车削加工中表面粗糙度影响因子的最佳化.pdfVIP

维普资讯 第 28卷 第 2期 延边大学学报 (自然科学版) VO1．28NO．2 2002年 6月 JournalofYanbianUniversity(NaturalScience) Jun．2002 文章编号 ：1004—4353(2002)02—0110—05 车削加工中表面粗糙度影响因子的最佳化 廉哲满 (延边大学理工学院机械工程系 ，吉林 延吉 133002) 摘要：提出了车削加工切削参数 的最佳水平的确定方法 ，建议基于 Taguchi方法来分析最佳的 切削参数 ．四种切削参数 ，既切削速度、进给量 、切削深度 、刀尖 圆弧半径得 以最佳化 ，并用实验 设计和分析研究了性能特性 ．同时利用信号与干扰 比、方差分析和 F检验 ，分析 了切 削参数对 表面粗糙度的影响．切削实验是在无任何切削液的情况下采用涂层硬质合金镶装刀具来完成． 关键词：最佳化 ；Taguchi方法 ；表面粗糙度 ；实验设计；信号与干扰 比；方差分析 中图分类号 ：TH161 ．14 文献标识码 ：A 为了实现切削过程的最优化，需要确定最佳的切削条件 ．目前大多数研究者通过实验数 据或手册来选择所期望的切削条件 ，但这不能完全保证所获得的数据是最佳或接近最佳 ．最 近，关于切削加工参数的最优化的研究已有报道_ll~3j．在这些研究 中，人们为了确定最佳的切 削条件，往往基于大量的从切削实验得到的数据来建立数学模型，并用其来显示切削参数与性 能特性的关系．然后 ，将最佳的算法应用于这个模型以解决切削参数的最佳化 ．然而这些实 验大多数是在其他条件固定不变的情况下 ，仅改变单一 的切削参数求其最佳值 ．这将导致实 验次数 的增多，而且不能给出切削过程可变参数的最佳组合．本文基于 Taguchi方法来分析 最佳的切削参数 ，研究证明Taguchi的参数设计法大大地简化切削参数的最佳化分析程序 ． 1 Taguchi参数设计方法 Taguchi参数设计 目的是寻求参数的最佳组合方案 ，以使平均二次项损失最小 ，即响应 的均方差最小．为了减少传统的参数设计导致 的实验次数 的增多 ，Taguchi使用了正交设计 来研究总的参数空间．这种设计方法仅使用少量的实验次数来达到预期的 目的．在这种设计 方法中，往往定义一个损失函数来计算实验和期望值之间的偏差 ，或测定性能特性值与期望 值之间的偏离[．5]．这个损失函数可 以写成如下二次型 L(Y)=k(Y一丁)． (1) 其 中，L(Y)是损失函数 ，k、Y和丁分别用来表示成本系数 、性能特性值和 目标值 ．这种损失 函数可进一步转换成信号与干扰 比．在信号与干扰 比分析中，性能特性可 以分成望小特性 、 望大特性和望 目特性 ．为了获得最佳的加工性能 ，对表面粗糙度应采用望小特性来研究 ．对 于望小特性 ，信号与干扰 比可 以写成 S／N=一101og[∑ (2) ¨ I 1 收稿 日期 ：2002—03—18 作者简介 ：廉哲满 (1964一)，男(朝鲜族)，吉林延吉人 ，延边大学理工学 院机械工程系副教授 ，工学博士 维普资讯 第 2期 廉哲满 ：车削3D-r中表面粗糙度影响因子的最佳化 111 其中，S／N 是信号与于扰 比，Y是第 i次实验结果 ．进一步可以通过信号与于扰 比和方差分 析来预测切削过程可变参数的最佳组合．最后 ，通过验证实验来证实通过参数设计确定的最 佳切削参数组合的合理性 ． 2 实验设计 2．1 买验 程序 在工程领域里，实验设计是用来改善制造工程性能特性 的很重要的工具 ．本研究使用正 交设