三角螺纹车削加工排屑干涉问题的研究

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非自由切削是目前切削加工中普遍存在的一种切削方式，其表现出来的排屑干涉现象是引起切削力增加、切削温度上升、切削功耗增大的直接原因。针对目前的螺纹车削过程中切削力大易导致夹紧变形的问题，本文将围绕三角螺纹车刀切削过程的排屑干涉现象展开研究，以达到降低螺纹车刀切削时的排屑干涉程度和主切削力的目的，这些工作对于降低能耗、提升刀具的创新设计水平等方面有着重要的意义。本文主要内容如下：
　　首先，本文采用向量法描述了单元刀具标注角度和工作角度之间的关系，并给出了单元刀具的刃磨步骤以及排屑干涉系数模型的推导过程，为后文的切削实验和数据分析做足准备。
　　其次，从切屑受力平衡的角度对斜角切削模型进行分析，得到了切削力与剪切力之间的关系，确定了影响单元刀具切削力的五个控制变量；通过高速钢刀具端面车削45钢工件的正交实验，并结合数据分析软件Eviews7.0和非线性曲线拟合软件1stOpt得到了单刃刀具斜角切削过程中的切削比和主切削力计算公式。
　　然后，对螺纹的车削运动进行分析并结合“Stabler法则”得到：刃倾角不仅影响着排屑方向，还是制约牙型精度的主要因素；现有条件下的三角螺纹车刀是无法实现自由切削的。按照螺纹车削中的切削层参数的变化，对螺纹车刀进行单元刀具的划分，建立了其非自由切削条件下的主切削力模型；并提出等效影响系数和等效切削比的概念，以助于模型的化简与求解。
　　最后，进行螺纹切削实验并采用1stOpt软件拟合出了等效影响系数经验公式，确定了螺纹车削的主切削力模型。经过实验验证，该主切削力计算公式预测的平均误差为24.16％。结合该公式，对实验刀具的非自由度进行计算与分析，最终得到了螺纹车刀在所设计的切削条件下的最小非自由度系数为2.16，对应的刃倾角和法向前角分别为5°和10°；在相同的牙型精度条件下，该刀具能够比常用的纵向前角为5°的车刀省力34.76%。

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作者
伍凡;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名熊良山;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类车削加工及车床（旋床）;金属切削加工工艺;
关键词
三角螺纹; 车削工艺; 排屑干涉现象; 主切削力;

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