[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

说明书

技术领域：

本发明涉及一种大螺距螺纹车削方法及其刀具磨损、力热载荷测试、计算方法，具体涉及一种大螺距螺纹轴向分层车削方法，车削大螺距螺纹刀具磨损的实验、测试方法，和刀具磨损的力热载荷分析模型构建、计算方法。

背景技术：

大螺距螺杆作为大型压力机调整组件，在压力机中控制上模具与下模具间的平行度及垂直度，对压力机整机的静态和动态精度有着重要影响。已有的大螺距螺纹车削主要采用径向分层切削方法，该方法采用刀尖进行切削，通过控制刀尖的位置精度以形成大螺距螺纹表面，具有易于数控加工编程等优点。但是，这种切削方式是采用刀尖近似逼近原理，形成的螺纹面存在原理性误差，难以满足大螺距螺纹高精度、高表面质量要求。而轴向分层切削则是利用刀具切削刃进行成型切削，其形成的螺纹面不存在原理性误差，该方法将已有的多任务切削变成了单任务切削，通过轴向分层切削，分别保证螺纹尺寸精度、牙型精度和教工表面质量。因此，这种切削方法消除了径向切削存在的原理性误差，更适合用于高精度大螺距螺纹的切削。

采用轴向分层切削方法精加工大螺距螺纹时，若通过一次切削去除全部精加工余量，产生的切削力较大，影响加工表面质量及加工精度；为提高加工精度；而采用轴向多次分层切削方法精加工大螺距螺纹时，切削次数过多，会使刀具磨损加剧。

大螺距螺纹切削过程中，力热载荷与刀具磨损之间存在交互作用关系；刀具不断与工件、切屑接触，在接触区内有很高的切削温度和压力，刀具受到的这种力热载荷是导致其磨损的主要原因；同时，刀具磨损又会引起其力热载荷的变化；目前，对于刀具磨损的研究主要集中在力热载荷对于刀具磨损的影响，忽略刀具磨损对力热载荷的影响，采用的刀具力热载荷分析模型和边界条件是刀具切削初始状态下的模型和数据，无法正确获得力热载荷随切削行程增加和刀具磨损量增长的变化特性，轴向多次分层车削大螺距螺纹刀具磨损实验方法和力热载荷计算方法上存在不足。

发明内容：

本发明为消除径向分层切削大螺距螺纹存在的原理性误差，设计一种车削大螺距螺纹轴向分层切削方法,并采用该方法进行车削大螺距螺纹刀具磨损的测试，获得车削大螺距螺纹刀具磨损形态，揭示出刀具磨损对螺纹加工表面影响，再利用刀具后刀面磨损及切削刃钝圆半径测量数据，重新构建了刀具有限元分析模型，进行刀具温度场和应力场分析、计算，获得了刀具磨损条件下力热载荷变化特性。

本发明的车削大螺距螺纹轴向分层切削方法，为实现上述目的所采用的技术方案在于包括以下步骤：

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·sin k_γ′(2)

b_Dl＝z_li/sin k_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·sin k_γ′·(a_P/sin k_γ′)＝z_li·a_P(4)

同理，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·sin k_γ′·(a_P/sin k_γ′)＝z_rj·a_P(5)