螺纹丝杠旋风铣削几何成形机理及滚道表面形貌预测

发布时间：2017-03-22 21:10

  本文关键词：螺纹丝杠旋风铣削几何成形机理及滚道表面形貌预测，由笔耕文化传播整理发布。

【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。
【关键词】：丝杠滚道 旋风铣削 几何成形 表面形貌 残留高度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 论文选题背景8-9
• 1.2 国内外现状9-13
• 1.2.1 螺纹丝杠旋铣几何成形机理研究现状9-10
• 1.2.2 螺纹丝杠滚道三维表面形貌的研究现状10-12
• 1.2.3 研究现状总结12-13
• 1.3 论文的目的意义及项目来源13-14
• 1.3.1 论文研究目的和意义13-14
• 1.3.2 论文项目来源14
• 1.4 论文研究内容及组织结构14-16
• 2 螺纹丝杠旋风铣削几何成形机理16-38
• 2.1 螺纹丝杠旋铣系统的坐标系构建16-23
• 2.1.1 齐次坐标系变换原理16-18
• 2.1.2 螺纹丝杠旋铣系统坐标系分析18-23
• 2.2 螺纹丝杠旋铣刀具廓形及滚道几何参数化模型23-31
• 2.2.1 螺纹丝杠旋铣刀具廓形几何参数化模型23-27
• 2.2.2 螺纹滚道面几何参数化模型27-31
• 2.3 螺纹丝杠旋铣滚道表面几何成形的数学模型31-36
• 2.3.1 工件同步旋转和刀盘旋转的角速度合成31-32
• 2.3.2 螺纹丝杠旋铣滚道的走刀轨迹包络面建模32-36
• 2.4 本章小结36-38
• 3 螺纹丝杠旋铣的滚道三维表面形貌预测38-52
• 3.1 螺纹丝杠旋铣滚道表面三维形貌预测模型38-46
• 3.1.1 螺纹丝杠旋铣的滚道三维表面形貌建模38-43
• 3.1.2 螺纹丝杠滚道表面三维形貌特征分析43-46
• 3.2 螺纹丝杠旋铣滚道三维表面形貌评价指标46-51
• 3.2.1 螺纹丝杠旋铣滚道的表面粗糙度的三维评定46-48
• 3.2.2 螺纹丝杠旋铣滚道径向残留高度建模48-49
• 3.2.3 螺纹丝杠旋铣滚道切向残留高度建模49-51
• 3.3 本章小结51-52
• 4 螺纹丝杠旋铣的滚道表面形貌仿真与分析52-66
• 4.1 基于Mathematica的螺纹丝杠滚道表面形貌仿真52-54
• 4.2 螺纹丝杠旋铣滚道表面形貌分析54-59
• 4.3 切削参数对丝杠滚道表面形貌分析59-65
• 4.3.1 刀具个数对丝杠滚道表面形貌的影响60-61
• 4.3.2 刀盘转速对滚道表面形貌的影响61-63
• 4.3.3 工件转速对滚道表面形貌的影响63-64
• 4.3.4 刀尖回转直径对滚道表面形貌的影响64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 主要结论66-67
• 5.2 后续研究工作及展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74
• A 作者在攻读硕士学位期间从事的主要研究工作74
• B 作者在攻读硕士学位期间申请的发明专利74
• C 作者在攻读硕士学位期间所获奖励74

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