旋风铣削具有高效率、高精度和绿色无污染的特点,螺纹丝杠广泛应用于船舶、电站、高档数控机床、高速交通和航空航天等领域。螺纹丝杠旋风铣削在切削热源、热传递和热载荷作用方式等方面与普通断续切削和连续切削存在明显的差异。探索螺纹丝杠旋风铣削过程中刀具及工件的切削温度变化规律,对优化切削速度来降低切削温度,并抑制螺纹丝杠旋风铣削的热载荷冲击,具有重要的理论意义及应用价值。本文以螺纹丝杠旋风铣削为研究对象,采用PCBN圆弧刀具和GCr15工件材料,结合切削原理和固体传热学理论,建立中刀具和工件温度模型,对刀具和工件温度在不同条件下变化规律进行研究,探索切削过程和非切削过程对刀具及工件温度的影响。主要研究内容如下:首先,在对旋风铣削刀具和工件的运动机理及刀具双圆弧特性分析的基础上,利用前一刀切削和后一刀切削轨迹的坐标转换关系,对螺纹旋风铣削过程中切屑厚度及刀具切屑接触长度的时变特性进行分析,并在此基础上,建立剪切面和刀具摩擦面热源面积,进而求解剪切面热源强度和刀具摩擦面热源强度,为刀具和工件温度的建模提供基础。其次,基于刀具间歇性地切入和切出工件,建立旋风铣削过程刀具的瞬态切削温度的理论预测模型,根据温度场的叠加原理对刀具的瞬态温度进行分析,综合考虑切削过程中切削阶段和非切削阶段对刀具温度的影响,揭示铣削过程中刀具在不同加工条件下的周期性变化规律,并采用实验进行验证,然后根据模型分析刀具在不同热源频率下的变化特性和在不同深度下温度的分布情况。再次,基于移动热源法建立旋风铣削过程工件瞬态切削温度理论预测模型,综合考虑切削过程中切削阶段和非切削阶段对工件温度的影响,揭示不同加工条件下对工件切削温度分布的影响规律,并分析切削参数对工件温度的影响以及工件内部不同深度下的分布及变化规律。最后,采用MATLAB工具,开发一套适用于旋风铣削刀具和工件的温度仿真分析系统,设计了仿真系统的结构和功能模块,应用该系统可以在不同加工参数下对刀具和工件的温度进行仿真分析。