本實驗通過對20X滲碳鋼進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化研究。輸入參數有：縱向修整進給速度（Ssd）、切入進給速度（Sk）、中心高度角（β）和導輪速度（Vdd）。

1. 實驗

       無心磨削模型：

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

       式中的H為砂輪中心和導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為實驗化學成分：

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

       機床：M1080B無心磨床，H=210mm，如圖三所示：

       測量設備：

       千分表測量圓度誤差，精準度為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三次測量所得平均值。

2. 實驗矩陣

       實驗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。

       利用中心合成設計，四個輸入參數（Ssd，Sk，β，Vdd）值如表2所示。實驗矩陣共計29組，其中包括8個軸向點、5個中心點和16個正交點，如表3所示：

       輸入參數對輸出參量的影響

       圖四展示了輸入參數對表面粗糙度（Ra）的影響。圖5—10顯示了輸入參數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。圖表顯示所有輸入參數對表面粗糙度都有顯著影響。

       輸入參數對圓度誤差的影響

       圖11展示了輸入參數對圓度誤差的影響。圖12—17顯示了輸入參數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。圖表顯示所有輸入參數對圓度誤差都有顯著影響。

3. 回歸模型

       實驗利用數據分析軟件Minitab 16來設置回歸系數。表4和表5分別是Ra和Δ二次函數模型的回歸系數估計值。表面粗糙度和圓度誤差模型以編碼參數的形式用非還原最終方程式表達出來。

       以上模型可以在特殊設計點預測表面粗糙度和圓度誤差。表3還給出了預測反應值R*a 和Δ*。圖18和19給出了測量值和預測反應值之間的不同。

4. 最優化

       通過最優化處理，將Ra和Δ最小化，而Ra和Δ也會構成多目標最優化問題。試驗利用Minitab 16軟件來對這些目標進行最優化處理。圖20和表6分別是最優化圖和數值表。

5. 結論

       在對20X滲碳鋼加工過程中，所有四個輸入參數（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，為了實現對20X滲碳鋼表面粗糙度和圓度誤差的最小化目標，Ssd，Sk，β，Vdd的值應分別為241.41mm/min；7.98μm/s；7.9°和 27.76m/min。