数控车床低能耗切削工艺参数优化试验研究

发布时间：2017-07-14 06:21

  本文关键词：数控车床低能耗切削工艺参数优化试验研究

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【摘要】：当前,社会经济发展面临地球资源锐减和环境恶化的严峻挑战,低耗节能成为社会迫切需求。我国机床保有量世界第一,节能减排空间巨大。在机床加工使.用过程中,切削参数和刀具参数影响工件加工质量、生产效率、能耗和碳排放。基于正交试验测试,利用方差分析、极差分析和田口稳健方法,本文分析了加工能耗、加工工时、表面粗糙度等与切削、刀具参数和切削液使用之间影响关系及设计工艺参数的优化选择。主要研究内容包括:(1)建立了数控车床能耗测试试验系统,基于正交试验设计,进行了使用切削液时硬质合金刀具加工45钢正交试验能耗测试。试验结果分析表明,切削深度、进给量、切削速度对总能耗、平均功率和加工工时都有显著影响,各因素最大水平参数组合使总能耗和加工工时最小和最稳健;使平均功率最小和最稳健的试验参数水平组合为切削深度0.25 mm、进给量0.10 mm/r、切削速度62.5 m/min;进给量和切削速度对粗糙度影响显著,切深影响不显著。从粗糙度均值和稳健角度,三因素最优水平可取为切削深度0.50 mm、进给量0.05 mm/r、切削速度75 m/min。(2)不使用切削液时能耗正交试验分析表明,使总能耗和加工工时最小和稳健的参数组合与使用切削液时相同;使平均功率最小和取值最稳健的试验参数水平组合为切削深度0.25 mm、进给量0.15 mm/r、切削速度50 m/min;使表面粗糙度最小和最稳健的试验参数水平组合为切削深度0.25 mm、进给量0.05 mm/r、切削速度75 m/min。使用和不使用切削液时测试结果对比分析表明,不使用切削液时加工过程能耗、平均功率都明显降低。未使用切削液时在该试验条件下粗糙度有所提高,切削速度对其影响较大。(3)切削深度、进给量和刀具主偏角能耗正交试验分析表明,切削深度、进给量对总能耗和平均功率影响显著,主偏角影响不显著。主偏角对表面粗糙度影响显著,切深和进给量影响不显著。在给定的加工测试条件下,使总能耗最优和稳健的参数组合为切削深度0.75 mm、进给量0.15 mm/r、主偏角50°;使平均功率最小和最稳健的试验参数水平组合为切削深度0.25 mm、进给量0.05 mm/r、主偏角75°;使表面粗糙度值最小和稳健参数水平组合为切削深度0.25 mm、进给量0.1 mm/r、主偏角93°。切削深度对加工工时影响最大,主偏角影响最小。本文研究将为我国制造企业在使用数控机床加工过程中选择合理的切削参数及刀具角度,降低能耗和碳排放,提高加工效率和加工质量提供支持。
【关键词】：数控车床 切削参数 主偏角 能耗 方差分析
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG519.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 论文研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 切削参数优化研究现状12-13
• 1.2.2 切削刀具几何参数优化研究现状13-14
• 1.2.3 机床能耗研究现状14-16
• 1.2.4 低碳制造研究现状16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 1.4 本文研究意义17-18
• 第二章 数控车床切削参数能耗测试试验与分析18-37
• 2.1 机床能耗测试试验系统及试验方案设计18-19
• 2.2 机床切削参数能耗测试试验方案设计19-21
• 2.2.1 试验条件19-20
• 2.2.2 正交试验方案设计20
• 2.2.3 试验步骤20-21
• 2.3 切削参数正交试验结果分析方法与工具21-23
• 2.3.1 方差分析21-22
• 2.3.2 极差分析22
• 2.3.3 稳健设计22
• 2.3.4 统计软件SPSS22-23
• 2.4 使用切削液时切削试验测试结果数据与分析23-35
• 2.4.1 使用切削液时总能耗测试结果与分析23-26
• 2.4.2 使用切削液时平均功率测试结果与分析26-29
• 2.4.3 使用切削液时表面粗糙度测试结果与分析29-31
• 2.4.4 使用切削液时加工工时测试结果与分析31-34
• 2.4.5 使用切削液时试验分析结果与讨论34-35
• 2.5 小结35-37
• 第三章 未使用切削液时切削参数能耗测试试验与分析37-53
• 3.1 测试实验方案设计37
• 3.2 切削试验测试结果数据与分析37-51
• 3.2.1 不使用切削液时总能耗测试结果与分析37-40
• 3.2.2 不使用切削液时平均功率测试结果与分析40-43
• 3.2.3 不使用切削液时表面粗糙度测试结果与分析43-46
• 3.2.4 不使用切削液时加工工时测试结果与分析46-49
• 3.2.5 不使用切削液时试验分析结果与讨论49-50
• 3.2.6 切削液对试验分析结果影响分析与讨论50-51
• 3.3 小结51-53
• 第四章 切削参数与刀具参数对能耗影响测试试验与分析53-68
• 4.1 切削工艺参数能耗正交试验方案设计53-54
• 4.1.1 正交试验方案设计53
• 4.1.2 试验条件53-54
• 4.2 切削工艺参数试验测试结果与分析54-66
• 4.2.1 切削工艺参数总能耗测试结果与分析54-57
• 4.2.2 切削工艺参数平均功率测试结果与分析57-59
• 4.2.3 切削工艺参数表面粗糙度测试结果与分析59-63
• 4.2.4 切削工艺参数加工工时测试结果与分析63-65
• 4.2.5 试验分析结果与讨论65-66
• 4.3 小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

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本文编号：540003