车铣复合加工表面微观几何形貌仿真及切削参数分析研究

论文摘要

车铣复合加工技术是先进制造领域的前沿技术之一,可以解决单独用车或铣难以完成的加工难题,可以实现工件一次装卡完成几乎全部工序,它的科学价值和应用前景逐渐被人们所认识和重视。由于车铣复合加工的运动复杂,导致其切削参数多而且这些参数又相互耦合,使车铣加工参数的选择变的尤为复杂。目前尚未完全揭示出车铣工艺参数对加工表面质量的影响规律,这在一定程度上影响了车铣复合技术的应用和推广。本文基于切削仿真方法来研究加工参数对车铣复合加工表面粗糙度的影响规律,为实际加工提供理论指导,具有重要的现实意义。本论文以球头铣刀、立铣刀、面铣刀、圆柱铣刀为研究对象,通过建立其几何模型及加工运动模型,研究车铣复合表面微观几何形貌仿真算法,并对仿真算法中出现的关键问题解决方法进行了阐述。基于Fortran和Matlab,开发了车铣复合加工表面微观几何形貌仿真软件系统,通过切削实验验证了所开发的仿真系统的有效性;然后基于所开发的仿真系统重点讨论了轴向进给速度、刀具与工件转速比、刀具齿数、刀具倾斜角度、偏心距、刀刃螺旋角、刀刃角度、加工深度等因素对车铣加工表面粗糙度的影响规律;最后基于正交试验并应用仿真系统详细研究了立铣刀正交车铣时,多个加工参数同时影响车铣复合加工表面粗糙度的规律,为生产实践提供理论指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 车铣复合加工的发展及国内外研究现状
• 1.2.1 车铣复合加工技术及装备的发展
• 1.2.2 车铣复合加工特点
• 1.2.3 车铣复合加工技术的国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本章小结
• 2. 车铣复合加工数学模型
• 2.1 车铣加工表面微观几何形貌影响因素分析
• 2.2 车铣复合加工参数简介
• 2.3 球头铣刀车铣加工数学模型
• 2.3.1 刀具坐标系下刀刃的数学建模
• 2.3.2 工件坐标系下刀刃的数学模型
• 2.4 立铣刀车铣加工数学模型
• 2.4.1 立铣刀正交车铣数学建模
• 2.4.2 立铣刀轴向车铣数学模型
• 2.4.3 立铣刀侧向车铣数学模型
• 2.5 面铣刀车铣加工数学模型
• 2.5.1 刀具坐标系下刀刃的数学建模
• 2.5.2 工件坐标系下刀刃的数学建模
• 2.6 圆柱铣刀车铣加工数学模型
• 2.6.1 刀具坐标系下刀刃的数学模型
• 2.6.2 工件坐标系下刀刃的数学建模
• 2.7 本章小结
• 3. 车铣加工表面微观几何形貌仿真系统的开发
• 3.1 车铣表面微观几何形貌仿真计算的基本思想
• 3.3 仿真系统的程序实现
• 3.3.1 编程语言的选择
• 3.3.2 仿真系统程序流程图
• 3.4 本章小结
• 4. 车铣表面微观几何形貌仿真系统的实验验证
• 4.1 实验设备及方案
• 4.1.1 车铣设备、刀具及工件
• 4.1.2 实验方案
• 4.2 实验与仿真结果对比分析
• 4.2.1 车铣表面微观几何形貌比较
• 4.2.2 表面粗糙度对比
• 4.3 本章小结
• 5. 车铣表面微观几何形貌仿真分析
• 5.1 球头铣刀车铣外圆柱表面微观几何形貌仿真分析
• 5.1.1 轴向进给量对球头铣刀车铣圆柱外表面粗糙度及形貌的影响分析
• 5.1.2 刀具与工件转速比对球头铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌影响分析
• 5.1.3 刀具倾斜角度对球头铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌的影响分析
• 5.1.4 刀具齿数对球头铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌的影响分析
• 5.2 立铣刀车铣外圆柱表面微观几何形貌仿真分析
• 5.2.1 正交车铣外圆柱表面微观几何形貌及粗糙度仿真分析
• 5.2.2 轴向车铣外圆柱表面微观几何形貌及粗糙度仿真分析
• 5.2.3 立铣刀侧向车铣外圆柱表面微观几何形貌及粗糙度仿真分析
• 5.3 面铣刀车铣外圆柱形表面微观几何形貌仿真分析
• 5.3.1 刀具与工件转速比对面铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌的影响分析
• 5.3.2 主偏角对面铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌的影响分析
• 5.3.3 刀具齿数对面铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌的影响分析
• 5.4 圆柱铣刀车铣外圆柱表面微观几何形貌仿真分析
• 5.4.1 刀具与工件转速比对圆柱铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及形貌影响分析
• 5.4.2 刀具齿数对圆柱铣刀车铣外圆柱表面粗糙度及相貌的影响分析
• 5.5 本章小结
• 6. 基于正交试验的车铣加工参数对表面粗糙度影响规律的研究
• 6.1 正交试验简介
• 6.2 立铣刀正交车铣的正交试验
• 6.2.1 刀具半径为5mm时的正交试验
• 6.2.2 刀具半径为8mm时的正交试验
• 6.3 立铣刀正交车铣铝合金材料正交试验
• 6.4 本章小结
• 7. 全文工作总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录