2 试验方法和试验方案

1. 试验方法
   本次研究中所有高速铣削试验均在DMU 70eVolution 5轴加工中心进行，工件材料为马氏体不锈钢2Cr13 ，尺寸为150mm×35mm×45mm，硬度为30±1HRC。刀盘选用SANDVIC f50mm高效铣刀盘，刀片为R-245涂层硬质合金铣刀片，采用立式顺铣方式。刀柄选择SANDVIC f20mm高效立铣刀柄，HSK夹紧方式，刀片为涂层硬质合金铣刀片，规格为R390-11T304M。表面粗糙度指标选用Ra值。测量仪器使用时代TR40接触式表面粗糙度仪。
2. 试验方案
   为研究高速切削过程中切削用量对表面粗糙度的影响规律，首先选用析因试验设计，安排试验线路，以确定表面粗糙度影响因素中的重要效应因素；然后应用均匀设计试验方案U₁₅5³，集中研究高速切削条件下各重要效应因素对表面粗糙度的影响规律。试验过程中，在保证切削过程连续、前刀面积屑瘤尽可能小的前提下，沿已加工表面的圆周且平行于进给速度方向上随机选取五个测量面，采样长度0.8mm，测量其表面粗糙度Ra值，并取这五个测量值的算术平均值作为该表面粗糙度Ra值。为消除试验中随机误差的影响，各试验线路均以随机化方式决定试验次序。析因设计和均匀设计的试验参数分别见表1和表2。

表2 U₁₅5³切削参数

	切削速度(m/min)	每齿进给量(mm/z)	铣削深度(mm)
1	94.248	0.05	0.6
2	157.08	0.09	1.1
3	219.91	0.13	0.6
4	282.47	0.17	2.1
5	345.38	0.21	2.6
当铣削速度增大后，由于切屑变形规律与流屑方向的变化，表面形成也将更加顺畅，这时工件的表面质量将有所提高；但与此同时，刀具磨损与积屑瘤的生成、脱离频率也都将随之加快，这些因素与马氏体不锈钢自身不易断屑的特点相互作用，会在一定程度上减弱、甚至抵消因切削速度提高所引起的表面粗糙度下降趋势。不仅如此，随着切削速度的增大，快速增加的切削热在低导热性的马氏体不锈钢工件加工表面上大量聚集，也会对表面质量产生较严重的负面影响。 高速铣削难加工材料中的马氏体不锈钢时，每齿进给量、铣削深度和两者之间的交互作用对表面粗糙度Ra值有统计学显著影响效应； 通过统计回归建立的表面粗糙度Ra值与切削用量之间的线性回归模型和非线性回归模型统计学可信； 为获得理想的加工表面质量，在确定每齿进给量时，需结合铣削深度进行选择，反之亦然。