车削表面残余应力试验范文

《机械设计与研究杂志》2014年第四期

1回归模型建立

1．1多元二次回归模型为了很好地反映在三种冷却降温条件下，切削速度v、进给量f、切削深度ap和刀尖半径rε四个自变量及交互作用对表面残余应力的影响，用均匀设计软件5．0版按最优回归子集法进行运算处理。

1．2回归显著性检验方差分析结果见表3。若取显著水平为α=0．03，查F分布表有临界值F0．03(10，1)=672．546，F=532811．9F0．03(10，1)，可见回归效果非常显著;回归相关性R2≈1．00，因变量与自变量密切相关。

2表面残余应力试验结果分析

2．1单个自变量对表面残余应力的影响(1)切削速度v对表面残余应力σr的影响图2为三种冷却降温条件下的切削速度v与表面残余应力σr的关系曲线。在试验参数范围内，环保型湿式切削和低温冷风微油雾切削的表面残余应力σr几乎不受切削速度v的影响，干式切削的表面残余应力σr随切削速度v升高而非常缓慢增大。干式切削的表面残余应力较大，低温冷风微油雾切削和环保型湿式切削较小。(2)切削深度ap对表面残余应力σr的影响图3为三种冷却降温条件下的切削深度ap与表面残余应力σr的关系曲线。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下的表面残余应力σr几乎不受切削深度ap的影响。干式切削的表面残余应力较大，低温冷风微油雾切削和环保型湿式切削较小。(3)进给量f对表面残余应力σr的影响图4为三种冷却降温条件下的进给量f与表面残余应力σr的关系曲线。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下都存在表面残余应力σr随进给量f的增大而增大的关系。干式切削的表面残余应力较大，低温冷风微油雾切削和环保型湿式切削较小。(4)刀尖半径rε对表面残余应力σr的影响图5为三种冷却降温条件下的刀尖半径rε与表面残余应力σr的关系曲线。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下都存在表面残余应力σr随刀尖半径rε的增大而增大的关系。干式切削的表面残余应力较大，低温冷风微油雾切削和环保型湿式切削较小。

2．2自变量交互作用对表面残余应力的影响(1)切削速度v和切削深度ap交互作用对表面残余应力σr的影响图6a、图6b、图6c为三种冷却降温条件下的切削速度v与切削深度ap交互作用对表面残余应力σr产生影响的特征关系图。在试验参数范围内，干式切削的表面残余应力最大，环保型湿式切削和低温冷风微油雾切削的表面残余应力相对较小且变化趋势相近。(2)切削速度v和进给量f交互作用对表面残余应力σr的影响图7a、图7b、图7c为三种冷却降温条件下的切削速度v与进给量f交互作用对表面残余应力σr产生影响的特征关系图。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下的表面残余应力变化规律相近，两个自变量中进给量对表面残余应力的影响相对较大，切削速度对表面残余应力影响极小。(3)切削速度v和刀尖半径rε交互作用对表面残余应力σr的影响图8a、图8b、图8c为三种冷却降温条件下的切削速度v与刀尖半径rε交互作用对表面残余应力σr产生影响的特征关系图。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下的表面残余应力变化规律相近，两个自变量中刀尖半径对表面残余应力的影响相对较大，切削速度对表面残余应力影响极小。(4)切削深度ap和进给量f交互作用对表面残余应力σr的影响图9a、图9b、图9c为三种冷却降温条件下的切削深度ap和进给量f交互作用对表面残余应力σr产生影响的特征关系图。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下的表面残余应力变化规律相近，两个自变量中进给量对表面残余应力的影响相对较大，切削深度对表面残余应力影响极小。(5)切削深度ap和刀尖半径rε交互作用对表面残余应力σr的影响图10a、图10b、图10c为三种冷却降温条件下的切削深度ap与刀尖半径rε交互作用对表面残余应力σr产生影响的特征关系图。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下的表面残余应力变化规律相近，两个自变量中刀尖半径对表面残余应力的影响相对较大，切削深度对表面残余应力影响极小。(6)进给量f和刀尖半径rε交互作用对表面残余应力σr的影响图11a、图11b、图11c为三种冷却降温条件下的进给量f和刀尖半径rε交互作用对表面残余应力σr产生影响的特征关系图。在试验参数范围内，三种冷却降温条件下的表面残余应力变化规律相近。

3结论

用均匀设计法设计含定性因素混合水平的车削试验方案，建立的二次回归模型，其回归效果非常显著，因变量与自变量密切相关，低成本高效率地实现了含定性因素混合水平的多观察点试验研究，在车削试验参数范围内，其试验分析结果如下。(1)已车削表面轴线方向上的表面残余应力绝大多情况下为拉应力。(2)干式切削的表面残余应力较大，而低温冷风微油雾切削和环保型湿式切削相对较小，建议精密车削尽可能不采用干式车削，推荐低温冷风微油雾切削。(3)进给量和刀尖半径对表面残余应力影响较大，切削速度和切削深度的影响极小，建议精密车削尽可能选用较高的切削速度和较大的切削深度以提高效率，选用较小进给量和刀尖半径以降低表面残余应力。

作者：李登万陈洪涛钟成明单位：四川工程职业技术学院四川装备制造业产业集群技术创新中心东方汽轮机有限公司叶片分厂