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高速切削难加工材料表面粗糙度影响因素
1 引言
高速加工技术研究近十年来在国内、国外均取得了较大的发展。高速铣削技术与常规铣削相比，可以通过减少每齿材料切除量而大幅度提高有较高精度要求工件的加工效率，因此在航空、航天、汽车、模具以及国防等领域获得了广泛的应用。表面粗糙度是一项衡量加工表面质量的重要技术指标，如何获得较低的表面粗糙度一直是制造业重点研究的课题。本文借助统计学手段，在系统试验研究基础上，通过对难加工材料中的马氏体不锈钢的高速铣削试验，考察了切削用量对表面粗糙度的影响规律，建立了表面粗糙度与切削用量间的多元线性回归经验公式，并使用残差分析工具验证了该公式的适合性。
2 试验方法和试验方案
1）试验方法
本次研究中所有高速铣削试验均在DMU 70eVolution 5轴加工中心进行，工件材料为马氏体不锈钢2Cr13 ，尺寸为150mm×35mm×45mm，硬度为30±1HRC。刀盘选用SANDVIC f50mm高效铣刀盘，刀片为R-245涂层硬质合金铣刀片，采用立式顺铣方式。刀柄选择SANDVIC f20mm高效立铣刀柄，HSK夹紧方式，刀片为涂层硬质合金铣刀片，规格为R390-11T304M。表面粗糙度指标选用Ra值。测量仪器使用时代TR40接触式表面粗糙度仪。
2）试验方案
为研究高速切削过程中切削用量对表面粗糙度的影响规律，首先选用析因试验设计，安排试验线路，以确定表面粗糙度影响因素中的重要效应因素；然后应用均匀设计试验方案U1553，集中研究高速切削条件下各重要效应因素对表面粗糙度的影响规律。试验过程中，在保证切削过程连续、前刀面积屑瘤尽可能小的前提下，沿已加工表面的圆周且平行于进给速度方向上随机选取五个测量面，采样长度0.8mm，测量其表面粗糙度Ra值，并取这五个测量值的算术平均值作为该表面粗糙度Ra值。为消除试验中随机误差的影响，各试验线路均以随机化方式决定试验次序。析因设计和均匀设计的试验参数分别见表1和表2。
表1 析因设计切削参数
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