螺纹丝杠旋风铣削几何成形机理及滚道表面形貌预测

摘要

旋风铣削是一种高效、精密、绿色的螺纹加工技术，旋风铣削按照铣削方式可以分为内旋铣和外旋铣，它可以实现重载切削、难加工材料的切削和超高速切削，并且经济效率高。然而，螺纹丝杠的旋风铣削的几何成形机理复杂，走刀路径随刀盘的旋转和平移而不断变化的同时，工件也在相应的同步旋转，两者的耦合运动形成三维螺旋丝杠滚道表面。为此，本论文对螺纹丝杠旋风铣削的几何成形机理和滚道表面三维形貌预测进行了研究。主要工作如下：
　　首先，基于齐次坐标变换原理，分别构建了螺纹丝杠内外旋铣系统坐标系；基于该系统坐标系，建立了旋铣刀具廓形和滚道面几何参数化模型。考虑到工件的同步旋转、刀盘倾斜角的影响,在分析了刀盘与工件的相互耦合运动的基础上，对螺纹丝杠旋铣滚道的走刀轨迹包络面的三维数学建模方法进行了研究。
　　其次，在建立上述模型的基础上，将丝杠毛坯表面与各走刀轨迹面进行布尔运算，进而建立丝杠旋铣滚道表面三维形貌模型。为了进一步分析滚道表面三维形貌的组成特征和影响因素，在该形貌模型的基础上，研究了滚道三维表面形貌的量化评价指标，构建了滚道表面粗糙度的三维评定方法，对滚道表面形貌进行量化分析；考虑表面形貌由切向残留和径向残留在空间叠加构成，这些残留高度信息又与切削加工工艺参数密切相关等因素，设定了滚道径向残留高度和滚道切向残留高度等评价指标，并建立相应的量化计算模型。
　　最后，在以上研究基础上，基于Mathematica数值计算软件对上述建立的模型进行仿真实现，并通过仿真软件编程实现螺纹丝杠滚道三维表面形貌可视化程序。通过可视化程序分析了螺纹内外旋铣滚道表面形貌特征并重点研究了旋铣切削参数对螺纹丝杠滚道表面形貌的影响，该仿真结果证明了本论文方法的可行性。

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目录

1 绪 论

1.1论文选题背景

1.2国内外现状

1.3论文的目的意义及项目来源

1.4论文研究内容及组织结构

2 螺纹丝杠旋风铣削几何成形机理

2.1螺纹丝杠旋铣系统的坐标系构建

2.2螺纹丝杠旋铣刀具廓形及滚道几何参数化模型

2.3螺纹丝杠旋铣滚道表面几何成形的数学模型

2.4本章小结

3 螺纹丝杠旋铣的滚道三维表面形貌预测

3.1螺纹丝杠旋铣滚道表面三维形貌预测模型

3.2螺纹丝杠旋铣滚道三维表面形貌评价指标

3.3本章小结

4 螺纹丝杠旋铣的滚道表面形貌仿真与分析

4.1基于Mathematica的螺纹丝杠滚道表面形貌仿真

4.2 螺纹丝杠旋铣滚道表面形貌分析

4.3切削参数对丝杠滚道表面形貌分析

4.4本章小结

5 结论与展望

5.1主要结论

5.2后续研究工作及展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间从事的主要研究工作

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的发明专利

C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励