螺纹铣削切削力模型.docx

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1、本科毕业设计（论文）外文翻译译文学生姓名：王晶院（系）：机械工程学院专业班级：机械1004班指导教师：于洋完成日期：20年月日螺纹铣削切削力模型AnnaCarlaAraujoa,JoseLuisSilveiraa,MartinB.G.Junb,ShivG.Kapoorb,RichardDevorb,*摘要：本文主要介绍了预测螺纹铣削力的机理模型。切螺纹铣削的力学分析类似于端铣工艺，但采用了改良切削刃的几何形状。切屑厚度和切割力模型的开发是基于工具的独特几何形状进行的。该模型已校准了6061铝并得到验证。使用该模型对工具和螺纹几何形状的影响进行了研究。关键词：

2、螺纹铣削；机理模型；力预测1前言在工件上的线程可以在各种不同的方式来生产，它应用了以下两个基本原理：塑性加工和金属切削。虽然由塑性变形产生的线程通常较强，螺纹成型工艺在许多应用方面无法达到高准确度和高精密度的需求。此外，利用脆性材料制成的螺纹是不能由塑性加工产生的.为线程生成在这类应用的另一种方法是螺纹切削[1]。常见的切削过程有内部线程生成切割攻丝和螺纹铣[2]。而攻丝需要工具的直径是相同的，一个螺纹磨可以在孔直径大于该工具产生的内螺纹[3]。螺纹铣削的这种多功能性使得当不同的直径需要带螺纹时允许使消除换刀。螺纹铣削也通常可以提供更高的精度，可以实现更大的

3、速度比攻[4,5]。此外，螺纹铣削和攻丝相比提供了更好的排屑，从而减少了由于切屑堵塞引起的刀具磨损，同时也增加摩擦力。但是，在更广泛的基础上促进该过程仍需要了解此过程和在螺纹铣削上提高工作效率和螺纹质量的可能性。一些模型已经被开发用于创建线性攻丝[6-9]。坎波马内斯[10]开发了一种力模型与粗加工立铣刀，它们具有类似的几何形状，。此外，Altintas和Merdol[11]通过拟合锯齿形凹槽设计与三次样条开发了切削力模型的锯齿形螺旋立铣刀。然而，这些力模型并不适用于螺纹铣削，因为过程的几何形状和刀具几何形状是不同的。目前没有记录已开发调查螺纹铣削过程的力模

4、型，很少有人知道的螺纹铣削加工的切削特性。本文的目标是开发可用于理解螺纹铣削过程的螺纹铣削力模型，以提高工艺性能。该切屑厚度模型来整合沿着切割工具的不同径向深度由于线程和刀具跳动的影响。该刀具被认为是具有螺纹切削刃的端铣刀。切削力模型是用机械方法开发的。本文的结构如下。首先描述螺纹铣削加工的独特性和切屑厚度并开发介绍切削力模型。特定切削能量的校准用于垂直和螺旋工具，其次是模型验证。然后，研究了刀具几何形状（即螺旋角和螺纹角）对工艺性能的影响。2螺纹铣削过程模型的建立2.1运动过程和刀具形状螺纹铣削的加工过程可分为五个阶段，如图1。第一阶段涉及到将刀具定位到与

5、孔的中心轴线对齐，然后降低刀具插入位置开始铣削螺纹。一旦该刀具定位了，并在规定的转速下旋转，刀以规定的进给率径向移动到工件，切削适当的径向深度。第三阶段中，刀具以给定的螺旋进给旋转一整圈来移动孔。在生成的线程的数量，此转生成的螺纹数目与工件上的螺纹数相一致。如果生成孔全部深度的螺纹要几个步骤实现，重复步骤1-3，直到产生所有螺纹。一旦螺纹生成，刀具移回至孔（第四阶段）的中心。最后，刀具退出孔。刀具的几何形状如图2（a）所示，显示了螺旋角和前角。刀具的外径用表示，螺纹内刀具的内径用表示。螺纹的几何形状如图2（b）所示。螺纹的特征用螺旋角、螺距p和螺纹高度h表示

6、。图1螺纹铣削过程螺纹铣削刀具可以被分析为堆叠的盘状物，1，...，，其中，每个盘状物的厚度是△Z和可变直径是，如图2（a）所示。可变直径可写成从工具的底部测得的盘的高度z的函数，螺距p如[12]所示。（1）当给出时（2）如后面所示，沿着刀具的盘直径变化引起每个盘状物径向切削深度的变化。排屑槽之间的角度取决于槽的数量，且有刀具几何形状定义为：（3）2.2切削机理Tlusty[13]引入了刀具与工件之间的接触界面的概念。他展现出两种不同类型的切割（I型和II型），这取决于切割（轴向和径向）的深度。最近，Yang等人[14]引入了低轴向和减小高径向深度的第三种类

7、型的切割（III型）。在螺纹铣削中，与刀具直径比较，相关的径向切削深度较小，所以III型切割不在本文考虑。图3显示了接触面的螺纹铣削刀具为（a）第I类型及（b）第I类型切割，其中b是轴向深度切割e径向深度切割。一个槽的作用被投影在一个平面上，该平面是未折叠（展开），如图3所示。切削刃是倾斜与的直线，并从左侧移动到右侧。整个切割操作可以根据切削刃与工件的接触长度分为三个阶段。各相的限制是，其中下标n是取决于不同阶段的，从1开始变化。对于第一类型切割，在阶段A中切削刃的长度从0增加至最大深度b，且转动角θ从进入角变化到，定义为：（4）在阶段B中，与工件接触切削刃

8、的长度保持恒定，且θ变从变化至进入角。由于刀具是走出