車削表面殘余應力試驗范文

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《機械設計與研究雜志》2014年第四期

1回歸模型建立

1．1多元二次回歸模型為了很好地反映在三種冷卻降溫條件下，切削速度v、進給量f、切削深度ap和刀尖半徑rε四個自變量及交互作用對表面殘余應力的影響，用均勻設計軟件5．0版按最優回歸子集法進行運算處理。

1．2回歸顯著性檢驗方差分析結果見表3。若取顯著水平為α=0．03，查F分布表有臨界值F0．03(10，1)=672．546，F=532811．9F0．03(10，1)，可見回歸效果非常顯著;回歸相關性R2≈1．00，因變量與自變量密切相關。

2表面殘余應力試驗結果分析

2．1單個自變量對表面殘余應力的影響(1)切削速度v對表面殘余應力σr的影響圖2為三種冷卻降溫條件下的切削速度v與表面殘余應力σr的關系曲線。在試驗參數范圍內，環保型濕式切削和低溫冷風微油霧切削的表面殘余應力σr幾乎不受切削速度v的影響，干式切削的表面殘余應力σr隨切削速度v升高而非常緩慢增大。干式切削的表面殘余應力較大，低溫冷風微油霧切削和環保型濕式切削較小。(2)切削深度ap對表面殘余應力σr的影響圖3為三種冷卻降溫條件下的切削深度ap與表面殘余應力σr的關系曲線。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下的表面殘余應力σr幾乎不受切削深度ap的影響。干式切削的表面殘余應力較大，低溫冷風微油霧切削和環保型濕式切削較小。(3)進給量f對表面殘余應力σr的影響圖4為三種冷卻降溫條件下的進給量f與表面殘余應力σr的關系曲線。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下都存在表面殘余應力σr隨進給量f的增大而增大的關系。干式切削的表面殘余應力較大，低溫冷風微油霧切削和環保型濕式切削較小。(4)刀尖半徑rε對表面殘余應力σr的影響圖5為三種冷卻降溫條件下的刀尖半徑rε與表面殘余應力σr的關系曲線。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下都存在表面殘余應力σr隨刀尖半徑rε的增大而增大的關系。干式切削的表面殘余應力較大，低溫冷風微油霧切削和環保型濕式切削較小。

2．2自變量交互作用對表面殘余應力的影響(1)切削速度v和切削深度ap交互作用對表面殘余應力σr的影響圖6a、圖6b、圖6c為三種冷卻降溫條件下的切削速度v與切削深度ap交互作用對表面殘余應力σr產生影響的特征關系圖。在試驗參數范圍內，干式切削的表面殘余應力最大，環保型濕式切削和低溫冷風微油霧切削的表面殘余應力相對較小且變化趨勢相近。(2)切削速度v和進給量f交互作用對表面殘余應力σr的影響圖7a、圖7b、圖7c為三種冷卻降溫條件下的切削速度v與進給量f交互作用對表面殘余應力σr產生影響的特征關系圖。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下的表面殘余應力變化規律相近，兩個自變量中進給量對表面殘余應力的影響相對較大，切削速度對表面殘余應力影響極小。(3)切削速度v和刀尖半徑rε交互作用對表面殘余應力σr的影響圖8a、圖8b、圖8c為三種冷卻降溫條件下的切削速度v與刀尖半徑rε交互作用對表面殘余應力σr產生影響的特征關系圖。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下的表面殘余應力變化規律相近，兩個自變量中刀尖半徑對表面殘余應力的影響相對較大，切削速度對表面殘余應力影響極小。(4)切削深度ap和進給量f交互作用對表面殘余應力σr的影響圖9a、圖9b、圖9c為三種冷卻降溫條件下的切削深度ap和進給量f交互作用對表面殘余應力σr產生影響的特征關系圖。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下的表面殘余應力變化規律相近，兩個自變量中進給量對表面殘余應力的影響相對較大，切削深度對表面殘余應力影響極小。(5)切削深度ap和刀尖半徑rε交互作用對表面殘余應力σr的影響圖10a、圖10b、圖10c為三種冷卻降溫條件下的切削深度ap與刀尖半徑rε交互作用對表面殘余應力σr產生影響的特征關系圖。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下的表面殘余應力變化規律相近，兩個自變量中刀尖半徑對表面殘余應力的影響相對較大，切削深度對表面殘余應力影響極小。(6)進給量f和刀尖半徑rε交互作用對表面殘余應力σr的影響圖11a、圖11b、圖11c為三種冷卻降溫條件下的進給量f和刀尖半徑rε交互作用對表面殘余應力σr產生影響的特征關系圖。在試驗參數范圍內，三種冷卻降溫條件下的表面殘余應力變化規律相近。

3結論

用均勻設計法設計含定性因素混合水平的車削試驗方案，建立的二次回歸模型，其回歸效果非常顯著，因變量與自變量密切相關，低成本高效率地實現了含定性因素混合水平的多觀察點試驗研究，在車削試驗參數范圍內，其試驗分析結果如下。(1)已車削表面軸線方向上的表面殘余應力絕大多情況下為拉應力。(2)干式切削的表面殘余應力較大，而低溫冷風微油霧切削和環保型濕式切削相對較小，建議精密車削盡可能不采用干式車削，推薦低溫冷風微油霧切削。(3)進給量和刀尖半徑對表面殘余應力影響較大，切削速度和切削深度的影響極小，建議精密車削盡可能選用較高的切削速度和較大的切削深度以提高效率，選用較小進給量和刀尖半徑以降低表面殘余應力。

作者：李登萬陳洪濤鐘成明單位：四川工程職業技術學院四川裝備制造業產業集群技術創新中心東方汽輪機有限公司葉片分廠