基于田口方法的切削液優化對AISI 1330合金鋼車削加工表面粗糙度的影響分析
前言：機械加工過程中，切削工具與工件材料之間以及切削刃與切屑之間的摩擦産生了巨大的熱量。這在很大程度上影響了刀具壽命和加工表面的表面完整性。為了最小化摩擦和由此産生的熱量對刀具壽命和加工表面完整性的影響，切削液被用作導熱劑，從切削區域中傳導熱量。基于植物油的乳化液也是近年來研究的一部分，用于生産穩定的乳化液以作為金屬加工液和其他應用。
基于植物油的切削液似乎是礦物油基切削液的最佳替代品，由于其某些固有的化學性質和生物降解能力。與礦物油相比，基于植物油的切削液具有更高的閃點、更高的粘度指數、更高的潤滑性和更低的蒸發損失。植物油的不足之處在于其氧化和水解穩定性差、摩擦學行為對溫度敏感以及低溫流動性差。
在金屬加工工業中，正常的切削液往往是基于石油的乳液。正在開發可替代石油基切削液的植物油基乳液。評估了植物油和礦物油的乳液切削液在車削AISI 4340鋼和AISI 304奧氏體不鏽鋼時對表面粗糙度和切削力的影響。
椰子油、花生油和棕榈核油對切削力和表面粗糙度的影響。生物油适合用作金屬加工液，但對切削力的影響取決于材料。還有一些研究研究了幹式切削對表面粗糙度和刀具磨損的影響。假胡桃油、花生油和商業切削液對高速鋼刀具車削AISI 1330合金鋼表面粗糙度的影響。
實驗設計的最重要階段在于選擇控制因素。應盡可能包括多個因素，以便能夠盡早确定非顯著變量。Taguchi建立了一個标準正交數組來滿足這個要求。Taguchi使用信号與噪聲（S/N）比作為首選的品質特性。因為當平均值下降時，标準偏差也會下降，是以S/N比用作可測量的值，而不是标準偏差。S/N比特征可以分為三類，分别為最佳特征、越小越好特征和越大越好特征。
設計基于Taguchi方法中的設計（DOE），并考慮了四個變量，即切削速度、進給速度、切削深度和切削液。有四個輸入參數，每個參數都假定有三個級别。對于一個四因素三級别的實驗，Taguchi指定了L27（34）正交數組進行實驗。指定分析的置信水準為95%。
顯示了表面粗糙度的相應S/N（分貝）比率。由于響應的“越小越好”值是理想的，使用Taguchi優化過程分析了三種切削液的性能。這是基于“越小越好”的特征（S/N）比率的靜态問題原理，用于表面粗糙度。為了便于計算和分析比率，采用了廣泛應用于工程應用的統計分析軟體（Minitab-14）來研究表面粗糙度的最佳參數。
展示了在不同水準下機加工參數的S/N比值所得到的表面粗糙度的主效應圖。獲得最小表面粗糙度的最佳機加工參數為切削速度為35 m/min（水準2），進給速度為0.124 mm/rev（水準1），切削深度為0.3 mm（水準1）以及粘度為2.898 mm2/s的切削液（水準3）。使用花生油基切削液可以獲得更好的工件表面光潔度，這可能是由于花生油基切削液具有更高的粘度所緻。
三種切削速度和三種進給速度之間存在互動作用，28 m/min的切削速度與0.124 mm/rev的進給速度互動作用，并且與42 m/min的切削速度在0.16和0.249 mm/rev的進給速度處互動作用。35和42 m/min的切削速度分别與0.165和0.185 mm/rev的進給速度互動作用。切削速度和切割深度之間也存在互動作用。觀察到28 m/min的切削速度與切削深度為0.5和0.8 mm時的35和42 m/min的切削速度互相作用。
在切削速度、進給量和切削深度等參數之間存在互相作用。在切削深度為0.4 mm時，切削速度為35和42 m/min的互相作用。而在切削速度為28 m/min時，它與切削速度為35和42 m/min的互相作用發生在切削深度為0.5和0.8 mm時。
切削速度為35和42 m/min僅在切削深度為0.4 mm時互相作用。在進給量和切削液類型之間的互相作用中，隻有進給量為0.124和0.178 mm/rev時才在黏度為1.986 mm2/s的切削液中互相作用。進給量為0.249 mm/rev不會與任何其他進給量互相作用。觀察到隻有切削深度為0.6和0.9 mm時，它們才在黏度為2.898 mm2/s的切削液中互相作用，而切削深度為0.3 mm則不會與任何其他切削深度互相作用。
結論：采用高速鋼工具和AISI 1330合金鋼，在不同的加工條件和切削液下進行。采用L27(34)正交陣列設計，每個實驗都重複了三次，并使用新的切削工具進行測試，以確定表面粗糙度的準确讀數。
