[发明专利]一种车削大螺距螺纹轴向分层切削方法、刀具磨损测试方法及其力热载荷计算方法

权利要求书

1.一种车削大螺距螺纹轴向分层切削方法，其特征在于包括以下步骤：

一、采用带有左右两个切削刃的试验刀具沿轴向分层车削大螺距试件的左右螺纹面；

二、车削时刀具每次进刀过程中径向切削深度a_P不变并且等于螺纹牙型高度H，切削层面积只与进刀量有关，其变量间关系如式(1)所示，

h＞H＝a_P，ε_r1＝ε_r1′，ε_r2＝ε_r2′，B＞b，R₁＝r₁，R₂＝r₂(1)

左刃切削时的切削层厚度及切削层宽度：

h_Dl＝z_li-sink_γ′(2)

b_Dl＝z_li/sink_γ′(3)

其每一次分层切削的理论切削层面积为：

S_i＝h_Dl·b_Dl＝z_li·sink_γ′·(a_P/sink_γ′)＝z_li·a_P(4)

右刃切削时，每一次分层切削的切削层面积为：

S_j＝h_Dr·b_Dr＝z_rj·sink_γ′·(a_P/sink_γ′)＝z_rj·a_P(5)

式中，H为螺纹牙高，h为刀具的刀头高度，B为螺纹牙底宽，b为刀头宽度；a_P为径向切深，z_li为左刃单次加工余量，z_rj为右刃单次加工余量，i为左刃切削次数，j为右刃切削次数；h_Dl为刀具左刃车削时的切削层厚度、b_Dl为刀具左刃车削时的切削层宽度、h_Dr为刀具右刃车削时的切削层厚度，b_Dr为刀具右刃车削时的切削层宽度；S_i为左切削刃切削层面积、S_j为右切削刃切削层面积；ε_r1、ε_r2分别为螺纹的左、右牙侧角，ε_r1'为刀具的左刃侧角，ε_r2'为刀具的右刃侧角；R₁、R₂分别为试件左右侧面的牙型半径，r₁、r₂为刀具的左右牙尖圆弧半径，κ_r＇为刀具副偏角。

2.一种根据权利要求1所述的切削方法进行轴向分层车削大螺距螺纹刀具磨损的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

一、按权利要求1所述的切削方法车削大螺距螺纹试件的过程中，分别在切削行程为15072mm、52752mm、94200mm、116808mm和139400mm时取下试验刀具，利用VHX-1000超景深三维显微系统检测刀具前、后刀面磨损形貌，并测量试验刀具的切削刃圆弧半径及后刀面磨损量；

二、沿试验刀具长度方向上取5段相同的切削行程，分别测量5段切削行程下试验刀具的后刀面磨损宽度，获得试验刀具的后刀面磨损宽度的变化曲线；

三、在试验刀具的后刀面磨损宽度的变化曲线上，按试验刀具的刃口半径和其后刀面磨损宽度变化速率的不同，划分出试验刀具车削大螺距螺纹试件过程中所经历的初期磨损、正常磨损和剧烈磨损三个阶段；

四、测量步骤三内三个阶段中大螺距螺纹试件的已加工表面形貌，利用相同切削行程下的刀具磨损形态和对应的大螺距螺纹试件的已加工表面形貌，检测出试验刀具磨损量的增加对大螺距螺纹试件的已加工表面形貌影响上存在的差别。

3.根据权利要求2所述的一种进行轴向分层车削大螺距螺纹刀具磨损的测试方法，其特征在于：所述大螺距螺纹试件是螺距为16mm、外径为120mm，长度为160mm的梯形右旋外螺杆试件，其材质为35CrMo。