本實(shí)驗(yàn)通過對20X滲碳鋼進(jìn)行磨削加工得出表面粗糙度和圓度誤差的最小值，以此作為切入無心磨削工藝的優(yōu)化研究。輸入?yún)?shù)有：縱向修整進(jìn)給速度（Ssd）、切入進(jìn)給速度（Sk）、中心高度角（β）和導(dǎo)輪速度（Vdd）。

1. 實(shí)驗(yàn)

       無心磨削模型：

       圖一是切入無心磨削模型，通過A值大小來調(diào)整中心高度角（β）。β和A的關(guān)系式如下：

       式中的H為砂輪中心和導(dǎo)輪中心到無心磨床托板刀板的距離。

       工件：

       20X滲碳鋼（62HRC）；圖二中的工件由特制的30°角托板刀板支撐；表1為實(shí)驗(yàn)化學(xué)成分：

       砂輪：剛玉砂輪Cn80.TB1.G.V1.500.150.305x35m/s。

       機(jī)床：M1080B無心磨床，H=210mm，如圖三所示：

       測量設(shè)備：

       千分表測量圓度誤差，精準(zhǔn)度為5/10000，每個工件測量三次；日本三豐Surftest表面粗糙度測量儀SJ-401，臨界值0.8mm。表2中表面粗糙度和圓度誤差為連續(xù)三次測量所得平均值。

2. 實(shí)驗(yàn)矩陣

       實(shí)驗(yàn)矩陣在無振動條件下操作，保持砂輪速度34m/s，磨削深度0.05mm，修整深度0.01mm，無火花磨削時間1s，冷卻液流量恒定。

       利用中心合成設(shè)計(jì)，四個輸入?yún)?shù)（Ssd，Sk，β，Vdd）值如表2所示。實(shí)驗(yàn)矩陣共計(jì)29組，其中包括8個軸向點(diǎn)、5個中心點(diǎn)和16個正交點(diǎn)，如表3所示：

       輸入?yún)?shù)對輸出參量的影響

       圖四展示了輸入?yún)?shù)對表面粗糙度（Ra）的影響。圖5—10顯示了輸入?yún)?shù)對表面粗糙度的交互作用影響。在每組圖片中有兩個變量，另外兩個作為恒定中間值。圖表顯示所有輸入?yún)?shù)對表面粗糙度都有顯著影響。

       輸入?yún)?shù)對圓度誤差的影響

       圖11展示了輸入?yún)?shù)對圓度誤差的影響。圖12—17顯示了輸入?yún)?shù)對圓度誤差的交互作用影響。在每組圖片中有兩個變量，另外兩個作為恒定中間值。圖表顯示所有輸入?yún)?shù)對圓度誤差都有顯著影響。

3. 回歸模型

       實(shí)驗(yàn)利用數(shù)據(jù)分析軟件Minitab 16來設(shè)置回歸系數(shù)。表4和表5分別是Ra和Δ二次函數(shù)模型的回歸系數(shù)估計(jì)值。表面粗糙度和圓度誤差模型以編碼參數(shù)的形式用非還原最終方程式表達(dá)出來。

       以上模型可以在特殊設(shè)計(jì)點(diǎn)預(yù)測表面粗糙度和圓度誤差。表3還給出了預(yù)測反應(yīng)值R*a 和Δ*。圖18和19給出了測量值和預(yù)測反應(yīng)值之間的不同。

4. 最優(yōu)化

       通過最優(yōu)化處理，將Ra和Δ最小化，而Ra和Δ也會構(gòu)成多目標(biāo)最優(yōu)化問題。試驗(yàn)利用Minitab 16軟件來對這些目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)化處理。圖20和表6分別是最優(yōu)化圖和數(shù)值表。

5. 結(jié)論

       在對20X滲碳鋼加工過程中，所有四個輸入?yún)?shù)（Ssd，Sk，β，Vdd）對輸出參量、表面粗糙度和圓度誤差都有顯著影響。因此，為了實(shí)現(xiàn)對20X滲碳鋼表面粗糙度和圓度誤差的最小化目標(biāo)，Ssd，Sk，β，Vdd的值應(yīng)分別為241.41mm/min；7.98μm/s；7.9°和 27.76m/min。