車銑加工表面粗糙度的形成機(jī)理畢業(yè)論文.doc

目錄1緒論.11.1車銑加工的特點(diǎn)及分類.11.2車銑加工技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展.31.3本文主要研究?jī)?nèi)容.42車銑的加工形式分析.42.1運(yùn)動(dòng)分析.42.2水平運(yùn)動(dòng)模型.53車削及車銑加工表面粗糙度的影響因素分析.83.1切削加工中的表面粗糙度及其控制.83.1.1殘留面積產(chǎn)生的粗糙度.93.1.2切削過程中不穩(wěn)定因素產(chǎn)生的粗糙度.103.1.3影響表面粗糙度的主要因素.113.2車削加工的表面粗糙度.123.2.1車削的主要加工范圍.123.2.2影響車削加工表面粗糙度的主要因素.133.3車銑軸向殘留面積高度計(jì)算.143.3.1無偏心正交車銑軸向殘留面積高度計(jì)算.143.3.2偏心正交車銑軸向殘留面積高度計(jì)算.173.4車銑加工和車削加工的比較與改進(jìn)措施.204結(jié)論.20致謝.22參考文獻(xiàn).2311緒論車銑技術(shù)是20世紀(jì)80年代初在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展起來的一種新型的機(jī)械加工方法，它以全新的概念開辟了機(jī)械加工領(lǐng)域的新紀(jì)元，并成為20世紀(jì)90年代以來西方各國(guó)競(jìng)相研究和開發(fā)的熱點(diǎn)高新技術(shù)之一。車銑加工將車削和銑削加工有機(jī)結(jié)合在一起，利用車銑合成運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工，特別適合大型軋輥、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、曲軸等大型、精密復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件的高效粗加工和精密加工，是實(shí)現(xiàn)所謂“全部加工”和“一次性完成的加工”的先進(jìn)制造工藝。采用告訴車銑技術(shù)不但可以大幅度提高生產(chǎn)效率，而且加工精度和加工表面的完整性都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械加工，是一種高金屬去除率的“整體制造”技術(shù)，被世界公認(rèn)為最具技術(shù)帶動(dòng)性、高技術(shù)覆蓋面廣的關(guān)鍵先進(jìn)制造技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，事機(jī)械制造流域的重要發(fā)展方向。1.1車銑加工的特點(diǎn)及分類傳統(tǒng)的車削和銑削加工中，離心力對(duì)卡盤和刀具的影響河大，工藝性和經(jīng)濟(jì)性往往成為切削速度和加工精度提高的瓶頸而制約其進(jìn)一步發(fā)展。高速車銑加工技術(shù)則是將工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，同時(shí)給予刀具和工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的先進(jìn)加工方法，它充分發(fā)揮了高速銑削力小、加工過程產(chǎn)生的熱量對(duì)工件影響小、加工表面質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，一次裝夾就可以完成平面和槽、圓柱表面和孔加工等工序，形為誤差較小。由于其具有加工速度快、加工表面質(zhì)量高、刀具和工件殘留熱應(yīng)力小、切削短、易實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，起研究應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，用于回轉(zhuǎn)對(duì)稱零件的精密加工時(shí)甚至可以代替磨削加工，因此，它是今后將車削、銑削和鉆削加工綜合在一起而大力發(fā)展的新技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械加工方法和概念的拓展和提升。如圖1所示，根據(jù)刀具幾何形狀和切削運(yùn)動(dòng)的不同，車銑加工大致可分為軸向車銑(coaxialturn-milling)和正交車銑(orthogonalturn-milling)兩種形式，按照銑刀與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的不同又可以分為順銑和逆銑兩種情況。軸向車銑時(shí)，刀具和工件的軸線平行，銑刀作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件作低速回轉(zhuǎn)。該方法適合于回轉(zhuǎn)對(duì)稱工件內(nèi)、外表面的加工，正交車銑中刀具的軸線于工件的軸線相垂直，主要用于軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體的外表面加工。在高的切削熟讀條件下將車削和銑削技術(shù)相組合，是的車銑加工具有以下優(yōu)點(diǎn)：2圖1車銑加工示意圖一（1）由于工件轉(zhuǎn)速低，車銑加工過程切削力小，離心力對(duì)工件變形影響小，軸線方向的振動(dòng)頻率小，加工表面尺寸、形狀精度高，尤其適合薄壁零件的加工。（2）車銑加工屬多刃切削，整個(gè)加工過程中總是同時(shí)有多個(gè)切削刃于工件保持接觸，切削振動(dòng)小，減少了刀具的磨損，對(duì)大型回轉(zhuǎn)體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）車銑是間斷切削，切削較短，易于排屑，甚至在加工塑性材料時(shí)也是如此。同時(shí)，間斷切削使刀具有一定得冷卻時(shí)間，刀具切削溫度相對(duì)較低，切削區(qū)的熱量不斷由切削快速帶走，使被加工工件的表面殘留的熱量很小，加工表面基本上午熱應(yīng)力產(chǎn)生熱變形。（4）當(dāng)?shù)毒哂诠ぜ乃俦茸銐虼髸r(shí)，可獲得很高的表面質(zhì)量，可與磨削相媲美；通過對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，還可以對(duì)大型非對(duì)稱工件和小直徑零件進(jìn)行加工。（5）切削速度是由工件和刀具的回轉(zhuǎn)速度共同合成，從而不需要使工件高速旋轉(zhuǎn)就能實(shí)現(xiàn)高速切削，有利于對(duì)大型回轉(zhuǎn)體工件進(jìn)行高速切削，以及實(shí)現(xiàn)難加工材料的干式切削。3（6）需車、銑、鉆、鏜等不同方法進(jìn)行加工的工件能在1次裝夾中完成加工，不需要更換機(jī)床，縮短生產(chǎn)周期，避免重復(fù)裝夾的誤差。（7）與傳統(tǒng)車削相比，車銑極易實(shí)現(xiàn)高速切削，而高速切削的一切優(yōu)點(diǎn)可在車銑中得以體現(xiàn)。如切削力比傳統(tǒng)切削可下降30%。機(jī)床和刀具承受的負(fù)荷小，也有利于機(jī)床精度的保持。1.2車銑加工技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展車銑加工技術(shù)是由德國(guó)于20世紀(jì)80年代最早研究開發(fā)的。目前，對(duì)車銑技術(shù)的研究主要集中在道具的磨損機(jī)理、表面質(zhì)量和加工表面的完整性、切削形成機(jī)理以及硬質(zhì)材料切削等方面。對(duì)滾柱軸承座圈進(jìn)行了高速車銑加工，研究了軸向車銑和正交車銑中切削條件、刀具和工件相對(duì)位置以及刀具幾何形狀等幾何精度和加工表面質(zhì)量的影響，加工表面粗糙度達(dá)到aR0.5以下。1美國(guó)研究了高硬度材料的取、進(jìn)給度的優(yōu)化，以及車銑加工中切削的形成機(jī)理。當(dāng)以優(yōu)化的參數(shù)用CBN刀具切削100Cr62（HRC62）時(shí)，工件表面粗糙度Rz2，刀具耐用度大大提高，達(dá)10h，且能夠?qū)崿F(xiàn)干切削。以車銑加工代替硬質(zhì)材料的告訴精密車削加工，不需冷卻、刀具加工時(shí)間長(zhǎng)，表面質(zhì)量達(dá)到磨削水平。慕尼黑大學(xué)對(duì)高速車銑切入一切處條件進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)與優(yōu)化，獲得了影響車銑加工動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的重要參數(shù)。研究了振動(dòng)對(duì)車銑加工表面質(zhì)量的影響，指出機(jī)床的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)剛度對(duì)車銑加工質(zhì)量有著重要影響。國(guó)外研究了正交車銑在5002000r/min加工速度范圍內(nèi)，切削長(zhǎng)度及進(jìn)給量對(duì)工件表面光潔度的影響，指出刀具轉(zhuǎn)速的提高和軸向進(jìn)給速度的減少有利于表面精度的提高，實(shí)驗(yàn)獲得的正交車銑表面精度是車削加工的10倍，且切屑短小，易于排屑。2在切屑刀具幾何形狀和切削參數(shù)優(yōu)化方面，國(guó)外開發(fā)了1中新型的盤式刀具，這種刀具使得個(gè)切削刃在切削過程中有一定的冷卻和休息時(shí)間，刀具與切削之間的摩擦系數(shù)減少，刀具耐用度減小，刀具耐用度提高，美國(guó)科學(xué)家將道具設(shè)計(jì)成平截圓錐體，在適當(dāng)?shù)那邢魉俣认拢邢髁p小10%左右，切屑厚度較小。德國(guó)研究所等研究了兩個(gè)重要的參數(shù)切削溫度和切削細(xì)加工表明：刀具切削刃的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶走了切削區(qū)大量的熱量，降低了切削溫度，旋轉(zhuǎn)刀具的切削力大大小于固定刀具。研究了自驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)刀具的驅(qū)動(dòng)和操作，認(rèn)為傾斜的回轉(zhuǎn)刀具切削效率最高。研究了降低硬質(zhì)材料生產(chǎn)時(shí)間和成本的方法。硬度超過HRC60的材料的拋光通常使用磨削