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基于Windows98的铣削力数据处理软件的设计
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摘要：采用正交回归法和VisualC++6.0语言开发了基于Windows98环境的铣削力试验数据处理软件，介绍了软件系统的设计原理、各子系统模块的功能及其实现方法，并通过40MnV非调质钢的铣削力试验验证了该软件的使用性能。
1引言 铣削是应用广泛的切削加工方法。对铣削力进行测试和研究，可为新材料、新刀具和新工艺的开发与应用提供科学的理论依据和合理的加工参数。但是，铣削力试验数据的处理过程烦琐，计算量大，采用手工数据处理极易出错，且得出的经验公式精度不高。随着工控机主频和内存容量的不断提高，开发适合现场使用、自动化程度较高的铣削力试验数据处理软件已成为铣削力试验研究的必然要求。为此，我们选用VisualC++6.0作为编程工具，采用正交设计原理设计试验方案，开发了基于Windows98的铣削力试验数据处理软件。该软件采用多元回归分析法对测试数据进行处理，可实时计算出多因素铣削力经验公式中反映铣削力与工艺参数之间关系的系数和指数，并可在试验现场进行回归方程的显著性检验和失拟检验。
2铣削力试验数据处理原理与步骤 1.回归方程的建立 由金属切削原理可知，铣削力与铣削用量的经验公式为 式中：Fe——铣削力在横向进给方向上的分力(N) z——铣刀齿数 CFe——Fe铣削分力公式的系数 ae——铣削宽度(mm) d0——铣刀直径(mm) fz——每齿进给量(mm/z) ap——铣削深度(mm) k1、k2、k3、k4——待定参数 将式(1)两边取对数，可得 ln(Fe/z)=lnCFe+k1lnae+k2lnd0+k3lnfz+k4lnap 设：y=ln(Fe/z)，k=lnCFe，z1=lnae，z2=lnd0，z3=lnfz，z4=lnap。可得方程式y=k+k1z1+k2z2+k3z3+k4z4 此方程为y对z1、z2、z3、z4的线性方程，可利用多元线性回归分析法进行处理。若进行N次试验，则第i次试验的数据为yi、z1i、z2i、z3i、z4i(i=1，2，…，N)。 设k^、k^1、k^2、k^3、k^4分别为参数k、k1、k2、k3、k4的最小二乘估计，则上式的回归方程为 2.各因素水平确定与编码 若上述四个因素的变化范围分别为aemin～aemax、d0min～d0max、fzmax～fzmin、apmin～apmax，通过线性变换，可用不同的无量纲编码代替因素的不同水平，以简化计算。设因素的上下水平为zjmax、zjmin；零水平为zj0=(zjmax+zjmin)/2；变化区间为∆j=(zjmax-zjmin)/2，则相应的无量纲编码为xj=(zj-zj0)/∆j。这样就建立了因素zj与编码值xj的一一对应关系，因此，y对z1、z2、z3、z4的回归问题即转化为y对x1、x2、x3、x4的回归问题。式(2)经编码整理后为 3.回归系数的计算 采用最小二乘法确定式(3)中的系数b0、b1、b2、b3、b4。首先，使公式Q=∑a(ya-y^a)2=∑a(ya-b0-b1xa1-b2xa2-b3xa3-b4xa4)2为最小，然后对b0、b1、b2、b3、b4分别求一阶偏导数并令其等于零，可得一线性方程组，解之即可求得回归系数。为减少试验次数，选用L8(27)正交表。根据正交性原理，上述线性方程的系数矩阵中除对角线元素外，其它元素均应为零。故回归系数为 b0=∑aya/N=B0/N bj=∑axajya/∑aajx2=Bj/dj 由此可对回归方程式(3)求解。然后将xj值代入式(3)并取反对数，即可求得所需数学模型。 4.回归方程的检验 由于线性回归模型采用逼近算法得出，存在逼近误差，因此在求出线性回归方程后，还需对其进行统计检验。本软件可对回归方程进行显著性检验和失拟检验。
3软件的设计
1.对象模型图 铣削力试验数据处理软件的对象模型如图1所示。 2.软件功能设计及实现 铣削力试验数据处理软件系统主要
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