谷月　江帆　李明震

摘 要：本文以45號碳素結(jié)構(gòu)鋼為研究對象，通過振動測試儀獲取銑削加工時的振動信號，使用頻率特性分析和試驗研究手段，對銑削后的工件的表面粗糙度與振動頻率特性進(jìn)行相關(guān)性分析，獲取表面粗糙度和刀具振動頻率特性之間的關(guān)系。分析試驗中產(chǎn)生的振動，得出銑削參數(shù)對振動頻率的影響。

關(guān)鍵詞：高速銑削；頻率特性；粗糙度

中圖分類號：TG54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0088-02

1 引言

工件的表面粗糙度以及表面形貌是描述和評價構(gòu)件表面質(zhì)量的重要特征。其優(yōu)劣對構(gòu)件的耐磨性能、疲勞性能、應(yīng)力腐蝕性能等具有重要的決定作用[1]。由斷裂力學(xué)相關(guān)知識可知，表面粗糙度越大，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，因此會降低零件的疲勞強度，這種現(xiàn)象對高強度合金材料更為突出[2]。

I.S.Jawahir等[3]對銑削材料過程中的表面粗糙度特征研究的最新情況進(jìn)行了綜述性報道。J.Sun等[4]的研究了TC4端銑加工后工件的表面粗糙度，在研究參數(shù)范圍內(nèi)，隨進(jìn)給量的增加和軸向切深增大，表面粗糙度值升高，而切削速度的增大會導(dǎo)致其略微減小。G.A.Ibrahim等[5]研究了在銑削速度為55～95m/min之間時，干切削條件下TC4的表面完整性，研究表明得到的表面粗糙度值都在1～4μm之間。

2 材料及實驗

2.1 實驗材料

本次實驗選用樣品為45號鋼，在機械工程中使用范圍很廣。

2.2 實驗設(shè)備

本研究采用VMC-850數(shù)控加工中心作為實驗設(shè)備，銑刀為四刃平頭端銑刀，代號為GM-4E-D8，刀具直徑φ=8mm。

2.3 實驗設(shè)計

本試驗采用單因素實驗設(shè)計，切削深度為0.4mm，轉(zhuǎn)速分別為2500r/min、到6000r/min，增量為500r/min，進(jìn)給速度分別為100mm/min到275mm/min，增量為25mm/min，對樣件進(jìn)行端銑。

2.4 加工后表面粗糙度

對實驗樣件進(jìn)行粗糙度檢測，得到以下粗糙度值，如表1。

3 振動頻率和表面粗糙度的一元線性回歸分析

一元線性回歸分析又稱直線擬合，是處理兩個變量之間關(guān)系的最簡單模型。本文將振動頻率作為自變量，表面粗糙度作為因變量，在直角坐標(biāo)系中畫出Ra-f散點圖，如圖1，從圖中可以看出，這些點近似于直線分布。

將振動頻率和表面粗糙度數(shù)據(jù)輸入到SPSS軟件，對其進(jìn)行回歸分析。得到的結(jié)果如表2至表4所示。

由上可見，調(diào)整后的判定系數(shù)為0.844，擬合度較高，不被解釋的變量較少。由回歸方程顯著性檢驗的概率為0，小于顯著性水平0.05，則認(rèn)為系數(shù)不同為0時，表面粗糙度與振動頻率全體的線性關(guān)系是顯著的，可建立線性方程。

4 結(jié)語

（1）銑削加工45號鋼表面粗糙度隨著主軸轉(zhuǎn)速的增大而減小，隨著進(jìn)給速度的增大而增大。（2）在試驗的參數(shù)范圍內(nèi)，振動頻率隨著主軸轉(zhuǎn)速的增大而減小。在100～200mm/min的范圍內(nèi)，振動頻率隨著進(jìn)給速度的增大而增大，當(dāng)超過200mm/min時，振動頻率隨著進(jìn)給速度的增大改變不明顯。（3）主軸轉(zhuǎn)速對表面粗糙度影響顯著，而進(jìn)給速度對表面粗糙度無顯著影響。（4）表面粗糙度與振動頻率全體的線性關(guān)系是顯著，且呈正相關(guān)。因此，隨著振動頻率的增大，45號鋼的銑削表面粗糙度也會增大。

參考文獻(xiàn)

[1]中國機械工程學(xué)會鍛壓學(xué)會·鍛壓手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]張東初，裴旭明.加工工藝對表面粗糙度及疲勞壽命的影響[J].中國機械工程，2003，14（16）：1374-1377.

[3]Jawahir I S， Brinksmeier E， M Saoubi R， et al. Surface integrity in material removal processes： recent advances[J].CIRP Annals-Manufacturing Technology，2011，60：603-626.

[4]Sun J， Guo Y B. A comprehensive experimental study on surface integrity by end milling Ti-6Al-4V[J].Journal of Materials Processing Technology，2009，209：4036-4042.

[5]AIbrahim G A， Haron C H C， Ghani J A， et al. The effect of dry machining on surface integrity of titanium alloy Ti-6Al-4V ELI[J].Journal of Applied Sciences，2009，9（1）：121-127.