切削力测量实验数据的处理及分析

切削力测量实验数据的处理及分析第1页/共21页2背景及选题意义切削力切削过程中重要的物理参数之一，其大小决定了切削过程中消耗的功率和加工工艺系统变形。同时，切削力还直接影响切削热的产生，并进一步影响刀具的磨损、破损、刀具耐用度等，对加工精度和加工质量有着直接的影响。因此，研究切削力的变化规律有助于分析切削过程，对实际生产有很强的指导意义。图1-切削实例图第2页/共21页3实验目的对曲面铣削加工在不同进给量下测得的主切削力的实验数据进行处理。以实际生产中常用的切削力经验模型为基础，求得切削力与进给量的关系函数模型并与实际测得值的拟合曲线进行对比和误差分析。第3页/共21页4实验原理实验采用YDX-III9702三向压电铣削测力仪实现切削载荷的在线综合测试。测试系统主要由测力仪(测力传感器)、动态电阻应变仪(或放大器)、采集装置等组成。图2-YDX-III9702型测力仪实物图第4页/共21页5（1）实验条件机床：XD一40型数控铣床

刀具：Φ6硬质合金2刃球头铣刀仪器：三向压电铣削测力仪、YD一28型动态电阻应变仪、INV306U智能信号采集处理分析仪、DASP2006智能数据采集和信号分析系统试验材料：45钢实验方案简介图3–

XD-40数控铣床第5页/共21页6（2）实验研究对象

选择Φ30mmX30mm的试件毛坯为研究对象，测量球头铣刀精铣曲面时的切削力；零件铣削示意图如图4所示：实验方案简介图4–铣削示意图第6页/共21页7模型建立切削力经验公式：

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进给量f(mm/r)0.020.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.26进给速度Vf(mm/min)20.0040.0060.0080.00100.00120.00140.00160.00180.00200.00220.00240.00260.00转速n(r/min)1000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.00进给量f(mm/r)0.280.300.320.340.360.380.400.420.440.460.480.50进给速度Vf(mm/min)280.00300.00320.00340.00360.00380.00400.00420.00440.00460.00480.00500.00转速n(r/min)1000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.001000.00第8页/共21页9一、实验数据

第9页/共21页10二实验数据初步处理

给定进给速度情况下，测得的铣削力表现为波动形式第10页/共21页11二实验数据初步处理

SPSS中采用正态概率纸法验证铣削力F的测量结果是否符合正态分布第11页/共21页12二实验数据初步处理

SPSS中采用单样本Kolmogorov-Smirnov法验证铣削力F的测量结果是否符合正态分布第12页/共21页13二实验数据初步处理

SPSS中采用单样本Kolmogorov-Smirnov法验证铣削力F的测量结果是否符合正态分布第13页/共21页14

进给量f(mm/r)进给速度Vf(mm/min)转速n(r/min)均值方差

进给量f(mm/r)进给速度Vf(mm/min)转速n(r/min)均值方差0.0220.001000.00315.470.630.28280.001000.00558.041.010.0440.001000.00367.990.670.30300.001000.00561.010.940.0660.001000.00399.991.030.32320.001000.00568.000.970.0880.001000.00424.940.970.34340.001000.00577.031.070.10100.001000.00446.000.980.36360.001000.00582.951.010.12120.001000.00460.021.030.38380.001000.00587.991.040.14140.001000.00481.081.000.40400.001000.00593.000.990.16160.001000.00486.921.020.42420.001000.00605.001.000.18180.001000.00502.961.000.44440.001000.00607.031.040.20200.001000.00515.020.990.46460.001000.00610.991.010.22220.001000.00522.940.970.48480.001000.00618.051.020.24240.001000.00538.010.930.50500.001000.00624.971.000.26260.001000.00545.010.93

第14页/共21页15

…第15页/共21页16

…第16页/共21页17四、可靠度分析

根据下列公式求得相应参数的置信区间：

X的均值2.7133Y的均值-0.6913184.193215.0995-46.231814.62150.554210.1401第17页/共21页18四、可靠度分析

进一步进行回归计算得：

第18页/共21页19总结传统金属切削实验数据的处理方法是将数据以点坐标的形式在双坐标系中描点，再将点连接成直线，根据斜率与系数的关系以及一些几何知识确定切削力方程，此种方法操作繁琐，并且精度较低。相比之下，采用MATLAB拟合的方法更为有效；为提高测量精度，准确监测切削力，由误差分布规律可知回归曲线是所有曲线中偏差平方和最