基于田口与方差分析法的AISI304不锈钢钻削参数优化.pdf

年 月第 卷 第 期 基于田口与方差分析法的 不锈钢钻削参数优化收稿日期:通讯联系人基金项目:安徽省高校省级自然科学研究项目()安徽省教育厅质量工程项目()作者简介:周涛()男安徽庐江人工程师 :.周 涛吴明明(.安徽三联学院 机械工程学院安徽 合肥.安徽师范大学皖江学院 汽车工程与智能制造系安徽 芜湖)摘 要:以硬质合金钻头对 不锈钢进行田口正交阵列实验采用激光多普勒振动仪()、便携式表面粗糙度测量仪分别测取钻头振动和钻孔内圆表面粗糙度 实验结果使用方差分析确定影响钻头振动和表面粗糙度的显著切削参数 实验结果表明钻头的振动随着刀具磨损程度的增大而增大最终确定了钻头振动的最佳切削参数水平、主轴转速以及表面粗糙度的最佳切削参数水平、进料速率、主轴转速等参数关键词:田口实验钻削参数方差分析优化中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.().:()表面粗糙度是表面质量的一个重要指标 等在不同的进给速度、径向切削深度和接触角下进行了铣削实验表明进给速度是影响表面质量的最显著参数 等用两种振动系统研究了超声波振动对钻削力、表面粗糙度的影响 等进行实验评估了 和 涂层硬质合金刀具在干磨铣下的可加工性实验结果表明进给速度是影响表面粗糙度的最重要因素而切削速度是影响刀具磨损的最重要因素.等研究了用碳质合金刀具钻孔时工件的表面粗糙度、刀具磨损和振动情况 基于此提出一种检测多层感知的反向传播算法 钻削试验.试验设计试验目的是确定最佳组合的钻削工艺参数以使 不锈钢的钻削加工产生最小的表面粗糙度和最长的刀具寿命(减少钻削振动加速度降低刀具磨损)在表面粗糙度、刀具振动测量中使用最低的信噪比(/)选取螺旋角()、主轴转速()和进给速度()三个钻削切削参数定义三个钻削参数水平如表 所示建立 组()随机运行序试验(见表)表 钻削参数及其水平因素单位低水平()高水平()螺旋角()度()主轴转速()进给速度().试验过程为了提高试验结果的可靠性试验要求在干燥环境下进行主要试验内容如下:()每次试验都以同规格、同批次的新钻头进行试验为提高试验结果准确性每个试验条件下进行 次试验(加工 个孔)()钻削过程中将激光多普勒振动仪()放置在钻床前激光束聚焦在旋转钻头上测量振动的加速度()每个孔钻削完成后移开钻头并使用 便携式表面粗糙度测量仪测量即时的钻孔表面粗糙度()钻头振动加速度和钻孔表面粗糙度在 个试验条件下得到的结果分别如表、表 所示表 田口试验阵列信息表试验序号 螺旋角 主轴转速 进给速度注:代表低水平值 代表高水平值 试验数据分析.表面粗糙度分析根据田口试验法确定的试验方案依据上述试验过程测量得到每个试验条件下钻孔表面粗糙度其结果如表 所示采用信噪比分析得到每个试验条件下钻孔表面粗糙度值的信噪比表 表面粗糙度试验结果试验序号试验设计 螺旋角 主轴转速 进给速度试验结果:表面粗糙度/试验 试验 试验 试验 平均值 信噪比/.根据表 结果分析钻削参数(螺旋角、主轴转速、进给速度)对钻削加工表面粗糙度影响如表 所示 在方差分析中在的置信水平下评估了表面粗糙度实验结果和信噪比如表 所示由表 可知钻削参数中螺旋角的贡献更大占影响总量的 进给速度、主轴转速贡献占比相当约在 对表面粗糙度影响较小多因素交互作用影响也很小表 表面粗糙度试验结果分析水平螺旋角主轴转速进给速度/.变化量.排序周涛等 基于田口与方差分析法的 不锈钢钻削参数优化表 表面粗糙度试验结果信噪比方差分析差异源自由度()平方和()均方()比值()值占比/.误差.合计.图 表面粗糙度的信噪比影响图注:信噪比大更好 根据钻削表面粗糙度试验结果可知信噪比与切削参数水平的分布如图 所示 由图 可知钻削表面粗糙度试验切削参数的最佳水平为 螺旋角、的进料速率和 的主轴转速.刀具寿命的钻头振动加速度分析根据田口试验法确定的试验方案测量得到每个试验条件下钻头振动加速度结果如表 所示采用信噪比分析由此得到每个试验条件下钻头振动加速度的信噪比表 钻头振动加速度试验结果试验序号试验设计 螺旋角 主轴转速 进给速度试验结果:钻头振动加速度/试验 试验 试验 试验 平均值 信噪比/.据表 分析钻削参数(螺旋角、主轴转速、进给速度)对钻削钻头振动加速度的影响结果如表 所示可知螺旋角对钻头振动加速度影响最大进给速度、主轴转速对钻头振动加速度影响相当 在方差分析中在 的置信水平下评估了钻削钻头振动加速度实验结果和信噪比如表 所示表 钻头振动加速度试验结果分析水平螺旋角主轴转速进给速度/.变化量.排序蚌埠学院学报 年 月 第 卷 第 期(总第 期)表 钻头振动加速度试验结果信噪比方差分析差异源自由度()平方和()均方()比值()值占比/.误差.合计.钻头振动加速度试验信噪比与切削参数水平的分布如图 所示 由图 可知钻头振动加速度试验切削参数的最佳水平为 螺旋角、进料速率和 主轴转速图 钻头振动加速度的信噪比影响图注:信噪比大更好 结论在本研究中对 不锈钢进行了三因素两水平田口试验 采用激光多普勒振动计非接触监测钻头加工过程中的振动 利用田口和方差分析表面粗糙度和钻头振动加速度评价刀具寿命 试验结论如下:螺旋角对钻削表面粗糙度影响显著其次是钻 头 振 动 加 速 度 贡 献 分 别 为 和 表面粗糙度的最佳切削参数水平分别为的螺旋角、的进料速率和 的主轴转速对振动加速度的最佳切削参数水平分别为 的螺旋角、的进料速率和 的主轴转速参考文献:.:./.():.:.:.吴明明周涛.基于田口试验法的铣削加工表面粗糙度与铣削参数优化.黑龙江工业学院学报(综合版)():.周成.高速铣削 钛合金的表面粗糙度.宇航材料工艺():.何为薛卫东唐斌.优化试验设计方法与数据处理.北京:化学工业出版社:.李云雁胡传荣.试验设计与数据处理.北京:化学工业出版社:.吴明明杨之政.铝合金切削工艺参数对材料去除率影响分析.黑龙江工业学院学报(综合版)():.周涛等 基于田口与方差分析法的 不锈钢钻削参数优化