弱刚度零件车铣切削加工研究

摘要

车铣复合切削利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动实现对工件的切削加工。车铣复合切削易于实现工件低速旋转同时高速切削，其径向切削力小，适合加工微细轴、细长轴等弱刚度工件。论文在总结弱刚度零件加工方法及车铣复合切削国内外研究现状的基础上，基于普通车床完成车铣复合专用机床改造，对车铣复合加工不锈钢微细轴、细长轴进行了一系列理论与试验研究，主要内容包括:
　　研究了车铣复合切削表面微观形貌随切削参数的变化规律。结果表明:铣刀、工件转速比非整数倍时，车铣复合切削工件表面能够形成适合微储油的群凹坑形貌;铣刀、工件转速比成整数倍时，车铣复合切削工件表面能够形成规则的类沟槽形貌。
　　试验分析工件转速、铣刀转速、铣削厚度对车铣加工表面质量的影响。结果表明:采用较低的工件转速、较高的铣刀转速、较小的铣削厚度容易获得较高的表面质量。较优的加工参数组合为:工件转速60 r/min，铣刀转速16000 r/min，铣削厚度0.1mm。
　　基于workbench对弱刚度零件车铣复合切削过程振动特性进行分析。结果显示:选择合适的毛坯端部直径能够避开固有频率，减小切削振动;车铣复合切削较车削加工细长轴切削力作用点处位移较小，较高速度的车铣切削加工能进一步抑制切削过程中的振动。
　　为探索车铣复合切削加工难加工材料微细轴的可能性，开展多材料、多尺寸微细轴切削加工试验，重点研究切削参数对微细轴加工精度影响规律。结果表明，工件转速、铣刀转速、铣削厚度对微细轴尺寸精度影响较大。车铣复合切削加工(φ)0.7 mm×3.5 mm微细轴时，较优的加工参数组合为:工件转速50 r/min，铣刀转速18000 r/min，铣削厚度50μm。在较优的加工参数下，微细轴尺寸误差为3.18μm。利用自行设计的微细轴专用拉具，可实现(φ)1.0 mm×30 mm大长径比微细轴切削加工。
　　为验证细长轴车铣复合切削较车削加工优势，开展细长轴切削加工试验。结果表明，车铣复合切削能够减少细长轴车削加工过程中弯曲变形，表面质量显著改善。较优参数下逆向车铣复合切削(φ)10 mm×240 mm细长轴，尺寸误差降低至0.015 mm。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 微细轴加工技术

1．2．1 微细切削加工

1．2．2 块电极反拷加工

1．2．3 线电极磨削加工

1．2．4 电解加工

1．3 细长轴加工技术

1．3．1 传统加工工艺

1．3．2 双刀车削

1．3．3 砂带磨削

1．3．4 误差补偿

1．4 车铣复合切削研究综述

1．4．1 国外研究综述

1．4．2 国内研究综述

1．5 论文主要内容

2 车铣复合理论基础及装置建立

2．1 车铣加工相关理论

2．1．1 车铣加工定义

2．1．2 车铣加工特点

2．1．3 正交车铣理论粗糙度

2．2 正交车铣运动轨迹

2．2．1 正交车铣运动模型

2．2．2 正交车铣轨迹仿真

2．3 车铣复合加工机床改造

2．3．1 机床整体布局方案

2．3．2 铣削主轴选型

2．3．3 车铣复合专用机床

2．4 本章小结

3 不锈钢正交车铣切削试验

3．1 试验装置和试验条件

3．2 正交车铣表面质量

3．2．1 车铣加工表面形貌

3．2．2 加工参数对表面形貌影响

3．2．3 加工参数对工件表面粗糙度的影响

3．3 刀具磨损分析

3．3．1 刀具磨损形态

3．3．2 刀具耐用度

3．4 本章小结

4 弱刚度零件正交车铣切削试验

4．1 弱刚度件动力学分析

4．1．1 微细轴模态分析

4．1．2 细长轴动力学分析

4．2 微细轴车铣加工

4．2．1 微细轴拉具

4．2．2 微细轴车铣加工试验

4．2．3 切削参数对尺寸精度影响规律

4．2．4 大长径比微细轴加工

4．3 细长轴车铣加工

4．3．1 车削／车铣对比试验

4．3．2 不同走刀方式

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢