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车铣加工表面粗糙度的形成机理毕业论文.doc

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车铣加工表面粗糙度的形成机理毕业论文.doc

目录1绪论.............................................................................................................................11.1车铣加工的特点及分类..................................................................................11.2车铣加工技术的国内外研究进展..................................................................31.3本文主要研究内容..........................................................................................42车铣的加工形式分析................................................................................................42.1运动分析..........................................................................................................42.2水平运动模型..................................................................................................53车削及车铣加工表面粗糙度的影响因素分析........................................................83.1切削加工中的表面粗糙度及其控制...............................................................83.1.1残留面积产生的粗糙度........................................................................93.1.2切削过程中不稳定因素产生的粗糙度..............................................103.1.3影响表面粗糙度的主要因素..............................................................113.2车削加工的表面粗糙度................................................................................123.2.1车削的主要加工范围...........................................................................123.2.2影响车削加工表面粗糙度的主要因素...............................................133.3车铣轴向残留面积高度计算.........................................................................143.3.1无偏心正交车铣轴向残留面积高度计算...........................................143.3.2偏心正交车铣轴向残留面积高度计算..............................................173.4车铣加工和车削加工的比较与改进措施.....................................................204结论......................................................................................................................20致谢............................................................................................................................22参考文献......................................................................................................................2311绪论车铣技术是20世纪80年代初在发达国家发展起来的一种新型的机械加工方法,它以全新的概念开辟了机械加工领域的新纪元,并成为20世纪90年代以来西方各国竞相研究和开发的热点高新技术之一。车铣加工将车削和铣削加工有机结合在一起,利用车铣合成运动对工件进行加工,特别适合大型轧辊、发电机转子、曲轴等大型、精密复杂回转体零件的高效粗加工和精密加工,是实现所谓全部加工和一次性完成的加工的先进制造工艺。采用告诉车铣技术不但可以大幅度提高生产效率,而且加工精度和加工表面的完整性都大大优于传统的机械加工,是一种高金属去除率的整体制造技术,被世界公认为最具技术带动性、高技术覆盖面广的关键先进制造技术,具有广阔的发展和应用前景,事机械制造流域的重要发展方向。1.1车铣加工的特点及分类传统的车削和铣削加工中,离心力对卡盘和刀具的影响河大,工艺性和经济性往往成为切削速度和加工精度提高的瓶颈而制约其进一步发展。高速车铣加工技术则是将工件的旋转运动和刀具的旋转运动相结合,同时给予刀具和工件旋转运动的先进加工方法,它充分发挥了高速铣削力小、加工过程产生的热量对工件影响小、加工表面质量好等优势,一次装夹就可以完成平面和槽、圆柱表面和孔加工等工序,形为误差较小。由于其具有加工速度快、加工表面质量高、刀具和工件残留热应力小、切削短、易实现加工过程自动化等优点,起研究应用范围日益扩大,用于回转对称零件的精密加工时甚至可以代替磨削加工,因此,它是今后将车削、铣削和钻削加工综合在一起而大力发展的新技术,是对传统机械加工方法和概念的拓展和提升。如图1所示,根据刀具几何形状和切削运动的不同,车铣加工大致可分为轴向车铣coaxialturnmilling和正交车铣orthogonalturnmilling两种形式,按照铣刀与工件相对运动方向的不同又可以分为顺铣和逆铣两种情况。轴向车铣时,刀具和工件的轴线平行,铣刀作高速旋转运动,工件作低速回转。该方法适合于回转对称工件内、外表面的加工,正交车铣中刀具的轴线于工件的轴线相垂直,主要用于轴对称回转体的外表面加工。在高的切削熟读条件下将车削和铣削技术相组合,是的车铣加工具有以下优点2图1车铣加工示意图一(1)由于工件转速低,车铣加工过程切削力小,离心力对工件变形影响小,轴线方向的振动频率小,加工表面尺寸、形状精度高,尤其适合薄壁零件的加工。(2)车铣加工属多刃切削,整个加工过程中总是同时有多个切削刃于工件保持接触,切削振动小,减少了刀具的磨损,对大型回转体毛胚的粗加工十分有益,使用多刃刀具,提高了加工效率,降低了成本。(3)车铣是间断切削,切削较短,易于排屑,甚至在加工塑性材料时也是如此。同时,间断切削使刀具有一定得冷却时间,刀具切削温度相对较低,切削区的热量不断由切削快速带走,使被加工工件的表面残留的热量很小,加工表面基本上午热应力产生热变形。(4)当刀具于工件的速比足够大时,可获得很高的表面质量,可与磨削相媲美通过对切削参数进行优化,还可以对大型非对称工件和小直径零件进行加工。(5)切削速度是由工件和刀具的回转速度共同合成,从而不需要使工件高速旋转就能实现高速切削,有利于对大型回转体工件进行高速切削,以及实现难加工材料的干式切削。3(6)需车、铣、钻、镗等不同方法进行加工的工件能在1次装夹中完成加工,不需要更换机床,缩短生产周期,避免重复装夹的误差。(7)与传统车削相比,车铣极易实现高速切削,而高速切削的一切优点可在车铣中得以体现。如切削力比传统切削可下降30。机床和刀具承受的负荷小,也有利于机床精度的保持。1.2车铣加工技术的国内外研究进展车铣加工技术是由德国于20世纪80年代最早研究开发的。目前,对车铣技术的研究主要集中在道具的磨损机理、表面质量和加工表面的完整性、切削形成机理以及硬质材料切削等方面。对滚柱轴承座圈进行了高速车铣加工,研究了轴向车铣和正交车铣中切削条件、刀具和工件相对位置以及刀具几何形状等几何精度和加工表面质量的影响,加工表面粗糙度达到aR0.5μm以下。1美国研究了高硬度材料的取、进给度的优化,以及车铣加工中切削的形成机理。当以优化的参数用CBN刀具切削100Cr62(HRC62)时,工件表面粗糙度Rz2μm,刀具耐用度大大提高,达10h,且能够实现干切削。以车铣加工代替硬质材料的告诉精密车削加工,不需冷却、刀具加工时间长,表面质量达到磨削水平。慕尼黑大学对高速车铣切入一切处条件进行了模拟实验与优化,获得了影响车铣加工动态稳定性的重要参数。研究了振动对车铣加工表面质量的影响,指出机床的动态和静态刚度对车铣加工质量有着重要影响。国外研究了正交车铣在5002000r/min加工速度范围内,切削长度及进给量对工件表面光洁度的影响,指出刀具转速的提高和轴向进给速度的减少有利于表面精度的提高,实验获得的正交车铣表面精度是车削加工的10倍,且切屑短小,易于排屑。2在切屑刀具几何形状和切削参数优化方面,国外开发了1中新型的盘式刀具,这种刀具使得个切削刃在切削过程中有一定的冷却和休息时间,刀具与切削之间的摩擦系数减少,刀具耐用度减小,刀具耐用度提高,美国科学家将道具设计成平截圆锥体,在适当的切削速度下,切削力减小10左右,切屑厚度较小。德国研究所等研究了两个重要的参数切削温度和切削细加工表明刀具切削刃的旋转运动带走了切削区大量的热量,降低了切削温度,旋转刀具的切削力大大小于固定刀具。研究了自驱动回转刀具的驱动和操作,认为倾斜的回转刀具切削效率最高。研究了降低硬质材料生产时间和成本的方法。硬度超过HRC60的材料的抛光通常使用磨削加工,随着加工技术的进步和刀具材料的发展,通过对刀具几何参数的优化,利用车铣技术即可获得磨削所能达到的尺寸精度和表面光洁度,且加工速度高,生产成本低。但是由于车铣加工的运动学和动力学特性非常复杂,加工刀具的刚性和几何形状要求较高,同时,刀具的最小直径限制了其使用范围的进一步扩大,

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