基于振动的大型螺纹旋风铣削建模与工艺试验研究

摘要

课题针对新型、高效、绿色的螺纹旋风铣削技术，以大型螺纹旋风铣床为对象，紧扣大型螺纹工件旋铣加工多点变支撑、断续成型切削等特点，通过建立大型螺纹旋风铣削在线检测系统，并开展大型螺纹旋风铣削工艺参数试验，对旋风铣削工艺参数以及螺纹滚道表面粗糙度的影响因素、预测方法进行了研究，为高精度的螺纹旋风铣削加工提供设计依据。
　　 对大型螺纹旋风铣削工件系统动力学模型进行了研究。考虑螺纹工件卡盘-顶尖的边界约束条件和切削力沿工件轴向移动的特点，结合全局假设模态法建立了螺纹工件的动力学模型，并分析了跟刀架抱紧力对丝杠工件动态响应的影响。
　　 对旋风铣削工艺参数的优化进行了研究。选用旋风铣床的振动为试验现场的评价指标，通过单因素试验分析了旋风铣削工艺参数对旋铣过程的过程，选定试验因素的正交水平，并通过正交试验对旋风铣削工艺参数进行了优化。
　　 对螺纹滚道表面粗糙度的影响因素进行了研究。选用旋风铣床左上跟刀架的振动响应代表铣刀-铣床-丝杠工件的相互作用，分析了螺纹旋风铣削工艺参数和铣床的振动对螺纹滚道表面粗糙度的影响。
　　 在上述基础上，对螺纹滚道表面粗糙度预测方法进行了研究。针对大型螺纹旋风铣削的特点，结合旋风铣床在旋铣过程中的振动和旋风铣削工艺参数，采用多元线性回归和人工神经网络法建立了螺纹滚道表面粗糙度的预测模型，并对两种预测模型的预测精度进行了比较。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 课题来源与背景

1．3 螺纹旋铣设备研究现状

1．4 课题关键技术研究现状

1．4．1 螺纹旋风铣削技术发展及应用现状

1．4．2 丝杠工件系统动力学建模与分析

1．4．3 旋风铣削工艺参数的试验与优化

1．4．4 螺纹滚道表面粗糙度的预测

1．5 课题主要研究内容

2 移动力作用下大型螺纹旋铣工件系统动力学建模与分析

2．1 引言

2．2 丝杠硬旋铣工件系统动力学建模

2．3 丝杠工件边界条件

2．4 丝杠硬旋铣切削力仿真

2．5 丝杠硬铣削工件系统动态响应分析

2．5．1 移动力作用下的丝杠工件动态响应分析

2．5．2 抱紧装置对丝杠硬旋铣系统动态特性的影响

2．6 小结

3 螺纹旋风铣削在线监测系统搭建与分析

3．1 引言

3．2 旋风铣削工艺参数优化试验台的建立

3．3 螺纹旋风铣削振动信号的采集与分析

3．3．1 螺纹旋风铣削过程振动信号的采集

3．3．2 螺纹旋风铣削振动信号的分析

3．4 旋风铣削过程切削温度信号采集与分析

3．4．1 旋风铣削过程切削温度信号的采集

3．4．2 旋风铣削过程切削温度信号的采集

3．5 小结

4 螺纹旋风铣削工艺参数试验与优化

4．1 引言

4．2 高速硬旋风铣削工艺参数

4．3 高速硬旋铣工艺参数试验

4．4 旋风铣削工艺参数对螺纹硬旋铣过程的影响

4．4．1 试验方案的设计

4．4．2 试验结果分析与讨论

4．5 旋风铣削工艺参数优化

4．5．1 试验方案的设计

4．5．2 试验结果的分析与讨论

4．6 小结

5 螺纹滚道表面粗糙度的影响因素分析与预测

5．1 引言

5．2 丝杠旋风铣削滚道表面粗糙度的检测

5．3 螺纹滚道表面粗糙度的影响因素分析与建模

5．4 螺纹滚道表面粗糙度预测

5．4．1 实验设计与试验结果

5．4．2 多元线性回归预测模型的建立与分析

5．4．3 依据振动响应和旋铣工艺参数的神经网络模型

5．5 小结

6 结论与展望

6．1 本文主要研究成果

6．2 研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文