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第1章 绪论 1

1.1 发展微小型车铣复合加工技术的重要性 1

1.1.1 微小型零件的概念和加工方法 1

1.1.2 复合加工技术含义和类型 2

1.1.3 车铣复合加工原理 4

1.1.4 微小型车铣复合加工的优势 4

1.1.5 微小型车铣复合加工技术需求 6

1.2 微小型车铣复合加工设备的现状 9

1.2.1 加工设备微小型化的研究 9

1.2.2 微小型车铣复合加工机床现状 13

1.2.3 可重配置车铣复合加工机床背景与意义 17

1.3 微小型车铣关键技术及研究现状 20

1.3.1 微小型车铣加工机理 20

1.3.2 微小型车铣复合加工机床总体技术 20

1.3.3 精密微小型加工刀具系统自动换刀技术 21

1.3.4 微小型复杂三维结构多工艺复合完整加工技术 21

1.3.5 微小型车铣复合加工工艺辅助技术 22

1.3.6 可重配置车铣复合加工机床控制方法 23

参考文献 23

第2章 微小型车铣复合加工原理 26

2.1 正交微小型车铣工艺过程 26

2.1.1 车铣工艺与微小型加工 26

2.1.2 无偏心微小型正交车铣 28

2.2 车铣复合加工刀齿运动轨迹模型 30

2.2.1 圆形轨迹 30

2.2.2 次摆线轨迹 31

2.2.3 刀齿运动轨迹仿真 32

2.3 微小型车铣复合加工理论切削力 35

2.3.1 正交车铣啮合区 35

2.3.2 单齿圆周刃切入角、切出角 35

2.3.3 单齿圆周刃切削厚度和切削宽度 37

2.3.4 理论切削力计算 43

2.4 车铣加工切削过程的有限元仿真技术 45

2.4.1 微小型车铣三维有限元建模过程 45

2.4.2 三维车铣复合加工有限元模拟及实验验证 52

2.4.3 车铣加工中温度场二维仿真分析 58

参考文献 72

第3章 微小型车铣复合加工机床结构设计方法 74

3.1 微小型车铣复合加工机床总体方案设计 75

3.1.1 微小型车铣复合加工机床总体性能要求 75

3.1.2 微小型车铣复合加工机床总体结构配置 76

3.1.3 高转速精密微小型车铣复合加工中心总体结构方案 81

3.2 局部可重配置微小型车铣复合加工机床结构设计方法 85

3.2.1 微小型车铣复合加工机床可重配置特性 85

3.2.2 局部可重配置复合加工机床结构设计特征 88

3.2.3 局部可重配置机床设计基本方法 93

3.3 高转速微小型切削刀具系统及自动换刀技术 102

3.3.1 高转速微小型切削刀具系统及自动换刀系统结构特征 102

3.3.2 高转速微小型切削刀具系统力学特性分析 109

3.3.3 高转速小型自动换刀系统设计 115

3.4 局部可重配置单元及其模块机械接口技术 119

3.4.1 平面多销过定位数学描述 119

3.4.2 定位销数目的确定 121

3.4.3 双态定位机械接口精度保障机理 124

参考文献 126

第4章 微小型车铣复合加工机床控制系统设计方法 128

4.1 车铣复合机床控制系统常用配置方案 128

4.1.1 车铣复合机床常用控制系统 128

4.1.2 可重配置微小型复合加工机床控制系统功能 132

4.1.3 可重配置数控系统的框架结构 133

4.1.4 现场总线和可重配置数控技术关系 135

4.1.5 可重配置车铣复合加工机床控制系统总体方案 138

4.1.6 系统硬件模块配置方法 140

4.2 车铣复合加工机床控制系统软件结构体系 141

4.2.1 基于软件数控的数控技术 142

4.2.2 车铣复合中心数控系统软件总体结构 145

4.2.3 车铣复合加工机床基于UML建模 147

4.2.4 可重配置微小型车铣复合中心软件系统UML建模 149

4.2.5 基于人机协同策略的参数化编程技术 154

4.2.6 基于组件的参数化编程模块实现方法 157

4.3 可重配置微小型车铣复合加工机床空间限位技术 159

4.3.1 数控机床常用空间限位方法 159

4.3.2 局部可重配置机床模块空间关系 161

4.3.3 基于遗传算法的三维凸包碰撞检验方法 163

4.3.4 基于面层的碰撞检验简化算法 167

4.4 微小型车铣复合机床精度控制方法 173

4.4.1 机床定位精度补偿的基本原理 173

4.4.2 运动轴定位精度检测及补偿 174

4.4.3 非接触式对刀 179

参考文献 182

第5章 微小型车铣复合加工机床的动态特性 184

5.1 工艺系统动态特性分析 184

5.1.1 工艺系统动态特性分析方法 184

5.1.2 微小型车铣复合加工工艺系统特征 185

5.1.3 刀具系统动力学特性 188

5.1.4 工件系统动力学特性试验 192

5.2 试验模态分析 193

5.2.1 模态拟合方法 193

5.2.2 试验模态分析方法 195

5.2.3 锤击激励法模态试验 196

5.2.4 模态验证切削试验 198

5.3 微小型车铣复合切削颤振研究 200

5.3.1 问题的提出 200

5.3.2 颤振过程分析 201

5.4 正交车铣加工稳定性研究 209

5.4.1 正交车铣颤振模型 209

5.4.2 颤振频率分析 211

5.4.3 车铣复合加工颤振试验 214

5.5 高速切削稳定阈分析 218

5.5.1 正交车铣复合加工颤振域曲线 218

5.5.2 稳定性叶瓣图试验验证 222

参考文献 225

第6章 微小型零件车铣复合加工工艺技术 227

6.1 微小型车铣完整性加工工艺规划与精度分析 227

6.1.1 微小型车铣完整性加工工艺规划 227

6.1.2 微小型车铣复合加工精度分析 233

6.2 刀具磨损机理与磨破损检测技术 243

6.2.1 微小型车铣加工过程中刀具磨损现象 243

6.2.2 车铣过程中小直径立铣刀磨损形态 246

6.2.3 微小型车铣过程中小直径立铣刀磨钝标准 248

6.2.4 微小型车铣复合加工刀具磨破损检测技术 251

6.3 表面粗糙度试验与加工参数优化方法 258

6.3.1 表面粗糙度的优化与预测 258

6.3.2 微小型车铣加工表面粗糙度优化试验 260

6.4 典型微小零件的车铣复合加工工艺案例 269

6.4.1 钟表结构件车铣复合加工工艺 269

6.4.2 阀芯零件的车铣复合加工工艺 271

6.4.3 微小型板类零件的加工工艺案例 273

6.4.4 微小型轴类零件的加工 277

参考文献 279