摘要：在小功率數控車床上，采用（yòng）多因（yīn）素正交試驗法（fǎ）對（duì）45#中碳鋼進行車削試驗。基於回歸分析原（yuán）理，應用MA7rLAB建立了切削（xuē）功率模型，並對其簡化。提出了估算（suàn）切削功率的簡便算（suàn）法，為在（zài）機床設計中更（gèng）合理地選擇電（diàn）動機提供了依據。
 
       關鍵詞：切削功率；功率計（jì）算；多元線性回歸分析（xī）
 
       在設計普通機床時，確定機床傳動方案的同時，還必須確（què）定機床各電動機的（de）功率，以滿足機床工作時所需的轉速和扭矩。由於數控機床通常采用高性能變頻器無級變速，因此傳統的設計方法已經不能滿足新的設計需要。合理地確定電機功率，使機床既能充分發揮其使用性能，又不致使電機經常不滿載而浪費電力是非常重要的。此外在從事機械加工工藝方案擬定、機床和刀具設計等工作時，也都離不開對切削功率的估計，它也是進行設計計算（suàn）的（de）重要依據。
 
      1 、車削試（shì）驗方法及結果
 
      1．1 車削試驗條件
   
      1．1．1試（shì）驗條件：
 
      試件材料為（wéi）45號（hào）鋼，外圓加工；加工機床為小功率數控車床，加工設備特點：數控係統采用華興3 1xT伺服（fú）係統，驅（qū）動器采用spm一3400交流伺服驅動器．主軸采用：SINE303高性（xìng）能變頻器無級調速。
 
      1．1．2測量儀器：主要采用“兩表法”來測量。
 
      1．2車削試驗方法
 
      1．2．1分（fèn）組試驗。
 
      在車削加工中，對加工過程中切削功率影響比較（jiào）大的切削參數主要（yào）有：主軸轉速、進給量、切削深度。
 
      1)切削速度與車削功率之間的關係。為了考察切削速（sù）度與（yǔ）車削功率之（zhī）間的關係，進行了一（yī）組試驗。通過對試驗過程中（zhōng）得到的（de）數據進行分析，並將測得（dé）結果繪製成試驗曲線。在坐標下，存在（zài）明顯的拐點，把切（qiē）削速度分為兩個區間（jiān）來處理，在兩個區間內分別（bié）對數據進行分析與計算。
 
      2)進給量與（yǔ）車削功率之間的關係。為了（le）進一步考察進（jìn）給量與車削功率之間的（de）關係，進行了一組試驗。通過對試驗過程中得到的數據進行分析，並將測得結果繪製成試驗曲線。在坐標下，存切削功（gōng）率與進給量呈非線性的關係（xì），但由於進給（gěi）量區間（jiān）較小，近似地用一條回歸直線代替實測曲線。
 
      3)切削（xuē）深度與車削功率（lǜ）之間的關係。為了進一步考察切削深度與車（chē）削功率之間的關（guān）係，進（jìn）行（háng）了一（yī）組試驗。通過（guò）對試驗過程中得到的（de）數據進行分析，並將測得結果繪製成試（shì）驗曲線。在坐標下，存（cún）切削功率與切削深度呈非線性的關係，但（dàn）由（yóu）於在切削深度區間較小，近似地用一條回歸直線代替實測曲線。
 
      1．2．2切削速度區間（jiān）內正交（jiāo）試驗
 
      以主軸轉速、進給量、切削深度這（zhè）三個（gè）切削參數為因（yīn）素，每個因素考慮三個水平，采用正交實驗設（shè）計方法進行實驗設計。
 
      1．2．3切削功率公式（shì）的建立及（jí）顯著性檢驗
 
      1)車削功率模型的確定（dìng）。在車削加工中，在機床特（tè）征和刀（dāo）具（jù）幾何參數確定的前提（tí）下（xià），根據金屬切削原理，切削功率與切削參（cān）數之間存在複雜的指數關係，應用正交回歸試驗建立（lì）切削功率與（yǔ）切削
數之間的通用形式為：
  
     
  
      2)應（yīng）用MATLAB得到線性回歸方程。應用MATLAB回歸功能（néng）得到（dào）相關係（xì）數bo，bl，b2，b3粥JI]為一2．9452，0．8966，0．6014，0．9277。
   
      代入（rù）式中，得到了線性回歸方程
  
      
  
      3)回歸（guī）分析（xī）的顯著性檢驗。采用顯著性檢驗來判定其擬合（hé）程度的好壞。三個（gè）係數都生成（chéng）95％置信區間，回歸（guī）係數的平方R2=0．973，0≤R≤1，說明模型擬合程度相（xiàng）當（dāng）高。顯著性概（gài）率值P=0．0002，遠小於0．05，故拒絕零假設，回歸方程有意（yì）義。查（chá）F分布表(ct=0．01)，F(3，5)=12．06，回歸方程的F>12．06，表明所建立的切削（xuē）功率模型（xíng）是（shì）非常顯（xiǎn）著的。
 
     2、切削功率模型簡化
  
    
  
      2．1切削速度與切削功率關係線性化
 
      在（zài）切削速度區間(10—50m／min)上，該切削速度區（qū）間不常用，所以不做討論。
 
      在切削速度區間(50—130m／min)上，應用MATLAB將PI=Va9回歸（guī）呈線性（xìng）方程，此時線性方程的自（zì）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（jì）了一組試驗。當（dāng）V=140rn／min，V=150m／min，V=160m／min，V=180m／min時，未出（chū）現明顯拐點，說明也可歸為該區間。
 
     2．2進給量與切削功率關（guān）係線性化
   
     在進給量區間(0．08—0．28mm／r)上，應用MATLAB將P2--m．6回歸呈線（xiàn）性方程，此時線性方（fāng）程（chéng）的自變（biàn）量傭x2表示，函數值用y：表（biǎo）示，B0y2=2．05x： 、(7)
 
     2．3切削深度與切削功率關係線性化
 
     在切削深度區（qū）間(0．1～2．5ram／r)上，應用MATLAB將（jiāng）P3=a，a9回歸呈線性方程，此時線（xiàn）性方程的自變量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（yàn）
 
      將(6)、(7)、(8)代入(5)，即P切=0．05·Yl·Y2"Y3(kW)--O．069·v·f·aP(kW) (9)在95％置信區間，回歸係數的平方R2=o．86，0<R<I，說明模型擬合程度較好。說明簡化式是有意義的。
 
      3、結論
 
      3．1  切削速（sù）度與切削功率（lǜ）成指數關係（xì）；進（jìn）給（gěi）量與切削（xuē）功率成指數關係；切削深度與切削功率成近似線性關（guān）係。
      3．2  改變了原來經驗公式複（fù）雜的指數關係，簡（jiǎn）化（huà）了切削功率估算公式。為小型數控車床的設計，主軸電動機的選擇提供了依據。
      3．3  建立的切削功率預測模型，除了適於本試（shì）驗所用的（de）切削參數外，在（zài）刀（dāo）具參數不變（biàn）的情況下，可用於車削加工（gōng）其它同類工件材料硬度相差不大時。如果刀具參數改變，需要對係數進行（háng）修正。