车削加工参数优化
[1]付钰,赵秀栩,魏俊华,陈鹏,李娇.切削参数对车削20CrMnTi表面粗糙度的影响及优化研究[J].机床与液压,,48(22):50-53+90.
以车削20CrMnTi 钢的表面粗糙度为研究对象，设计正交试验，在数控车床 GENOS-L250E 上进行硬质合金刀具车削试验，探究切削参数 ( 切削速度、进给量、背吃刀量) 对表面粗糙度的影响。并通过多元回归建立切削参数与表面粗糙度的关系模型，从而构建以加工效率、表面粗糙度为目标的多目标优化模型，通过粒子群算法对切削参数进行优化。
在车削的精加工中，由于采用较小的切削深度和进给量，切屑较为柔软，20CrMnTi 中含有的 Mn、Cr 元素对韧性有提高作用，工件韧性过高不利于切屑的断裂，易造成已加工表面的切屑拉毛或刮伤。在中低速切削时，易形成积屑瘤、鳞次，对零件已加工表面质量造成不利影响，从而影响后续工序加工质量的保证以及零部件的使用性能。
1 切削试验
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试验条件
试验设备为数控车床
GENOS-L250E，主轴功率7. 5 k W，最高转速为 3 000 r / min。
直径为 38 mm，切削外圆长度为 160 mm，工件总长 301 mm。
由极差分析结果可知: 在试验采用的切削参数范围中，切削速度对表面粗糙度的影响最为显著，其次是进给量，而背吃刀量的影响最小。
Taylor
模型
在 20 世纪初期，美国工程师 F.W. Taylor 开发出了一个刀具寿命模型，此模型包含了与金属切削相关的因素。Taylor 发现，增大切削深度只对刀具寿命产生极小的影响，增大进给量所产生的影响稍大一些，而提高切削速度对刀具寿命产生的影响最大。下图显示了提高速度Vc、增大进给量f和增大切削深度 ap之后所产生的刀具磨损。
表面粗糙度随切削速度的增加呈现逐渐增加的趋势。切削速度增加时，金属去除率增加，单位时间内切削力和切削温度升高，增大了工件材料塑性变形，另一方面也会增大机床的振动，从而导致表面粗糙度增加。
表面粗糙度随进给量的增加呈现增加的趋势。进给量越大，表面加工的质量越差。随着进给量的增加，在进给方向上切削残留面积会增多，刀具切削的载荷也会增大，从而表面粗糙度值也增大。
随着进给量的增加，在进给方向上切削残留面积会增多，刀具切削的载荷也会增大，从而表面粗糙度值也增大。图 1 ©反映出背吃刀量对表面粗糙度的影响较小，与理论分析一致，但切削深度较小时，单位时间内金属去除量较小，切削力也较小，可以减小切削加工时工件振动，提高表面质量。
采用多元回归方法，利用二次多项式回归的方法建立表面粗糙度与加工参数之间的定量关系。虑切削背吃刀量对表面粗糙度影响较小，以切削速度、进给量建立以下表面粗糙度预测模型:
20CrMnTi 材料的车削加工工艺参数优化，在保证加工质量的情况下提高加工效率。以单位时间金属材料的去除率体现加工效率，具体计算如式 ( 3)
所示:
