低频步进式振动攻丝机理与试验研究

摘要

大批新型难加工材料的广泛应用和日益增多的螺纹加工需求，对传统方法加工螺纹提出了新的挑战。步进式振动攻丝以其良好的工艺效果，在解决小直径内螺纹、尤其是在难加工材料上具有明显优势。本文从运动学角度分析影响步进式振动攻丝的加工因素，并开展加工机理和切削试验研究。
　　首先对步进式振动攻丝的运动切削轨迹和切削机理进行理论分析。建立了步进式振动攻丝运动轨迹模型，分析了两种运动方式（丝锥做主运动与振动复合、主运动与振动在丝锥和工件分开运动）的区别，给出了不同切削参数下的理论切削轨迹，分析了其对攻丝状态的影响，推导计算净切削时间比的大小及其影响规律。同时研究了步进式振动攻丝的速度特性，从理论上分析了攻丝扭矩、加工精度、切屑形态的特点及其影响因素。
　　基于主运动与振动在丝锥和工件分开运动方式开发的步进式振动攻丝试验装置，开展了相关攻丝试验研究，试验结果表明:(1)选择参数要满足步进振动攻丝条件，合理选择步进式振动攻丝参数有利于降低切削扭矩、提高加工精度、利于排屑;(2)研究净切削时间比、最大切削速度对步进式振动攻丝扭矩、切屑形态、牙型质量及螺纹配合间隙量的影响规律;(3)工艺参数（主轴转速N、振动频率F和振幅A）对步进式振动攻丝扭矩、切屑形态及螺纹配合间隙量的影响规律。本文研究对进一步应用步进式振动攻丝提供了良好的理论和实验依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 振动攻丝技术的发展概况

1．2．1 国外振动攻丝发展概况

1．2．2 国内振动攻丝发展概况

1．2．3 振动攻丝的发展趋势

1．3 本文主要的研究内容

1．4 本章小结

2 步进式振动攻丝运动分析

2．1 与普通切削方式对比分析

2．2 步进式振动攻丝运动方式

2．3 切削刃的运动机理

2．3．1 丝锥旋转与工件振动的复合切削运动轨迹

2．3．2 丝锥回转并振动的切削运动方程

2．4 刀具切削刃轨迹描述

2．5 净切削时间比

2．5．1 丝锥旋转与工件振动的复合切削运动

2．5．2 丝锥回转并振动的切削运动

2．5．3 净切削时间比对切削过程的影响分析

2．6 本章小结

3 步进式振动攻丝机理探究

3．1 切削速度特性的影响分析

3．1．1 速度的动态变化特性

3．1．2 量大切削速度切削机理分析

3．2 切削过程中扭矩特性及加工精度分析

3．2．1 净切削时间比对攻丝扭矩的影响分析

3．2．2 主轴转速(即切削速度)对攻丝扭矩的影响分析

3．2．3 振动频率对扭矩的影响分析

3．2．4 振幅对扭矩的影响分析

3．3 切屑形态及牙型特点理论分析

3．3．1 影响切屑的因素

3．3．2 切屑形成及断屑理论

3．4 本章小结

4 步进式振动攻丝的试验研究

4．1 试验条件及参数选择

4．1．1 试验条件

4．1．2 攻丝工艺参数选择

4．2 步进式振动攻丝参数选择不合理时结果分析

4．2．1 对扭矩的影响

4．2．2 对螺纹精度的影响

4．2．3 对切屑形态的影响

4．3 切削时间比对加工效果的影响

4．3．1 对扭矩的影响

4．3．2 对螺纹精度的影响

4．3．3 对切屑形态影响

4．4 最大切削速度对加工效果的影响

4．4．1 对扭矩的影响

4．4．2 对螺纹精度的影响

4．4．3 对切屑形态的影响

4．5 单因素试验参数对攻丝的影响

4．5．1 对扭矩的影响

4．5．2 对加工精度的影响

4．4．3 对切屑形态的影响

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 主要工作总结

5．2 进一步工作展望

致谢

参考文献

附录