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摘要：采用正交試驗(yàn)法研究普通銑床切削條件下進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和切削深度對表面粗糙度的影響。結(jié)果表明：隨著切削深度的增加，表面粗糙度值越來越大；隨著主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的增加，表面粗糙度值先減小后變大，總體呈增大趨勢。切削深度對表面粗糙度的影響效果最大，其次是主軸轉(zhuǎn)速，再次是進(jìn)給速度。
普通銑床因其加工成本低廉，對單件、小批量零件加工速度較快的特點(diǎn)，在國內(nèi)外機(jī)械加工行業(yè)占有主導(dǎo)地位。但隨之科技的發(fā)展，數(shù)控銑床、加工中心的興起終結(jié)了普通銑床、車床對零件加工的壟斷。普通銑床只有不斷提高機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量，才能搶占市場地位，創(chuàng)造更大的產(chǎn)品價值。表面粗糙度是衡量零件表面質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是決定零件后期功用的標(biāo)尺，也是反映銑削加工性能的指標(biāo)。在普通銑床的加工中，影響表面粗糙度的因素有刀具方面、切削條件被加工材料、工藝系統(tǒng)的精度和剛度等。要想達(dá)到較高的表面粗糙度，需要綜合多方面因素進(jìn)行考慮?，F(xiàn)重點(diǎn)研究切削條件下進(jìn)給速度ｖ、主軸轉(zhuǎn)速ｎ、切削深度ａｐ對表面粗糙度的影響。
?。?材料與方法
?。保?試驗(yàn)方法
表面粗糙度主要是由于加工過程中刀具和零件表面之間的摩擦、切屑分離時的塑性變形，以及工藝系統(tǒng)中存在的高頻振動等原因所形成的。根據(jù)表面粗糙度的產(chǎn)生原因和生產(chǎn)實(shí)際，銑削加工中影響表面粗糙度的可控制因素主要有進(jìn)給速度ｖ、主軸轉(zhuǎn)速ｎ 和切削深度ａｐ。將這3個因素作為銑削試驗(yàn)的對象，采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn)與分析，并將試驗(yàn)件和表面粗糙度比較樣塊進(jìn)行對比， 得出表面粗糙度的參數(shù)，作為試驗(yàn)結(jié)果。
各因素水平結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選取， 主軸轉(zhuǎn)速300～900r ／min，進(jìn)給速度30～150mm／min，切削深度0.5～2.5 mm。每個因素選取5個不同的因素水平，用L25（56）設(shè)計表頭，一共進(jìn)行25組試驗(yàn)，詳見表1。
１．２ 材料與設(shè)備
試件所用材料為４５ 號鋼。X6132 臥式萬能臥式銑床：北京第一機(jī)床廠；Φ50硬質(zhì)合金銑刀，鑲嵌刀片為3片，采用逆銑干銑法；GB6060,2-85，Ra0.1～6.3表面粗糙度比較樣塊：衡陽量具刀具總廠；放大鏡。
２ 結(jié)果與分析
根據(jù)試驗(yàn)安排，取樣長度為30mm，最終得到25組表面粗糙度的試驗(yàn)結(jié)果，見表2。
在以上分析基礎(chǔ)上，采用極差分析法分析表2中的25個數(shù)據(jù)，分別計算進(jìn)給速度v、主軸轉(zhuǎn)速ｎ，切削深度ａｐ對表面粗糙度的平均影響效果，結(jié)果見表3。
表３ 中ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４，ｋ５分別代表３ 個試驗(yàn)因素在１，２，３，４，５ 水平下通過表面粗糙度比較樣塊對比出來的表面粗糙度的平均值；Ｒ 代表３ 個因素在５ 個水平下的最大方差，通過計算方差可以反映出３ 個因素對表面粗糙度的影響效果。由表3可知：切削深度ａｐ對表面粗糙度的影響效果最大， 其次是主軸轉(zhuǎn)速ｎ，再次是進(jìn)給速度ｖ。
根據(jù)表２ 的數(shù)據(jù)繪制表面粗糙度分別在切削深度ａｐ、主軸轉(zhuǎn)速ｎ 和進(jìn)給速度ｖ 作用下的影響曲線，如圖1、圖2、圖3所示。
由圖１ 可以看出：隨著切削深度的增加，表面粗糙度值越來越大，近似成正比例增大。其原因是隨著切削深度的增加，刀所受的切削力增大，刀在加工表面產(chǎn)生的徑向跳動也就越厲害，導(dǎo)致零件加工表面粗糙度值變大。由圖２ 可以看出：隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加，表面粗糙度值先減小后增大。在轉(zhuǎn)速300~750r/min 范圍內(nèi)表面粗糙度值減小；在轉(zhuǎn)速750~900r/min 范圍內(nèi)表面粗糙度值減大；在轉(zhuǎn)速為750r/min 時，表面粗糙度值達(dá)到最小值，為４．９，此時主軸轉(zhuǎn)速在切削深度和進(jìn)給速度共同作用下表面質(zhì)量最好。其原因是隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加，Φ５０ 硬質(zhì)合金銑刀屬于間歇性切削零件加工表面在同一時間刀片切削次數(shù)增加，使得零件加工表面粗糙度值變小。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值再增加時， 刀片與加工表面摩擦加劇產(chǎn)生大量的切削熱，形成積削瘤，破壞了刀具表面質(zhì)量，從而使表面粗糙度值變大。
由圖３ 可以看出：隨著進(jìn)給速度的增大，表面粗糙度值先減小后增大，減小幅度沒有主軸變化減小幅度那樣明顯。其原因是隨著進(jìn)給速度的增大，刀在加工表面產(chǎn)生的徑向跳動較小， 所以表面粗糙度值減小。
３ 結(jié)論
?。保?隨著切削深度的增加， 表面粗糙度值越來越大；隨著主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的增加，表面粗糙度值先減小后變大，總體呈增大趨勢。
?。玻?通過分析方差可以反映出切削深度ａｐ對表面粗糙度的影響效果最大，其次是主軸轉(zhuǎn)速ｎ，再次是進(jìn)給速度ｖ。
?。常?在主軸轉(zhuǎn)速ｎ 為750r/min 、切削深度ａｐ 為0.5mm、進(jìn)給速度ｖ 為118mm/min 時，普通銑床在實(shí)際加工中可以達(dá)到的表面粗糙度最小，為3.2。
?。矗?隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，表面粗糙度值先減小。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時，刀具磨損加劇影響表面加工質(zhì)量，從而使表面粗糙度值變大。
參考文獻(xiàn)
?。郏保?韓秋實(shí)，王紅軍．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，２０１０．
?。郏玻?徐海華，徐放，趙逸群，等．正交試驗(yàn)法研究影響銑磨球面表面粗糙度的因素［Ｊ］．新技術(shù)新工藝，２０１３（１）：６１－６４．
［３］ 胡知音，孟廣耀，夏海濤．基于正交試驗(yàn)法的ＧＨ４１６９ 高速銑削表面粗糙度研究［Ｊ］．制造技術(shù)與機(jī)床，２０１１（１）：４４－４６．
?。郏矗?王素玉，趙軍，艾興，等．高速切削表面粗糙度理論研究綜述［Ｊ］．機(jī)械工程師，２００４（１０）：３－６．
?。郏担?王伯平．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，２００９．<br/><br/>摘錄自<a style='color:blue;font-size:13px;' href='http://www.skjcsc.com'>數(shù)控機(jī)床市場網(wǎng)</a>
來源：中國刀具商務(wù)網(wǎng)
