文献翻译-在切削冷成型工件时获得预期的表面粗糙度的最优机械参数

注 1 在切削冷成型工件时获得预期的表面粗糙度的最优机械参数 摘要 : 切削参数 ,工件材料 ,刀具几何尺寸和材料都对获得预期的产品质量有一定的影响 ,在制造费用可以接受的情况下 ,预冷成型工件的加工方法是一种较经济的通用的加工方法 获得可接受的表面粗糙度的问题 结果包括一个机械参数影响和提供足够强度的机械加工水平 ,获得预期的表面粗糙度的说明 . 关键词： 精车 ,金属陶瓷刀具 ,表面粗糙度 ,在目前动态的市场条件下，产品为了获得高的响应性，必须进行最优化的机械加工，它为产品提供了最基本的生存基础。在产品的每个生产阶段，产品的消耗率和质量都必须被严格的监视。如果它们偏离了预期的结果，将会立即采取纠正手段来更正。产品调查在一个真实的生产过程中进行，用数据统计过程，使产品的工艺能不断的改进并且降低生产消耗。复杂的生产过程管理同刀具和工件材料各个不同的单一或复杂的影响一样增加。另一方面，工程师们限制生产设置的时间，并且可靠性的普及和产品的快速实验方法的不断增加。这篇文章中描述的在这个实验中所用的方法（ 一种用少量的实验次数和较少的数值统计理论知识，用于优化不同生产阶段的相对简单的方法。 在这个实验中，用的是 4 碳钢冷成型试样。它是一种表面渗碳钢，和其他碳钢相比，它具有高的均匀组织和少量的有色金属加入。 4 钢的化学成分和机械性能分别列在表 1，表 2 中。 这种钢具有低的屈服压力，低强度，并且有高的应变，能在不断裂的情况下变形，它表明这种钢适于冷变形。另一方面，在金属切削过程中，这些性能导致刀片不利的变形。不利的刀片变形导致较差的表面粗糙度和刀具 承受较高的载荷，从而降低刀具的使用寿命。 直径 42 4 碳钢热扎钢棒在没中频淬火前冷拉到直径为 40， 4 3 显示了每个棒料中的正常应力的水平。 测量这些冷成型棒料表面和心都显微硬度，这些棒料的表面显微硬度较心部显的微硬度高。测得的显微硬度变化如图 1 直径为 42槽形棒表面具有较高的显微硬度，这种不正常的现象归因于杂质和材料的不均匀性，它在拉拔时被除去。分析所有的脱碳层显示，从表面开始到热扎表面的脱碳层的厚度为 用两个代号为 40 34棒料作为 试样做机械可加工性测试试件的形状注 2 如图 2 所示 把有金属陶瓷刀具用于加工试样，刀片和刀柄的标准代号： 刀具的切削的几何角度如图 3 所示，这种刀片有一个特殊的断屑槽，适于钢的少进给，精加工。 化层在这中刀片上镀强化层和和镀强化层的刀片在实验中都被用到。 试样在 加工，它是适于加工小型零件的计算机数控车床（图 4）。表面粗糙度是所关注的质量特征。用 0 测量装置测量表面粗糙度。 规划 这次实验的目的是分析工件材料特性，切削参数和 化镀层对工件精加工表面粗糙度的影响。控制切削参数的数量和水平如表 4 所示。 初控制因素的影响外，各因素间的相互作用对于工件表面粗糙度的影响也是本次实验研究的，这些影响因素之间的相互作用是： 切削速度和工件材料（ A C） 切削速度和刀具材料（ A B） 工件材料和连续切削（ C E） 刀具材料和工件材料（ B C） 刀具材料和连续加工（ B E） 切削速度和切深（ A D） 切前深度和连续切削（ D E） 表 4 显示的实验规划有两个等级，有十三个自由度 ，涉及到控制因素的数目和等级以及控制因素的互相作用。选择一个标准的 验规划用 215）表示。一个用控制因素组成的矩形方阵如表 5 所示 1 和 2 分别代表各个控制因素的第一等级和第二等级。从这个矩阵中，选择 16 个等级的控制因素来承担这个实验。表格的右边包括表面粗糙度的测量结果和计算的信号 /噪声比。信噪比是按方程： 这里： 表示信噪比 n 表示重复实验的次数 质量特征的测量值 以上的方程用于计算信噪比，它越小表面质量越高。在 我们的实验中，表面粗糙度越小，质量就越好，从表 5 中可看出，每次表面粗糙度的测量重复三次。 5、分析实验结果 注 3 用一个叫做信燥响应表的表格来分析每个控制因素对表面粗糙度值 影响，精车过程中的信燥比在响应表 6 中，它显示控制因素各个等级对信燥比的和。已设定了各个控制因素从等级 1 变到等级 2 时各个信燥比如何变化，在这个响应表中也分析各个控制因素相互间的影响。分析各个控制因素相互间的影响。能得到关于工序过程的自然和机构中的非常重要的附加信息。控制因素上的信燥比计算如方程 1 所示，其它控制因素信燥比的计算方法与此相同。 不同的值决定了各个控制因素影响的大小。相差越大，控制因素的影响或两个控制因素间相互作用的影响就越大。例如 整理不同值相关的控制因素和它们之间的相互作用，然后，把控制因素和它们的相互作用分为强和弱，最强的控制因素和它们之间的相互作用如表 6 所示。可以看出最强的控制因素是 A ， B， D 以及 A X D， A X E 和 B X E 的相互作用。所有其它控制因素和它们之间的相互作用在精加工中对信燥比的影响较弱。 各个控制因素的影响用响应图表能清晰的表示。一个响应图表显示了信燥比的变化，为控制因素从等级 1 变到其它等级时，斜线决定了控制因素的影响力，精加工中所有影响因素如响应图表 5 所示，为获得最好的质量能通过查响应图表来设定控制因素。最好的值就是信燥比较高的值。所以它被计算以致一个精车表面获得最好的粗糙度值。 切削速度 00r/切削深度 镀 刀片，机械加工。最高水平的的冷成形及二次切削。 分析相互作用获得精车过程中的附加信息，表 7 显示通过计算两个控制因素的组合来分析所有的相互作 用。例如 A X D 的相互作用有四种可能的控制因素设定组合； 程 3 显示了 A X D 相互作用是在控制因素设定成 情况下信燥比如何计算： 信号 /燥声相互影响的矩阵使我们能够确定相互影响曲线的结构，它显示了两个控制因素的自然相互作用，相互作用的曲线的相交线反映了两个控制因素相互作用较强。如图 6 切削速度和工件的相互影响如图 7 所示，较高的冷成型表面粗糙度对最高的切削速度的影响很小。 当用镀 刀片加工时，切削速度和刀具材料的相互影响表现为较好的表面粗糙度，在较 低的切削速度下它的影响较大。 切削速度和切削深度的相互作用曲线，较低切削速度对切深有较小的影响，反之不然。 6、最优化切削条件的确定 从表 5 中可以确定右精车过程中哪些控制因素及它们的相互作用对表面粗糙度有较大的影响。这些因素的最优化切削条件能很容易地从图 5 信噪比响应曲线中确定，最好的表面粗糙度值在响应曲线较高的信噪比值处。精车冷成形工件的最优化切削条件如表 8 所示。它证明工件材料对最优化切削条件没有影响，这个注 4 能用精车过程的强度来解释，它通过选择其它因素的最优化等级来得到。 在设定最优化控制参数，决定表面粗糙度 ，可以写成方程 5 的形式。我们可以从方程 1 得到表面粗糙度的表达式并且计算最优化切削条件下的表面粗糙度（ 方程 4 和 5 中的 表示最优化条件下的信噪比。m，这在表面粗糙度的 内，它的范围是 m 7、检测试验 决定过了控制因素的最优化设定后，进行检测实验。检测实验或验证实验是精加工 中选择控制因素的最优化水平，以获得预期质量特性的重复。检测实验是在两个机 械测试中具有不同下应力水平的工件上进行的。做这个实验是为了证明分析的结果，它显示工件条件对控制条件的最优化设定没有影响，实验结果在表9 中列出。 可以看出表面粗糙度的计算值和测量值有些不同，但它们都在表面粗糙度 些差别也是做这个实验分析的主要原因，即看看结果是不是在 期的误差和变化可以通过计算获得。预期误差的变化和它所具有的一个屈服值为 变化的分析。计算所有控制因素下 F 值显示在精加工中对表面粗糙度的影响，切削速度（ A）的影响最大，其次是刀具材料（ B）和切削深度（ D）， 连续切削（ E）的影响较小，工件材料（ C）几乎没有影响。 方程（ 6）能够计算预期误差的变化。 0 表示为估算最优化信噪比的同等样本的型号， 测实验的次数。 如果检测实验值和计算值在 2 许的范围内，附加模型就是充足的，可以从表 9 中看出，误差 | i,i,提到的范围（ 内，这意味着用于计算最优化质量特征值的附加模型是足够的。 8、结论 在硬钢的精加工中，获得表面质量的目标值同 潜在帮助一同出现。确定最少的实验次数，在最优化切削条件下获 得预期的表面粗糙度。通过检测实验确定最优化切削条件。也获得了在给定条件下有关完整的精加工的重注 5 要信息。 相互作用的矩阵分析和响应曲线显示了刀具镀 时表面粗糙度的正影响。在所有的实验次数中，表面镀层在机械加工中获得较高的表面粗糙度。根据附加模型和分析结果，可得出切削速度是控制因素中最具影响力的，较高的切削速度导致较光滑的表面，这一点也能从相互作用的图表中看出。切削深度是第三具有影响力的因素。连续切削或次序切削，处。它显示了对表面粗糙度的影响，另一方面它和通过工件表面 层和改变工件材料特性有关。 结果证明了一些已为人们所知的表面粗糙度和其它精车过程中控制参数的关系。另一方面它们显示了找到一个使加工过程如此强大以致几乎控制了参数的负面影响或消除了噪声参数的控制因素组合的可能性。在实践中特别是在用简单的试验方法，在加工过程中获得