摘要（yào）：在小（xiǎo）功率數（shù）控車床上，采用多（duō）因素正（zhèng）交試驗法對45#中碳鋼進行車削試驗。基於回歸分析原理（lǐ），應用MA7rLAB建立了切削功率模型，並對其（qí）簡化。提出了（le）估算切削功率（lǜ）的簡便算法，為在機床設計中更合理地選擇（zé）電動機提供了依據。
 
       關鍵詞：切削功率；功率計算；多元線性回歸分（fèn）析
 
       在設計普通機床時，確定機床傳動方案的同（tóng）時，還必須確定機床各電動機的功率，以滿足機床工作時所需（xū）的轉速和扭矩。由於數控機床通常采用高性能變頻器無級（jí）變速，因此傳統的設（shè）計方法已經不能滿足新的設（shè）計需要。合理地確定電機功率，使機床既能（néng）充分（fèn）發揮其（qí）使用性能，又不（bú）致使（shǐ）電機經常不（bú）滿載而浪費（fèi）電力是非常重要的。此外在從（cóng）事機械加工工藝方案擬定、機床和（hé）刀具設計等工作時，也都離不開對切削功率的估計，它也是進行設計計算的重要依據。
 
      1 、車削試驗方法及結果
 
      1．1 車削試驗條件
   
      1．1．1試驗條件：
 
      試件材料為45號鋼，外圓加工；加工機床為小功率數控車床，加（jiā）工設（shè）備特（tè）點：數控係統采用華興3 1xT伺服係統，驅動器采用spm一3400交流伺服驅動器（qì）．主軸（zhóu）采用：SINE303高性能變頻器（qì）無級調速。
 
      1．1．2測（cè）量儀器：主要采用“兩表法”來測量。
 
      1．2車削試（shì）驗方法
 
      1．2．1分組試驗。
 
      在車削加工中，對加工過程中切削功率影響比較大的切（qiē）削參數主要有：主軸轉速、進給量、切削深度。
 
      1)切削速度與車削功（gōng）率之間的關係。為了考察（chá）切削速度與（yǔ）車削（xuē）功率（lǜ）之間的（de）關係，進行了一組（zǔ）試驗。通過對試驗過程中得（dé）到的數據進行分析，並將測得結果繪製成試驗曲線。在坐（zuò）標下，存在明顯的拐點，把切削速度分為（wéi）兩個區間（jiān）來處理，在兩個區間內分別對數（shù）據進行分析與計算。
 
      2)進給量（liàng）與車削功率之間的關係。為了進一步考察進給量與車削功率之（zhī）間的關係，進行了（le）一組試驗。通過（guò）對試驗過程中得到的數（shù）據進行分析，並將測得結果繪製成試驗（yàn）曲線（xiàn）。在（zài）坐標下，存切削功率與進給量呈非線性的關係，但（dàn）由於進給量區間較小，近似（sì）地用一條回（huí）歸直線代替實測曲（qǔ）線。
 
      3)切削深度與車削功率之（zhī）間的關係（xì）。為了進一步（bù）考（kǎo）察切削（xuē）深度與車削功率之間的關係，進行了一組試驗。通（tōng）過對試驗過程中得到（dào）的數據進行分析，並將測得結果繪製成試驗曲線。在坐標下，存切削功率與切削深度呈非線性的關係，但由於在切削深度區間較小，近似地用一條回歸（guī）直線代（dài）替實測曲線。
 
      1．2．2切削速度區間內正（zhèng）交試驗
 
      以主軸轉速、進給（gěi）量、切削深度這三個切削參數為因素，每個因素考慮三個（gè）水平，采用正交實驗設計方法進行實驗設（shè）計（jì）。
 
      1．2．3切削功（gōng）率公式（shì）的建立及顯著性檢驗（yàn）
 
      1)車削（xuē）功率模型的確定。在車削加工中，在機床特征和刀具幾何參數確定的（de）前提下，根據金屬切削原理（lǐ），切削功率與切削參數之間存在複雜（zá）的指數關係，應用正交回歸試驗建立切削功率與切削
數之間的通用形式為：
  
     
  
      2)應用MATLAB得到線性回歸方程。應用MATLAB回歸功（gōng）能得到相關（guān）係數bo，bl，b2，b3粥JI]為一2．9452，0．8966，0．6014，0．9277。
   
      代入式中，得到（dào）了線性回歸方程
  
      
  
      3)回歸分析（xī）的顯（xiǎn）著（zhe）性檢（jiǎn）驗。采用顯著性檢驗來判定其擬合（hé）程度（dù）的（de）好壞。三個係數都生成95％置信區間，回歸係數的平方R2=0．973，0≤R≤1，說明模型擬合（hé）程（chéng）度相（xiàng）當高。顯著性概率值（zhí）P=0．0002，遠小於（yú）0．05，故拒絕零假設，回歸方程有意義。查F分布表(ct=0．01)，F(3，5)=12．06，回歸方程的F>12．06，表明所建立的（de）切（qiē）削功率模型是非常顯著的（de）。
 
     2、切削功（gōng）率模型（xíng）簡化
  
    
  
      2．1切削速度與切削功率（lǜ）關係（xì）線（xiàn）性化
 
      在切削速度區間(10—50m／min)上，該切削速度區間不（bú）常用，所（suǒ）以不做討論。
 
      在（zài）切削速度區間(50—130m／min)上，應用MATLAB將（jiāng）PI=Va9回歸呈線性方程（chéng），此（cǐ）時線性方程的自變量V用x。表示，函數值用Y。表示，即（jí）yl-0．72xl (6)在切削速度區間(大於130m／min)上，又設計了一組試驗。當V=140rn／min，V=150m／min，V=160m／min，V=180m／min時，未出現明顯拐點，說明（míng）也可歸為該區間。
 
     2．2進給量與切削功率關係線性化
   
     在進給量區間(0．08—0．28mm／r)上，應用（yòng）MATLAB將P2--m．6回歸呈線性方程（chéng），此時線性方程的自（zì）變（biàn）量傭x2表示，函數值用y：表示，B0y2=2．05x： 、(7)
 
     2．3切削深度與（yǔ）切削功率關係線性化
 
     在切削深度（dù）區（qū）間(0．1～2．5ram／r)上，應用MATLAB將P3=a，a9回歸呈線性方程，此時線性（xìng）方程的自變量aD用x，表示，函數值用Y：表示，即y3=0．94x3 (8)
 
      2．4得到簡化式並顯著檢驗
 
      將(6)、(7)、(8)代入（rù）(5)，即P切=0．05·Yl·Y2"Y3(kW)--O．069·v·f·aP(kW) (9)在95％置信區（qū）間，回歸係數的平方R2=o．86，0<R<I，說（shuō）明模（mó）型擬合程度較好。說明簡化式是有意義的。
 
      3、結論
 
      3．1  切削速度與切削功率成指數關係；進給量與切削功率成指數關係；切削深（shēn）度與切削功率成近（jìn）似線性關係。
      3．2  改變了原來經驗公式複雜（zá）的指數關係，簡化了切削功（gōng）率估（gū）算公式。為小型數控車床的設計，主軸電動機的選擇提供了依據（jù）。
      3．3  建立的切削（xuē）功率預測模型（xíng），除了適於本試驗所用的切削參數外，在刀具參數（shù）不變的情況下，可用於車削（xuē）加（jiā）工（gōng）其它同類（lèi）工件（jiàn）材料硬度相差（chà）不（bú）大時。如果刀具參（cān）數改變，需要對係數進行修正（zhèng）。