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高进给切削在以大螺距螺杆为代表的大型装备关键零部件高效切削加工中应用广泛。企业生产中采用中、小螺距工艺,在加工过程中因轴向长度大、切削载荷突变、强烈震动引起刀具磨损、破损、服役性能劣化和加工工艺系统的强烈振动,无法完成大螺距螺杆长行程的高品质加工。而在大螺距螺杆加工中瞬时的切削力是评价加工工艺的基础和决定螺杆工作面质量的主要因素。 本文从机床加工系统角度出发,将大螺距精螺杆加工过程刀具的瞬时振动分解为机床进给系统自身结构对刀具振动的影响和理论切削力作用下对刀具振动的影响。对车削大螺距螺杆精加工过程左、右瞬时切削力进行了预测研究。 首先,对大螺距螺杆加工系统进行结构划分,确定机床进给系统-刀具中影响刀尖点振动的结合面。利用RCSA将机床刀具-进给系统所划分的子结构进行耦合,得到机床未切削时机床自身结构对刀尖点振动的影响。 其次,利用Deform仿真软件得到大螺距螺杆在精加工过程中不同轴向去除量的左、右瞬时切削力。通过MATLAB软件对得到的左、右瞬时切削力进行函数拟合,构建大螺距螺杆精加工过程中左、右理论切削力方程。 然后,利用悬臂梁模型和理论论学的计算方法得到理论切削力作用下的大螺距螺杆左、右切削时的刀具振动。根据对所建立的左、右切削层参数模型的分析,得到车刀在实际切削中轴向去除量的瞬时变化。最后建立了大螺距螺杆在实际精加工过程中左、右瞬时切削力方程。 最后,为验证所建立的大螺距精加工过程中左、右瞬时切削力方法的准确性。对不同材料、不同螺距、不同外径的大螺距螺杆进行了精加工车削实验验证。以其中两组切削参数为例,将获得的左、右瞬时切削力数据与预测的左、右瞬时切削力数据进行比较。对比的结果表明:所建立的大螺距螺杆精加工过程中左、右瞬时切削力公式的数值与车削实验获得的数值误差值较小。从而验证了所建立的大螺距螺杆精加工过程中瞬时切削力方法的准确性。 本文经过对大螺距螺杆精加工过程中左、右瞬时切削力预测分析及研究,为大螺距螺杆加工过程中分析工件表面质量和刀具磨损的研究提供了基础,同时为实际加工大螺距螺杆提供了理论指导。