微小型零件具有比重小、节省材料、节省能源等优点,在航空航天、国防军事、医疗卫生等高科技领域的应用越来越广泛。车铣复合加工技术作为一种比较新的加工方法,结合了车削和铣削两种传统的加工方式,具有加工效率高、刀具寿命长、径向切削力小、切削温度低等优点,特别适合微小型零件的加工。然而,由于微小型零件尺度较小,在加工过程存在诸多问题。所以近些年很多学者把目光集中在了微小型零件车铣复合加工技术领域。由于微小型零件的尺度较小,所以在精度表征和控制方面存在一些问题。在表面精度表征方面,使用传统的表面粗糙度方法时,取样长度难以适应微小型零件尺度较小的特点,测量结果不能精确地表征微小型零件的表面质量。在精度控制方面,由于微小型零件的刚度较弱,加工过程中会出现较大的挠度变形,使得加工精度较差,难以满足精度要求。针对上述问题,本文将分形理论引入微小型零件的表面质量表征方面,将车铣复合加工切削力模型以及变切深补偿模型引入微小型零件的精度控制方面,主要的研究内容如下:(1)以分形理论为基础,采用灰度图形处理的盒维数法表征微小型零件的表面质量,突破了传统表面粗糙度方法在微小型零件表面质量表征中取样长度难以满足要求的限制;并且分析了车铣复合加工中的切削参数对分形维数的影响,为提高微小型零件车铣复合加工表面质量提供理论依据;(2)以瞬时切削面积模型为基础,分析正交车铣复合加工过程中相邻两齿切削待去除层的几何形貌,通过推导计算得到关键位置的数学表达式;将切削区域微分,将切削力分解,计算微元的切削面积得到每个微元的受力,然后积分求和得到切削过程中每个位置的切削力;(3)以材料力学为基础,通过分析在加工过程中微细轴由于刚度较弱容易产生较大挠度变形,建立微细轴类零件车铣复合加工挠度变形预测模型;分析挠度变形曲线,通过变切削深度的方式,使得设计切深减去加工过程产生的挠度变形等于理想切深,从而得到设计切深曲线;以此作为实际加工中刀具的走刀路径,通过补偿可以有效提高微细轴的加工精度;(4)以微小型偏心轴零件为加工对象进行车铣复合加工试验,验证盒维数分形理论、瞬时切削面积模型以及变切深模型在微小型零件加工表面质量表征和精度控制方面的适用性,探究切削参数对加工质量的影响,为提高微小型零件车铣复合加工精度提供试验支撑。本文围绕微小型零件车铣复合加工中的难点,展开了关于微细轴类零件的表面质量表征以及精度控制的研究,引入了分形理论、瞬时切削面积模型以及变切深模型,为提高微细轴类零件车铣复合加工精度提供了理论指导。