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为响应“中国制造2025”发展计划,我国机械加工行业客观需要提高机械加工精度。机械加工精度的一个重要衡量指标是被加工零件的加工表面粗糙度,加工表面粗糙度是加工过程中的诸多因素共同作用的结果,现有相关研究结果已经表明:在确定的刀具与工件组合的情况下,切削用量对加工表面粗糙度有显著影响,而切削用量中的每齿进给量和切削深度与切削力接近成正比例关系,这表明切削力和加工表面粗糙度可能有关联性。虽然国内外学者对切削力和加工表面粗糙度做了众多研究,但迄今为止,切削力影响加工表面粗糙度的机制尚不明确,切削用量与加工表面粗糙度之间的精确关系模型也尚未建立。因此,本研究拟构建较精确的切削用量与加工表面粗糙度的数学关系式,明确切削力与加工表面粗糙度关系的显著性,以在实际机械加工生产中更好地指导切削用量的设计,并为切削力对加工表面粗糙度的影响机制研究提供研究基础。主要研究内容如下:(1)分析了现有的微元瞬时铣削力模型和表面粗糙度理论,发现影响铣削力和表面粗糙度的共同影响因素主要是切削刀具和切削参数,其中每齿进给量的影响尤为显著。(2)针对45钢,AISI304不锈钢、7475铝合金等三种材料的工件,用直径和刀齿数不同的多把硬质合金刀具,采用单因素试验、正交试验和响应曲面试验方法开展切削试验,测量每次试验的切削力和表面粗糙度,得到切削力、表面粗糙度、切削用量、工件材料、刀具参数对应的实验数据。从实验数据中得到三种材料的加工表面粗糙度、切削力与切削用量、刀具参数的关系曲线,结果表明切削用量和刀具参数与加工表面粗糙度、切削力都有显著的正相关性,每齿进给量与轴向切深的组合对加工表面粗糙度的影响较大。(3)根据响应曲面试验得到的数据建立铣削分力和表面粗糙度二次多项式预测模型,并用试验验证了该模型的预测准确率,结果为铣削力和表面粗糙度预测模型的预测准确率达到90%和83%以上,表明所建立的多项式预测模型比较精确。(4)根据单因素试验得到的数据,采用统计学软件SPSS22中的连接函数做铣削分力和加工表面粗糙度的数据拟合,拟合系数越接近1,表明铣削分力和加工表面粗糙度存在较强关联性。再利用皮尔逊Pearson积矩相关系数进行加工表面粗糙度和铣削力相关性的双尾检验,结果为加工表面粗糙度和铣削分力的平均相关性达到了0.89以上。这些表明加工表面粗糙度与铣削分力的相关性程度很高,这和理论分析结果相一致。本研究明确了表面粗糙度和铣削力的相关程度,在每齿进给量、轴向切深、主轴转速等单个因素改变时,表面粗糙度和铣削力之间都呈现显著的线性关系。