摘要：在小功（gōng）率數控車床上，采用多因素正交試驗（yàn）法對45#中碳鋼進行（háng）車削試（shì）驗。基於回歸分析原理，應（yīng）用MA7rLAB建立了切削功率模型，並對其簡化。提出了估算切削功率（lǜ）的簡便算法，為（wéi）在機床設計（jì）中更（gèng）合理地選擇電動機提供（gòng）了依據。
 
       關鍵詞：切削功率；功率計算；多元線性回歸分析
 
       在設計普通（tōng）機床時，確定機床（chuáng）傳動（dòng）方案（àn）的同（tóng）時，還必須確定（dìng）機床各電動機的功率，以滿足機床工作（zuò）時所需的轉（zhuǎn）速（sù）和扭矩。由（yóu）於（yú）數控機床通常采用高性能變頻器無級變速，因此傳統的設（shè）計（jì）方法已經不能（néng）滿足新的設計需要。合理地確定電機功率，使機床既能充（chōng）分發揮其使用性能（néng），又不致使電（diàn）機經常不滿載而浪（làng）費電力是非（fēi）常重要的。此外在從事機械加工工藝方案擬定、機床和刀具設計等工作時（shí），也都（dōu）離不開對切削功（gōng）率的估計，它也是進行（háng）設計計算的重要依據。
 
      1 、車削試驗方法及結果
 
      1．1 車削試驗條件（jiàn）
   
      1．1．1試驗條件：
 
      試件材料（liào）為45號鋼，外圓加工；加工機（jī）床為小功率數（shù）控（kòng）車床，加工設備特點：數控係統采用華興3 1xT伺服係統，驅動器采用spm一3400交（jiāo）流伺服驅動器．主軸采用：SINE303高性能變頻器無級調速。
 
      1．1．2測量儀器：主要采用“兩表法”來測量。
 
      1．2車削試驗方法
 
      1．2．1分組試驗。
 
      在車削加工中，對加工過程中切削功率影響比較大的切削參數（shù）主要有：主軸轉速、進給量、切削深度。
 
      1)切削速度與車削功率之（zhī）間的關係。為了考察切削速度（dù）與車削功率之間的關係，進行了一組試驗。通過對試驗過程中得到的數據進行分析，並（bìng）將測得結果繪製成試驗曲線。在（zài）坐標下，存在（zài）明顯的拐（guǎi）點，把切削速度分為兩個區間來處（chù）理（lǐ），在兩個區間內分別（bié）對數（shù）據進行分析與計算。
 
      2)進給（gěi）量與車（chē）削功率之間的關（guān）係。為了進一（yī）步考察（chá）進給量與車削功率之（zhī）間的關係，進行了一組試（shì）驗。通過對試驗過程中得（dé）到的數據進行分析，並將測得結果繪製成試驗曲線。在坐標下，存切削功率與進給量呈非線性的關（guān）係，但由於進給量區間較小，近似地用一條回歸直線代替實測曲線。
 
      3)切削深度與車削功率之（zhī）間（jiān）的關係。為了進一（yī）步（bù）考察切削深度與車削功率之間的關係，進（jìn）行了一組試驗。通過對試驗過程（chéng）中得到的數據進行分析，並將測（cè）得結果繪製（zhì）成試驗曲線。在坐標下（xià），存切削功率與切削深度呈非線性的關係，但由於在切削深度區間較小，近似地用（yòng）一條回歸直線代替實測曲（qǔ）線。
 
      1．2．2切削速度區間內正交試驗
 
      以主軸轉速、進給量、切削深度（dù）這三個切削參數為因素，每個因素（sù）考慮三個水平，采用正交實驗（yàn）設計（jì）方法進行實驗設計。
 
      1．2．3切削功率（lǜ）公式（shì）的建立及顯著性檢驗
 
      1)車削功率模型的確定。在車削加工中，在機床特征和刀具幾何參數確定的前提下，根據金屬切削原（yuán）理，切削功率與（yǔ）切削參數之間存在複雜的指數關係，應用正交回歸試驗建立切削功率與切削
數之間的通用形式為：
  
     
  
      2)應用MATLAB得（dé）到線性回歸方程。應（yīng）用MATLAB回歸功能得到相關係數bo，bl，b2，b3粥JI]為一2．9452，0．8966，0．6014，0．9277。
   
      代入式（shì）中，得到了線性回歸方程
  
      
  
      3)回歸分析的顯著（zhe）性檢驗。采用顯著性檢驗來判定其擬合程度的好壞。三個係數都生成95％置（zhì）信（xìn）區間（jiān），回（huí）歸係數的平方（fāng）R2=0．973，0≤R≤1，說明模型擬合程（chéng）度相當（dāng）高。顯著性概率值（zhí）P=0．0002，遠小（xiǎo）於0．05，故拒絕零假設（shè），回（huí）歸方程有意義。查F分布表(ct=0．01)，F(3，5)=12．06，回歸方程的F>12．06，表明所建立的切削（xuē）功率模（mó）型是非常顯（xiǎn）著的。
 
     2、切削功率模型（xíng）簡化
  
    
  
      2．1切削（xuē）速（sù）度與切削功率關係線性化
 
      在切削速度（dù）區間(10—50m／min)上，該切削（xuē）速度區間不常用，所以不做討論。
 
      在切削速度區（qū）間(50—130m／min)上，應用MATLAB將（jiāng）PI=Va9回歸呈線性方程，此時線性（xìng）方程的自變量（liàng）V用x。表示，函數值用Y。表示，即yl-0．72xl (6)在（zài）切削速度區間(大於130m／min)上，又（yòu）設計了一組試驗。當V=140rn／min，V=150m／min，V=160m／min，V=180m／min時，未出現明顯拐點，說明也可歸為該區間。
 
     2．2進給量與切削功（gōng）率關係線性化
   
     在進（jìn）給量區間(0．08—0．28mm／r)上，應用MATLAB將P2--m．6回歸呈線性方（fāng）程，此時線性方程的自變量傭（yòng）x2表示，函數值（zhí）用y：表示，B0y2=2．05x： 、(7)
 
     2．3切（qiē）削深度與切（qiē）削功率關係線性（xìng）化
 
     在切削深度區間(0．1～2．5ram／r)上，應用MATLAB將P3=a，a9回歸呈線性方程，此時線性方程的自變量（liàng）aD用x，表示，函數值用Y：表示，即y3=0．94x3 (8)
 
      2．4得到簡化式並顯著檢驗
 
      將(6)、(7)、(8)代入（rù）(5)，即P切（qiē）=0．05·Yl·Y2"Y3(kW)--O．069·v·f·aP(kW) (9)在95％置信（xìn）區間，回歸係數的平方R2=o．86，0<R<I，說明模型擬合程度較好。說明簡化式是有意義的。
 
      3、結論
 
      3．1  切削（xuē）速度與切削功率成指數關係；進（jìn）給量與切削功（gōng）率成指數關係；切（qiē）削深（shēn）度與切削功率成近似線（xiàn）性關係。
      3．2  改變了原來（lái）經驗公式複雜的指數關（guān）係，簡化了切削功率估算公（gōng）式。為（wéi）小型（xíng）數控（kòng）車床的（de）設計（jì），主軸電動機的選擇提供了依據。
      3．3  建立的切削功率預測模型，除（chú）了適於本試驗所（suǒ）用（yòng）的切削（xuē）參數外，在刀（dāo）具參數不變的情況下，可（kě）用於車削（xuē）加工其（qí）它同類工（gōng）件材料硬度相差不大時。如果刀具參數改變，需（xū）要對係數進行（háng）修正。