车铣加工表面微观形貌的分析

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1、沈阳理工大学硕士学位论文轴向车铣是铣刀旋转轴线与工件旋转轴线相互平行，依靠铣刀旋转运动与工件旋转运动的合成运动完成各类零件表面加工的一种先进金属切削加工方法。如图1．2所示，一个典型的轴向车铣加工过程包括工件的旋转运动、铣刀的旋转运动和铣刀的直线进给运动。铣刀的直线进给运动根据不同加工的需要可采用轴向进给或径向进给(如加工轴类零件的外圆和盘类零件的端面)，也可同时采用轴向进给和径向进给(如加工锥体或锥孔类零件)。与轴向车铣不同，正交车铣铣刀的回转轴线与工件的回转轴线相互垂直，它是加工大型回转体和长

2、轴类零件的一种高效方法。如图1．3所示，一个典型的正交车铣加工过程包括工件的旋转运动、铣刀的旋转运动和铣刀的直线进给运动。由于正交车铣的加工对象主要为大型回转体和长轴类零件，所以铣刀的直线进给运动一般为轴向进给运动，而很少采用径向进给运动“。1⋯。工图1．2轴向车铣的主要运动图1．3正交车铣的主要运动作为一种先进的金属切削方法，其主要特点为(1)车铣是间断切削，因此无论加工何种材料的工件都能得到较短的切屑，易于自动除屑。(2)间断切削使刀具有充足的冷却时间，刀具切削温度相对较低。(3)与传统车削相

3、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％，切削力的下降就意味着引起工件变形的径向力有明显下降，这有利于提高薄壁件和细长件加工的形状精度，由于切削力小，机床和刀具承受的负荷小，也有利于机床精度的保持。(4)由于切削速度是由工件和刀具的回转速度共同合成，因此不需使工件高速第l章绪论旋转也能实现高速切削，有利于对大型工件进行高速切削。尤其重要的是对于大型锻件毛坯，工件的超低转速将消除困工件偏心而引起的振动或径向切削力的高频周期变化，这些特点使得此类

4、工件的切削过程十分平稳，有利于减少被加工件的形状误差。(5)工件转速相对较低，加工薄壁件时几乎没有由于离心力产生的变形。(6)当采用高速车铣时，切削变形过程主要是绝热剪切，故切屑和刀具带走热量较多，因此工件温度相对较低，热变形小。(7)使用较大的纵向进给也能得到较小的表面粗糙度。(8)如采用CNC车铣中心，需用车、铣、钻、镗等不周方法进行加工的工件能在一次装夹中完成，不需更换机床，大大缩短了生产周期，防止了重复装夹误差。(9)车铣是多刃切削，结合高速切削可较大地提高生产效率。(1o)多刃切削切削过

5、程平稳，刀具磨损小，这对新型难加工材料和大型回转体毛坯的加工十分有益。由此可知，车铣技术特别适用于以下各类零件的切削加工：(1)重型或难加工材料回转体毛坯的粗加工，如大型轧辊、发电机转子、大型铸管模、大型船舶用曲轴以及火炮身管等等。．(2)大型薄壁件回转体的精加工。(3)大型回转体工件的高速、超高速切削。(4)需用车、铣、钻、镗等不同方法进行加工的工件。1．1．2车铣技术的主要内容车铣技术的主要内容包括车铣的基础理论研究、车铣的刀具研究、被加工件的研究、加工过程的研究以及车铣加工中心的研制五个领域

6、。车铣基础理论研究包括车铣运动学车铣动力学、已加工件的理论表面粗糙度以及车铣招工的切削过程等主要内容，这些内容是CNC车铣中心研制、车铣刀具选择与设计以及车铣加工工艺制定的技术基础，是车铣技术研究的难点之一。车铣用铣刀与普通铣刀不同，由于车铣加工主要是用铣削方法加工回转体，因此切削刃的前角、后角、刃倾角、主切削刃、副切削刃等主要几何参数都不同于普通铣削。对于车铣用铣刀(特别是高效大进给车铣粗加工用铣刀和高速高精度车铣精加工用铣刀)的研究，目前在世界范围内仍是车铣技术研究的前沿课题。．3．沈阳理T大

7、学硕士学位论文一台标准的CNC车铣加工中心，至少应包括瓜几厶曰和f五个轴，其中三至五轴可联动。在这样一台车铣中心上可实现车、铣、钻、镗等多个工序的一次装夹完全加工，从而大大降低了重复装夹误差。啡2“车铣加工的编程是车铣技术的又～难点。由于目前的控制系统主要针对车、铣、钻等传统工艺而开发，如应用到CNC车铣中心上一般需要二次开发，且车铣运动是复合运动，因此如不很好地掌握车铣基础理论，很难编制出好的车铣加工程序。综上所述，车铣基础理论研究是车铣技术的核心内容，图1．4所示。图I．4车铣技术主要内容1．

8、1．3车铣技术的国内外研究现状国外车铣技术研究最早是在1955年，德国的H．Weber总结了大量的实际生产经验，发表了《用硬质合金刀具铣削圆柱表面》一文口1，详细介绍了铣削圆柱表面时进给量、切削速度等主要参数的选用，并对已加工件的表面精度进行了详细研究。该文献对后来车铣技术的研究产生了重要的影响，它介绍的用铣刀加工圆柱表面的方法，就是车铣技术的一种基本加工方法轴向车铣的早期萌芽。1983年德国的K．P．Sorge在他的博士论文《车铣技术》啮1中系统地研究了车铣技术的另一种基本加工方