郭思璇+武艷+韓鑄完+博聞

摘 要：以后蓋組件為研究對象，針對目前后蓋組件車銑切削效率和加工質(zhì)量較低的問題，提出基于正交試驗(yàn)的車銑切削參數(shù)優(yōu)化研究。根據(jù)車銑加工工藝的特點(diǎn)，文章選取進(jìn)給量、切削深度、切削速度三個(gè)影響因素，考察其對后蓋組件基準(zhǔn)A表面平面度的影響。通過進(jìn)行試驗(yàn)并收集記錄試驗(yàn)結(jié)果，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析確定最優(yōu)組合的切削參數(shù)，最后通過驗(yàn)證試驗(yàn)證明了結(jié)果的有效性，確定了切削參數(shù)對后蓋組件基準(zhǔn)A表面平面度的影響規(guī)律，為以后切削加工提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn)；切削參數(shù)；平面度；極差分析

中圖分類號：TG501 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0073-02

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

切削參數(shù)的合理設(shè)定對加工零組件的質(zhì)量有著極大影響，而在以往生產(chǎn)中憑借經(jīng)驗(yàn)或查詢切削手冊選擇切削參數(shù)通常會因?yàn)槌鲇诎踩钥紤]過為保守，既達(dá)不到最優(yōu)切削用量的選擇，也會降低加工零組件的質(zhì)量，無法保證生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量。而切削參數(shù)優(yōu)化則是保證加工工件質(zhì)量，提升加工效率，減低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵技術(shù)。目前，國內(nèi)外利用人工智能優(yōu)化算法，例如，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[1]、遺傳算法[2]、粒子群算法[3]等，對切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。還有學(xué)者運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)建智能優(yōu)化切削用量動態(tài)加工仿真系統(tǒng)[4][5]，在計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化加工切削用量，同樣可以達(dá)到參數(shù)優(yōu)化的目的。由于人工智能優(yōu)化算法計(jì)算量大、理論深度高，不便于在實(shí)際加工中推廣。

本文采用的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化研究，計(jì)算量小，同時(shí)也能滿足優(yōu)化加工的精度要求，在實(shí)際生產(chǎn)中便于推廣。

1 試驗(yàn)指標(biāo)，因素和水平的選擇

本文研究是的加工工藝參數(shù)優(yōu)化改善，而在現(xiàn)有條件下一些因素是無法改變的，這些無法改變的因素通常具備以下特點(diǎn)：（1）采用的是現(xiàn)有最好條件；（2）改換成本巨大或者無法改變。只有通過調(diào)整一些可以改變的因素，達(dá)到后蓋組件加工技術(shù)要求即基準(zhǔn)A表面平面度0.02。

通過查閱國內(nèi)外加工工藝參數(shù)優(yōu)化相關(guān)研究以及本文所研究所需，本文選取進(jìn)給量、切削深度、切削速度三個(gè)影響因素，考察其對后蓋組件基準(zhǔn)A表面平面度的影響。在影響基準(zhǔn)A表面平面度所有切削參數(shù)中，切削三要素的影響最大，而為方便數(shù)據(jù)記錄處理，將主軸轉(zhuǎn)速作為衡量切削速度的指標(biāo)。故本文選取進(jìn)給量、切削深度、主軸轉(zhuǎn)速三個(gè)因素，研究其對基準(zhǔn)面平面度的影響。

考慮實(shí)際加工及機(jī)床實(shí)際情況，選取每個(gè)因素的三個(gè)水平進(jìn)行研究。

2 選擇正交表

正交表是一種數(shù)學(xué)家預(yù)先編制好的表格，具有均勻分散性、整齊可比性的突出優(yōu)點(diǎn)。正交表記號格式為LN（qs）。

本文選取三個(gè)影響因素A、B、C，每個(gè)因素選取三個(gè)影響水平，故因素自由度fA=fB=fC=3-1=2。故本文正交試驗(yàn)安排2×3+1=7次試驗(yàn)，即N≥7。為保證試驗(yàn)精確度，單獨(dú)留有1列空列，作為試驗(yàn)誤差可靠性測量，即S≥3+1=4列。根據(jù)以上論述，本文選取正交表L9（34）。

3 正交試驗(yàn)表頭設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方案編制

正交表最終設(shè)計(jì)，如表2所示。

根據(jù)上表所提出的試驗(yàn)方案的9組加工參數(shù)，在五坐標(biāo)軸加工中心試驗(yàn)加工9個(gè)后蓋組件，測量后蓋組件基準(zhǔn)A表面平面度并記錄在表4的iA列中，所得正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

4 多因素正交實(shí)驗(yàn)的極差分析

極差分析方法是正交試驗(yàn)結(jié)果分析最常用的方法。通過平面度的極差分析可以得出試驗(yàn)因素的優(yōu)水平和優(yōu)組合，因素對平面度影響的主次順序。

A進(jìn)給量因素的三水平對應(yīng)的基準(zhǔn)A表面平面度之和及平均值計(jì)算如下：endprint

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對應(yīng)的基準(zhǔn)A表面平面度之和及平均值計(jì)算如下：

KB1=0.11，KB2=0.19，KB3=0.23，KB1=0.037，KB2=0.063，KB3=0.077。

C主軸轉(zhuǎn)速因素的三水平對應(yīng)的基準(zhǔn)A表面平面度之和及平均值計(jì)算如下：

KC1=0.19，KC2=0.17，KC3=0.21，KC1=0.063，KC2=0.057，KC3=0.070。

極差Ri大小可以判斷各因素對基準(zhǔn)A表面平面度影響的主次順序。由上表可得：RA=0.037，RB=0.040，RC=0.013，所以，RB>RA>RC。因此，因素對基準(zhǔn)A表面平面度影響的主次順序?yàn)锽AC，即切削深度影響最大，進(jìn)給量次之，主軸轉(zhuǎn)速影響最小。

平面度越小，后蓋組件質(zhì)量越高，即取A，B，C中最小的為優(yōu)水平，因此由上表可知KA3>KA1>KA2，A2為A因素優(yōu)水平；KB2>KB3>KB1，B1為B因素優(yōu)水平；KC3>KC1>KC2，C2為C因素優(yōu)水平。因此本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)水平組合為A2、B1、C2。即該加工后蓋組件試驗(yàn)的最優(yōu)工藝加工參數(shù)組合為：進(jìn)給量0.1mm/r，切削深度0.1mm，主軸轉(zhuǎn)速15r/min。

5 多因素正交實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)驗(yàn)證

由上表可以看出，后蓋組件該加工工序基準(zhǔn)A表面平面度加工質(zhì)量有顯著提升，達(dá)到了本次試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

6 結(jié)束語

本文對三個(gè)因素：進(jìn)給量、切削深度、主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果表明進(jìn)給量0.1mm/r，切削深度0.1mm，主軸轉(zhuǎn)速15r/min時(shí)的基準(zhǔn)A表面平面度精度最符合加工質(zhì)量要求。本文的優(yōu)化目標(biāo)為表面平面度，其優(yōu)化試驗(yàn)過程可以進(jìn)行推廣，其研究思路也為相關(guān)研究提供參考依據(jù)。

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