外文翻译--基于Taguchi技术对钻削金属基复合材料的研究 中文版.doc

1基于Taguchi技术对钻削金属基复合材料的研究J.PauloDavim喻生林译摘要:这是一篇关于切削要素（切削速度和进给量）和切削时间对钻削金属基复合材料影响的研究论文。一项基于Taguchi技术，以附加在工件上的切削条件进行控制加工的实验计划。目的在于能够建立与刀具寿命估测，特定的切削力和孔的表面粗糙度有关的切削速度，进给量和切削时间三者之间的关系。通过作多发性线性回归分析来获取它们相互之间的关系。最后，将通过做验证性实验来对预测的实验结果和上面提到的关系作比较。关键词:切削；金属基复合材料；Taguchi技术；方差分析1.前言与那些常规的材料相比，金属基复合材料（简称MMCs）是一类相对较新的材料，它具备了更轻的质量，能够承载更高的抵抗力这样一些性质。这类材料已被考虑用于汽车刹车装置中的转动件和内燃机中的各种零部件的制造。因为它具备陶瓷类材料的高耐磨性，所以对MMCs很难进行切削加工。这类强化性陶瓷材料主要是形状不规则或呈球形，长如纤维短如须状或颗粒状的Al2O3，SiC,B4C这类物质。对于MMCs一个持续的问题是对它们很难进行切削加工，因为SiC的高硬度和耐磨特性或其它的坚硬颗粒。MMCs中的颗粒硬度高于高硬度金属中的主要成分WC,甚至是绝大部分的切削刀具材料。但是聚晶金刚石（PCD）是一个特例，因为它的硬度大约是SiC的三到四倍。这就是PCD受到众多研究切削这些材料的学者力荐的原因。Taguchi技术由以一定控制方式来获得数据的实验计划，执行实验和分析数据组成，它用来获得一系列有关给出的处理过程的信息。这些技术通过用正交矩阵来确定实验安排。实验结果将通过分析平均值和方差分析的处理。（简称ANOVA）。2.实验步骤2.1方法以及材料为了实现实验目的，对类型为A356/20/SiCp-T6的MMCs材料（铝混有7.0%的硅，0.4%的镁和体积比为20%的SiC强化）进行热加工试验（处理在温度为154。C保温五个小时）。这些SiC颗粒平均直径大约在20um左右加工中所用的是以HeidenhaiCNC为控制系统的钻削机床（能持续加速至3000rpm，具备2Kw的驱动功率。）带有PCD的钻床（如DIN338）用来在厚度为15mm2的MMCs圆盘件上钻孔（直径为5mm）.实验中我们将使用一个带有适当过载放大器的Kistler压电测力器。一些获得数据的不同程序在LabVIEWTM这款软件上已经得以形成和使用。我们根据扭矩B和进给力Ff的方程式通过这款软件，可以持续直观地实现绘图和记录的同步化和可视化。表1各影响要素等级的分配等级切削速度,V(m/min)进给量,f(mm/rev)切削时间,T(min)1300.0552400.1103500.215特定的切削力Ks通过关系式Ks=8B/(fd2)来计算。其中B扭矩；f进给量；d钻头直径。我们通过单位为1um，放大倍数为30倍的光学显微镜来测量切削刀具的磨损量(VBmax在刀刃半径的1/4处测量)。2.2实验（Taguchi技术）计划对于Taguchi技术实验计划的详细细节使用以上三个因素的三个等级。在表1中指明了要研究的要素和对应等级的分配。我们所选择的矩阵是L27（313），见表2它有三个等级27行，13列对应相关试验中的数据。各要素以及它们之间的相互关系显示在每一列中。实验计划由27个子实验（矩阵行）组成，其中第一列与切削速度V相关，第二列与进给量相关，第五列与切削时间相关，其余与各要素之间的相互关系相关。需要研究的结果是刀具的磨损量VBmax,特定的切削力Ks和孔的表面粗糙度Ra。这些实验重复做两次，总计54个子实验进而对结果来进行方差分析。表2Taguchi的正交矩阵L27（313）。L27（313）试验1234567891011121311111111111111211112222222223311113333333334122211122233351222222333111612223331112227133311133322281333222111333913333332221111021231231231231121232312312311221233123123121322311232313121422312313121231522313121232311623121233122311723122311233121823123122311231931321321321322031322132132132131323213213212232131322133212332132133211322432133211322132533211323212132633212131323212733213212131323.数据分析结果和讨论实验的进行目的在于寻求切削速度V，进给量f，切削时间T这三个因素与刀具的磨损量VBmax,特定切削力Ks以及孔的表面粗糙度Ra这三者之间的特定关系。4数据的统计处理分为两个部分。第一部分关注于ANOVA和各要素的影响以及相互之间的关系。第二部分允许我们获得介于切削要素之间的相互关系。然后，结果将通过做验证性试验来获得。表3Taguchi的正交矩阵实验切削速度V(m/min)进给量f(mm/rev)切削时间T(min)刀具磨损量VBmax(mm)特定切削力Ks(N/mm2)表面粗糙度Ra(mm)1300.0550.0843570.232300.05100.0959500.183300.05150.1065450.194300.150.0930010.355300.1100.1139990.256300.1150.1345000.257300.250.0920660.388300.2100.1222640.279300.2150.1530940.2910400.0550.0940430.3111400.05100.1058070.3312400.05150.1163880.3613400.150.1127840.4714400.1100.1239040.4715400.1150.1537