普（pǔ）通銑床零件加工表麵粗（cū）糙（cāo）度的影（yǐng）響（xiǎng）因素（sù）研究
2016-1-15 來源：沈陽工程學院機械學院 作者：王超 孫長青 魏永濤（tāo） 馬國強
摘要：采用正交試驗法研（yán）究普通銑床切削條件下進給速度、主軸轉速和切削深度對（duì）表麵粗糙度的影響。結果表明：隨著切削深度的（de）增加，表麵粗糙度值越來越大；隨著主軸轉（zhuǎn）速和（hé）進給速度的增加，表麵粗糙度值（zhí）先減小後變大，總體呈增大趨勢。切削深度對表（biǎo）麵粗糙度的影響效果（guǒ）最（zuì）大，其次是主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速，再次是進給速度。
關鍵詞：表麵粗糙（cāo）度；普通銑床；影響因素；正交試驗法
普通銑床因其加工成本低廉，對單件、小批量零件加工（gōng）速度較快的特點，在國（guó）內外機械加工行業占有主導地位。但（dàn）隨之科技（jì）的發展，數控銑床、加工中心的興起終結了普通銑床、車床對零件加工的壟斷（duàn）。普通銑床隻（zhī）有不斷提高機械加工產品（pǐn）質量（liàng），才能搶（qiǎng）占市場地位，創造更大的產品價值。表麵粗糙度是衡量零件表麵質量的一項重要指（zhǐ）標，是決定零件後期功用的標尺，也是反映銑削加（jiā）工性能的指（zhǐ）標。在普通銑（xǐ）床的加工中，影響表（biǎo）麵粗（cū）糙度的因素有刀具方麵、切削條件被加工材料、工藝係統的（de）精度和剛度（dù）等。要想達到較高的表麵粗（cū）糙（cāo）度，需要綜合多方（fāng）麵因素進行考慮。現重點研究切削條件（jiàn）下進給速度ｖ、主軸轉速ｎ、切削深度ａｐ對表麵粗（cū）糙度的影響。
１ 材料與方法
１．１ 試驗方法
表麵粗糙度主要是由於加（jiā）工過程中（zhōng）刀具和零件（jiàn）表麵之（zhī）間的摩擦、切屑分離時（shí）的塑性變（biàn）形，以及工藝係統中存在的高頻振動等原因所形成的。根據表麵粗糙度的產生原因和生產實際，銑削加工中影響表麵（miàn）粗（cū）糙度的可控製因素主要有進給速度ｖ、主軸轉速ｎ 和切削深度ａｐ。將（jiāng）這３個因素作為銑削試驗的對象，采用正交試驗法進行試（shì）驗與分析，並將試驗件和表麵粗糙（cāo）度比較樣（yàng）塊進（jìn）行對比， 得（dé）出表麵粗糙度的參數，作為試（shì）驗結果。
各因素水（shuǐ）平結合生產實際選（xuǎn）取， 主軸轉速300～900r ／min，進給速度30～150mm／min，切（qiē）削深度0.5～2.5 mm。每個因素選取5 個（gè）不同的因素水平（píng），用L25（56）設計表頭，一共（gòng）進行25組試驗，詳（xiáng）見表１。
１．２ 材料與（yǔ）設備
試件所用材料為４５ 號鋼。X6132 臥式萬能臥式銑床：北京第一機床（chuáng）廠；Φ50硬（yìng）質合（hé）金銑刀，鑲（xiāng）嵌刀片為3 片，采（cǎi）用逆銑幹銑法；GB6060,2-85，Ra0.1～6.3表麵（miàn）粗糙度（dù）比（bǐ）較樣塊：衡陽量（liàng）具刀具總廠；放大鏡。
２ 結果與分（fèn）析
根據試驗安排，取（qǔ）樣長度（dù）為30mm，最終得到25組表麵粗糙度的試驗結果，見表２。
在（zài）以上分析基礎上，采用極差分析法分析表２ 中的（de）25個數據，分別計算進給速度ｖ、主軸轉速ｎ，切削深度ａｐ對表麵粗糙度的平均影（yǐng）響效果，結果見表３。
表３ 中（zhōng）ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４，ｋ５分別代表３ 個試驗因素在１，２，３，４，５ 水平下通過表麵（miàn）粗糙度比較樣塊對比出來的表麵粗糙度的平均值；Ｒ 代表（biǎo）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 個因素對表麵粗糙度的（de）影響效果。由表（biǎo）３可知：切削深（shēn）度ａｐ對表麵粗糙（cāo）度的影響（xiǎng）效果（guǒ）最大， 其次是主軸轉速（sù）ｎ，再次是進（jìn）給速度ｖ。
根據表２ 的數（shù）據繪製表麵粗糙度分別（bié）在切削深度ａｐ、主軸轉速ｎ 和進給（gěi）速度ｖ 作用下的影響曲線，如圖１、圖２、圖３所示（shì）。
由圖１ 可以（yǐ）看出：隨著切削深度的增加，表麵粗糙度值越來越大（dà），近似成正比例增大。其原因是（shì）隨著切削深（shēn）度的增加，刀所受（shòu）的切削力增大，刀在加工表麵產生的徑向跳動也（yě）就越厲害（hài），導致零件加工表麵粗糙（cāo）度值變（biàn）大。由圖２ 可以看出：隨著主軸轉速（sù）的增加（jiā），表麵粗糙度值先減小後增大。在轉（zhuǎn）速３００～７５０ ｒ ／ｍｉｎ 範圍內表麵粗糙（cāo）度值減小；在轉速（sù）７５０～９００ ｒ ／ｍｉｎ 範圍內表麵粗糙度值減大；在轉速為７５０ ｒ ／ｍｉｎ 時，表麵粗糙（cāo）度（dù）值達到最小值（zhí），為４．９，此時主軸（zhóu）轉速在切削深度和進（jìn）給速（sù）度共同作用下表麵質（zhì）量最好。其原因是隨著（zhe）主軸轉速的增加，Φ５０ 硬質合金銑刀屬於間歇性切削零件加工（gōng）表麵在同一時間刀片切削次數增加，使得零件加工表麵粗糙度值變小。當（dāng）轉速達到一定數值再增加時， 刀片與加工表麵摩擦加劇（jù）產生大（dà）量的切削熱，形成（chéng）積削瘤，破壞了刀具表麵質量，從而使表麵粗糙度值變大。
由圖３ 可以（yǐ）看出（chū）：隨著進給速度（dù）的增大，表麵粗糙度值先減小後增大，減小（xiǎo）幅度沒有主軸變化減小幅度那樣明顯（xiǎn）。其原因是隨著（zhe）進給速度的增大，刀在加工表麵產生的徑向跳動較小， 所以表麵粗糙度（dù）值減小。
３ 結論
１） 隨著（zhe）切削深度的增加， 表麵粗糙度值越來越大；隨著主軸轉速和進給速度的增加，表麵粗糙度值先減小後變大（dà），總體（tǐ）呈增大趨勢。
２） 通過分析方差可以反映（yìng）出切削深度ａｐ對表麵粗糙（cāo）度的影響效果最大，其次是主軸轉速ｎ，再次是進給速度ｖ。
３） 在主軸轉速ｎ 為７５０ ｒ ／ｍｉｎ、切削（xuē）深（shēn）度ａｐ 為０．５ ｍｍ、進給速度ｖ 為１１８ ｍｍ／ｍｉｎ 時，普通銑床在實際加工中可以達到的表麵粗糙度最小，為３．２。
４） 隨著主軸轉速的提（tí）高，表麵粗糙度值先減小。當主軸轉速達到一定值時，刀具（jù）磨損加劇影響表麵（miàn）加工質量，從而使表麵粗糙度值變（biàn）大。
參考（kǎo）文獻
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［５］ 王伯平．互換性與測量技術基（jī）礎［Ｍ］．北京：機械工業出版社（shè），２００９．
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