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1、河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：车铣加工工艺及其应用研究Research of Turn-milling Process and its Application学生姓名： 于全所在院系： 机电学院所学专业： 机械设计制造及其自动化导师姓名： 马利杰完成时间： 2009年 5 月 20日摘 要车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表面粗糙度及残余应力等多方面达到要求的一种先进制造方法。具有加工效率高、加工精度高、刀具寿命长、切削平稳、不存在断屑问题、可以完成通常单独用车或铣难以实现的加工等优点。必将取代传统的切削方法成为今后
2、零件切削的主流方法。本文介绍了一些典型零件的工艺分析要点、工艺设计原则和走刀路线的设计原则。结合车铣加工中心的工艺能力，提出了具体工艺集成方法。关键词：车铣加工，细长轴，加工工艺，工艺设计Research of Turn-milling Process and its ApplicationAbstractTurn-milling is the use of rotary cutter and workpiece rotation movement of the synthetic to achieve the machining of workpieces, So it is an adva
3、nced manufacturing methods that let the accuracy of the workpiece in the shape, location accuracy, table it, such as roughness and residual stress in many ways to meet the requirements . With high processing efficiency, processing and high precision, long tool life, cutting a smooth, there is no que
4、stion of chip-breaker, Vehicles can be completed individually or milling is usually difficult to realize the processing, and so on advantages. Will replace the traditional method of cutting parts to become the next mainstream method of cutting. This paper introduce a number of typical elements of pa
5、rts of the process analysis, process design principles and take the knife of the design principles of line. Combination the technological capacity of the machining center , give out the specific methods of technology integration.Key words: Car-milling processing, Slender shaft, Processing techniques
6、, Surface roughness目 录1 绪论11.1 车铣的定义11.2 数控车铣产生的背景11.3 数控车铣的分类11.4 国内外研究现状31.5 车铣加工所存在的问题和发展趋势31.6 本文研究的主要内容及意义32 零件的加工工艺内容42.1车铣加工工艺过程的组成42.1.1 零件加工的工艺设计原则42.1.2 工艺基准的选择原则42.1.3零件加工方法的选择52.1.4 加工顺序的安排62.1.5 工序的集中和分散72.2 机械加工的工序设计72.2.1 工艺装备的选择原则72.2.2 加工余量的确定83 车铣加工工艺及其集成加工方法83.1 车铣加工工艺性分析93.2 零件的车
7、铣加工工艺设计原则93.2.1 零件加工工序的划分方法93.2.2 零件的车铣加工工艺设计原则103.2.3 确定走刀路线原则103.3 车铣加工中加工路线的选择要点114 典型零件的车铣加工工艺124.1 设备工艺能力分析及系统配置124.2 车铣加工工艺制定及加工过程分析124.2.1轴类零件的车铣加工124.2.2 叉杆零件车铣加工155 总结17参考文献：18致谢：191 . 绪论1.1 车铣的定义车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表便粗糙度及残余应力等多方面达到是要求的一种先进制造方法1。它不是车削和铣削的简单结合，而是在当今数
8、控技术得到较大发展的条件下产生的一种高新切削技术。1.2 数控车铣产生的背景车铣技术的产生和发展建立在生产实践的基础上的。1955年德国的H.Weber总结了大量实际生产经验，在生产技术上发表了用硬质合金刀具铣削圆柱表面一文，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，并对已加工工件的表面粗糙度进行了详细研究。它主要介绍了用铣刀加工圆柱表面的方法，这就是车铣加工的一种基本方法轴向车铣的早起萌芽。1983年德国的K.P.Sorge 在他的博士论文车铣技术中系统的研究了另一种车铣基本加工方法正交车铣，并对正交车铣的运动原理、已加工工件表面精度、切削力、切削速度等进行了开拓性的研究工作
9、。1.3 数控车铣的分类图1 车铣的分类图1车铣加工的分类如图1所示，根据工件轴线与刀具轴线位置不同 ,车铣加工分为轴向车铣、正交车铣和一般车铣3类加工方法。根据工件和刀具相对旋转方向的不同，它们又都可分为順铣和逆铣两种不同的形式。1 正交车铣正交车铣是车铣铣刀的回转轴线与工件的回转轴线相互垂直 ,正交车铣的切削轨迹为空间曲线 ,比较复杂 ,在进行切削加工时,采用的偏心量不同,切削区域的大小也不一样。正交车铣是加工大型回转体和细长轴类零件的一种先进高效的方法。与传统加工方法有所不同,正交车铣的瞬时切削深度和切削厚度, 沿刀具轴线方向和回转方向总是变化的,即为变切深,变厚度切削。由于刀具轨迹与诸
10、多的切削参数有密切而复杂的关系,而这些参数的优化组合对提高、保证车铣的表面加工质量起重要作用。正交车铣运动的特征主运动是刀具的旋转运动（一般转速较高），而工件的旋转运动（一般转速较高）是铣刀沿工件圆周方向的进给运动4。这种独特的切削运动使得正交车铣有如下特点: （1） 与传统车削相比 ,引起工件变形的径向力明显下降 ,这有利于提高薄壁件和细长件的形状精度，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。（2） 正交车铣是间断切削 ,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。（3） 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。（4） 工件转速相对
11、较低 ,加工薄壁时几乎没有由于离心力产生的变形。（5） 刀具散热好 ,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。（6） 多刃切削 ,切削过程平稳 ,刀具磨损小 ,这对难加工材料和大型回转体毛坯的加工十分有益。正交车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轴类零件的一种高效方法。正交车铣由于铣刀与工件的旋转轴线相互垂直 ,它不能对内孔进行加工。2 轴向车铣轴向车铣也同样具有车铣加工的基本优点。轴向车铣由于铣刀与工件的旋转轴线相互平行，因此它不但可以加工外圆表面，也可加工内孔表面。但是由于旋转轴线相互平行，如铣刀直径小于其主轴箱体径向尺寸时，就限制了铣刀的
12、纵向行程。这种情况下，不适宜用轴向车铣加工轴向行程较长的外圆表面或较深的内孔表面19。 3 一般车铣一般车铣就是在加工过程中铣刀的回转轴线与工件的回转轴线既不平行也不垂直，而是成介于二者之间的一个夹角的车铣加工方式。轴向车铣和正交车铣运动这两类加工方法是最常用的车铣加工方法，是车铣加工的主流。但是随着加工零件的日趋复杂和数控机床性能的日渐加强，在加工中由于工件形状的要求必须自动转换两种基本加工方式的情况也经常出现，对介于轴向车铣和正交车铣之间的一般车铣的需求也在逐渐增加。1.4 国内外研究现状目前德国的Aachen工业大学和Darmstadt工业大学都设有专门从事车铣技术研究的研究中心。各类实
13、验用机床、测试仪器及科研设备非常齐全，科研水平居世界前列。在这两个中心众多的科研人员正在车铣原理、车铣运动力学、已加工工件表面质量、不同材料的车铣工艺性、车铣加工中心的设计与测试、CAD/CAM以及高速、超高速车铣等多个领域内从事研究工作。 我国对车铣技术的研究已经涉及各个领域，但是对车铣技术还没有进行过系统的研究。20实际六七十年代在一些工厂的技术革新中出现了旋风铣削，这是轴向车铣的实际应用。近年来有些科研人员对旋风铣削又进行了一些深入的研究，但主要集中于旋风铣削在螺纹加工中的实际应用，对轴向螺纹的车铣研究有着重要的参考价值，但对于车铣技术的全面研究还有很大的局限性。对于车铣技术的研究，辽宁
14、省高速切削技术工程技术中心处于国内领先水平。正在车铣技术的基础理论、车铣工艺、CNC车铣加工中心的设计和制造等方向进行研究。1.5 车铣加工所存在的问题和发展趋势目前车铣加工机床在我国的使用才刚刚起步，还有很多问题需要解决： 作为进一步研究的理论基础，对车铣过程的机理研究应该加强。 车铣刀具的设计制造，这对车铣技术的推广具有非常积极的作用。 需要进行更多的研究以建立多种材料的最大切削效率的模型。 还有加工工艺，机床维护，生产管理等等也有待研究。 车铣运动不是的车、铣简单结合，所以给编程带来了很大的难度。目前世界上很多国家都在加大对车铣技术的研究的力度，车铣技术必将得到前所未有的发展。1.6 本
15、文研究的主要内容及意义本文通过对车铣原理的分析，结合国内外的研究成果，分别对轴类零件、叉杆类零件、分析了它们的工艺设计、加工过程及加工工艺难点，解决了这几类零件的主要工艺要点问题并给出了具体的零件加工工序，为其它同类零件的加工提供依据。通过车铣加工的工艺研究对加速车铣技术的产业化进程十分必要，车铣技术能够迅速转化为生产力。2. 零件的加工工艺内容2.1车铣加工工艺过程的组成了解车铣加工工艺的各个组成部分有助于车铣加工工艺的整体设计的规划。2.1.1 零件加工的工艺设计原则1 车铣加工工艺过程车铣加工过程是由一个或多个顺序安排的工序组成，而工序又可细分为工步或走刀24。工序是指一个（或一组）工人在一台机床（或一个工作地点）上，对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成部分，也是生产计划的基本单元。2 工步与走刀工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下所连续完成的那一部分工艺过程。一个工序包括一个或几个工步。在一
