１，２２８，２８５

２表面粗糙度的單因素試驗
單因素試驗的切削參數取值如表２所示，試驗中選取兩個切削參數保持不變，分析另外一個參數對 表面粗糙度的影響規律．
 ２．１進給量f對表面粗糙度ra的影響
 取切削速度口產７１ ｍ／ｍｉｎ、切削深 度ａｐ－－－０．０４ｈｉｍ保持不變。表面粗糙度０．４ 兄隨進給量廠的變化趨勢如圖１所示． 呈理論上．進給量廠越大．殘留面積高 度越高，表面粗糙度也就越大．減小進囂０．２ 給量不僅可以減小殘留面積，而且可以 翟抑制積屑瘤和鱗刺的產生．故可以減小 表面粗糙度值１４１．由圖１可以看出：表面０粗糙度隨著進給量的增大不斷增大： 當進給量小于Ｏ．１２ ｍｍ時．表面粗糙度 增長緩慢，當進給量大于０．１２ ｍｍ時， 表面粗糙度隨進給量的增加明顯增大。 這是由于車刀刀尖圓弧半徑的原因造 成的．當進給量廠取值在０．０３ ｍｍ／ｒ附０．５ 近時，表面粗糙度達到了較小值接近 Ｏ．２“ｍ，其表面光滑程度已經達到了精 密車削加工及磨削的水平，完全能夠滿．戛０．３ 足軸類、盤類等回轉表面的精密加工 蔓質量的要求．
 ２．２切削深度錦對表面粗糙度Ｒ。的影蓄ｏ．１ １２４：凯发国际娱乐官网入口 不銹鋼精密車削表面粗糙度試驗研究 隨之增大，從而導致刀具變形和磨損的加劇，不同程度地影響到表面粗糙度的大小．

２．３切削速度ap對表面粗糙度ra的影響
 取進給量／＝Ｏ．０６ ｍｍ、切削深度ｏｔｐ＝０．０４ ｍｍ保持不變，表面粗糙度Ｒ。隨切削速度％的變化趨勢如 圖３所示．

圖３切削速度對表面粗糙度的影響

由圖３可以看出：表面粗糙度隨著切削速度的增大呈先減小后增大的變化趨勢．當切削速度小于 １１４ ｍ／ｍｉｎ時，表面粗糙度隨切削速度的增大而減小，隨著切削速度的進一步增大，表面粗糙度明顯惡化． 分析其原岡在于：在低、中速度的情況下切削不銹鋼時，易產生積屑瘤和鱗刺．因而表面粗糙度比較大。提 高切削速度可以使積屑瘤和鱗刺減小甚至消失，從而有利于減小表面粗糙度。這和普通塑性金屬材料的 切削是一致的；當切削速度繼續增加時，由于不銹鋼材料的獨特性能（導熱系數低、切削熱多、散熱困難 等）使切削區的熱量急劇增加，快速增加的切削熱在低導熱性的馬氏體不銹鋼工件加工表面上大量積 聚。對表面質量產生嚴重的負面影響．
 ３表面粗糙度正交組合試驗及預測模型的建立
 ３．１試驗結果
 為了更加系統的分析切削參數與表面粗糙度之間的關系。在與單因素試驗相同的條件下．以切削參 數為因素，對表面粗糙度進行了正交試驗．試驗采用三因素四水平的正交表。切削參數和試驗結果分別如 正交試驗切削因素水平１２５ ５５４５３５２５ｌ５Ｏｎｎｃ；眈ｎｎ仰 萬方數據２０１０焦 河南科技學院學報（自然科學版） 表４正交試驗數據

 ３．２表面粗糙度預測模型的建立
 根據金屬切削原理１４Ｊ，在機床、刀具和工件材料確定的情況下，表面粗糙度和切削參數之間的關系模 型可用下列指數函數表示： Ｒａ＝Ｋ％。ｆｙ哆 式中，Ｋ表示與刀具材料和工件材料有關的常數，ｙ，石分別是切削參數的指數．正交試驗的目的就是通過獲得式驗數據回歸出上述公式中的常數和指數．將上式兩邊取對數，使經驗公式線性化，并令 Ｙ＝ｌｏｇＲａ、五＝ｌｏｇａ趴鼉＝ｌｏｇｆ、墨＝ｌｏｇｖ。、Ｋ＝ｌｏｇＫ，則式（１）可變為： 其中，ｙ是觀察值向量；Ｘ是常數矩陣，是由估計回歸系數ｌ、ｘ，、ｘ：和ｘ，組成的矩陣；／３是參數向量，是由Ｋ。、戈、Ｙ和ｚ組成的向量；Ｆ是獨立正態隨機變量組成的向量，其期望值為Ｅ陋Ｊ＝０． 則一般線形回歸模型的較小二乘正規方程為： （ｘＸ）ｐ＝ｘ７ 較小二乘估計量： ｐ＝（ｚＺ）－１７ 根據表４中的試驗數據，采用多元回歸分析，可以得到表面粗糙度Ｒ。與進給量廠、切削深度％和切削速度口。之間的關系模型如下所示：００‘４５４２．ａｐ０．１４７４．ｆ０’６０１‰０‘０８８１ Ｒ２＝０．８４２４ 從式（６）可以看出，切削參數影響表面粗糙度大小的顯著性順序依次為：進給量，、切削深度ａ，和切削速度％相關系數Ｒ：表示了表面粗糙度與試驗因素之間的相關程度皿：越接近１，說明殘差越小，相關 程度越高，相關系數Ｒ：等于０．８４２４表明該模型與切削參數具有較高的相關程度，通過該模型可以對試 驗條件下的表面粗糙度進行預測。有助于優化切削參數．
 ４結論
 精密車削不銹鋼２Ｃｒｌ３時，切削參數是影響表面粗糙度的主要因素，表面粗糙度與切削參數之間 的變化規律是：隨進給量的增大呈先慢后快的增加趨勢，隨切削深度的增大緩慢增加，隨切削速度呈先 減后增的變化趨勢．切削參數對表面粗糙度影響的顯著性順序依次為進給量廠＞切削深度ａ，＞切削速 度口。．試驗條件下，切削參數與表面粗糙度之間的關系模型為Ｒ。＝１００ ４ｊ４２口ｐｏ １研廠ｏ’叫６ｖｃｏ’０８引．通過該模 型可以實現表面粗糙度的預測和切削參數的優化．
參考文獻：
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〔２１谷美林，黃傳真，肖守榮．ＴｉＢ２基陶瓷刀具切削不銹鋼時的切削性能研究ｆＪ】．制造技術與機床，２００８，（８）：８９—９０
【３】林湘泉．不銹鋼的加工特性及切削方法的探討【Ｊ１．科技咨詢導報，２００７，（１３）：３３－３５．
【４】張維紀．金屬切削原理及刀具【Ｍ】．杭州：浙江大學出版社，１９９１．