微铣削机床的研制及微铣削实验研究

论文摘要

在工业的各个领域内对高精密的微小零件的需求正在不断增加,尤其是在航空航天、生物医学、电子通讯、环保等方面。微小零件的制造技术对于这些领域的发展至关重要,现有的微制造技术在制造微小零件方面各有各的优点。相对于其它的微加工技术来讲,微切削加工技术在高效率、高精度、低成本方面具有优势,特别适合于加工具有复杂的三维结构和曲面的微小零件,工件材料包括多种金属合金以及复合材料、塑料、陶瓷等可切削非金属材料。微铣削加工技术是微切削加工技术中最为柔性的加工技术之一,应用前景广泛。由于一般的铣床很难满足微铣削加工的要求,因此研制适合微铣削加工的机床成为了研究的热点。通过微铣削实验来研究微铣削加工机理和加工工艺也是目前微铣削加工技术研究的另一个热点。本文主要开展微铣削机床的研制工作和开展铣削实验研究,具体工作如下：首先,在分析了微铣削加工技术的特点和要求的基础上,研制适于微铣削加工的机床。采用模块化设计的方法,把机床的研制划分为几个模块,而后分别对各个模块进行构建。接着,通过机床进给系统位置精度的评定试验,来检验机床所能达到的位置精度。为了检验机床加工实际应用材料的能力,选择新型的血管支架材料镁合金作为加工对象,通过平面铣削试验和薄壁结构的铣削加工试验来评估机床的加工精度和加工性能。最后,对微铣削加工机理中最小切屑厚度对切屑形成过程和铣削力的影响进行了分析,从理论上预测了每齿进给量和铣削力的关系。而后进行直槽铣削加工实验,来考察每齿进给量对铣削力的影响,并验证上述预测。在直槽铣削加工实验中,还考察了铣刀的每齿进给量对槽底表面粗糙度的影响,并对其进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 微切削加工技术的发展现状
• 1.2.1 微切削机床
• 1.2.2 微型刀具
• 1.2.3 微切削加工机理的研究现状
• 1.3 课题来源及主要研究内容
• 第2章 微铣削机床的研制
• 2.1 微铣削机床的总体要求
• 2.2 微铣削机床运动功能模块的构建
• 2.2.1 主运动模块的构建
• 2.2.2 进给运动模块的构建
• 2.3 微铣削机床的构型设计
• 2.3.1 微铣削机床构型方案的选择
• 2.3.2 机床床身设计和模态分析
• 2.4 微铣削机床辅助功能模块的构建
• 2.4.1 显微观测模块的构建
• 2.4.2 隔离振动模块的构建
• 2.4.3 切削力测量模块的构建
• 2.5 微铣削机床的整体结构
• 第3章 微铣削机床的性能试验
• 3.1 微铣削机床位置精度的评定试验
• 3.2 微铣削机床的铣削性能试验
• 3.2.1 工件材料的选择与实验装置的搭建
• 3.2.2 平面微铣削加工试验
• 3.2.3 薄壁结构微铣削加工试验
• 第4章 最小切屑厚度对铣削过程的影响分析
• 4.1 最小切屑厚度的概念
• 4.2 最小切屑厚度对切屑形成和铣削力的影响分析
• 4.3 槽铣削加工实验
• 4.3.1 实验方案设计和数据处理
• 4.3.2 实验结果分析
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢