微小型機床及微細(xì)銑削加工技術(shù)的研究.pdf

1、　　目前許多由金屬材料制成的三維微小零件都是在常規(guī)尺寸的超精密機床上加工而成的，這些機床成本高、效率低、能耗大、主軸轉(zhuǎn)速相對較低，難以滿足微小零件的加工要求。而微小型機床不僅有助于提高空間利用率和降低成本，而且由于慣性減小，從而容易達(dá)到高速加工和高精度運動控制。因此，對微小型機床及微細(xì)銑削加工技術(shù)的研究具有重要的理論意義和實際應(yīng)用前景。　　本文首先在對機床微小型化的有關(guān)問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，成功地研制一臺三軸聯(lián)動微小型機床實驗樣機，并

2、在該樣機上實現(xiàn)了包括直槽、圓、薄壁和仿人臉的數(shù)控加工。結(jié)果表明，該微小型機床實驗樣機技術(shù)可行，可以用于微細(xì)切削加工過程的實驗研究。同時進(jìn)行了微小型化機床相關(guān)技術(shù)的研究。利用有限元法和實驗的方法對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)特性分析，為微小型化機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計、有限元建模方法以及動力學(xué)分析提供重要依據(jù)，從而為微小型化機床的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)?！　榱苏莆瘴⒓?xì)銑削的規(guī)律，本文在常規(guī)銑削過程切屑形成模型的基礎(chǔ)上，考慮到微型刀具切削刃鈍圓半徑及其柔性對材料去

3、除的共同影響，建立了微細(xì)銑削過程切屑形成判別模型，利用該模型對微細(xì)銑削切屑的形成進(jìn)行了分析和描述。并在實驗樣機上進(jìn)行了一系列微細(xì)銑削實驗，通過大量的實驗分析，進(jìn)一步掌握微細(xì)銑削切屑的形成及其影響因素?！　τ谖⒓?xì)銑削過程中表面的形成，提出基于最小切削厚度的微細(xì)銑削表面形貌仿真模型。通過對微細(xì)銑削表面形貌的仿真和計算以及微細(xì)銑削實驗，獲得了微細(xì)銑削表面粗糙度隨每齒進(jìn)給量變化的規(guī)律。并且系統(tǒng)地分析了微型銑刀的幾何參數(shù)和所選用的每齒進(jìn)給量以

4、及最小切削厚度等因素，對微細(xì)銑削表面粗糙度的影響?！　♂槍嶋H微細(xì)銑削加工過程，指出表面粗糙度不僅與刀具幾何參數(shù)和切削用量有關(guān)，而且由于系統(tǒng)的振動，刀具的磨損及受力變形，積屑瘤的產(chǎn)生，微型銑刀跳動量的影響，以及材料不均勻性等微觀結(jié)構(gòu)的影響等等，都將使得微細(xì)銑削中實際獲得的表面粗糙度難于與理論表面粗糙度相近。建立了基于響應(yīng)曲面法的微細(xì)銑削表面粗糙度預(yù)測模型，通過預(yù)測模型可以分析切削參數(shù)對表面粗糙度的影響，并實現(xiàn)對表面粗糙度的預(yù)測和控制。