● 摘要
随着科学技术的快速发展，高档数控机床正向高速度、高精度、高效率、复合化方向发展，具有诸多优点的车铣复合切削加工技术是现代数控加工制造业的发展方向之一。车铣复合加工中心具有高精度、高刚性、多工序复合的特点，能够实现“一次装卡，全部完工”，即对零件一次装卡即可加工完零件的全部或大部分加工工序，特别适合航空、航天、兵器、船舶等军工行业对高精度、高刚度、形状复杂的回转体零件加工的要求，能够做到在提高工作效率的同时保证零件的加工精度。车铣复合加工已成为数控加工领域中实现高效率、高精度的重要加工方法。 但车铣作为一种较新的加工工艺，车铣加工参数对加工工件表面质量的影响规律并未完全得到揭示，这在一定程度上影响了车铣加工技术的推广和应用。因此，针对车铣复合数控机床应用于航空航天类结构零件的高效切削加工需求，通过开展车铣复合加工工件表面粗糙度建模和切削参数优化及其应用的研究，为国防制造业车铣复合加工应用工艺及切削参数优化，提供理论依据和共性技术支持，实现优质、高效、低成本的加工应用，对我国国防制造业的发展有着重要的意义。 本文通过对车铣复合切削加工过程分析研究，推导了整体铣刀和镶片铣刀统一刀位坐标模型、轴向车铣、正交车铣以及一般角度任意车铣加工表面粗糙度模型、刀具刀柄振动模型以及刀具切削刃点相对于工件的几何运动方程等。通过时域离散，将刀具变形与切削刃几何运动轨迹叠加，实现了物理仿真和几何仿真的结合。并基于工件的z-map模型，建立了考虑刀具变形等因素的工件表面形貌数学模型，实现了车铣复合切削加工工件表面形貌的仿真。在以上仿真模型基础上，分析了工艺参数对刀具变形及工件表面形貌的影响，为工艺参数的优化提供了理论依据。