项目名称: 变激励变约束工况下螺纹旋铣系统加工特性及形性协同优化

项目编号: No.51475244

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 王禹林

作者单位: 南京理工大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 以高品质滚珠丝杠为代表的螺纹传动件是制约我国精密机床等行业发展的瓶颈,高效优质的螺纹旋铣技术是解决高品质丝杠批量生产的核心前沿工艺。螺纹旋铣具有变激励变约束的特殊工况,现有的金属硬切削理论难以直接解决其系统动力学建模,以及形(几何精度及表面粗糙度等)性(残余应力、显微硬度、精度保持性、可靠性及寿命等)基础理论问题。本项目以螺纹旋铣技术为研究对象,建立螺纹旋铣机床-刀具-工件工艺系统的动力学模型,进而研究该旋铣系统的宏/微观加工特性;同时结合螺纹服役性能小子样加速试验,研究螺纹服役过程的失效演化机理及其与加工特性间的关联性,构建基于加工特性的螺纹服役性能预测模型;在此基础上,建立螺纹宏/微观加工特性及服役性能的综合表征模型,实现螺纹加工形和性两方面的协同优化。研究成果将进一步完善高速硬切削加工的基础理论,同时应用于国产螺纹旋风铣削加工装备,以显著提高其产能和加工特性。

中文关键词: 硬态切削;加工特性;表面完整性;服役性能;协同优化

英文摘要: High-quality screw transmission components are the bottleneck of limiting development of precision CNC machine tool industry. Screw whirling with the merits of high-efficiency and good-quality is the frontier cutting process for mass production of high-quality screws. Since screw whirling has the complex cutting condition with time-varying interrupted impact and variable multi-point constraints, the existing metal hard-cutting theories cannot be directly applied into the dynamic modeling of screw whirling system and analysis of geometry (geometric accuracy, surface roughness, et al.) and performance (residual stress, micro-hardness, accuracy preservation, reliability, lifetime, et al.) for screws. Aiming at the problem, this project will construct the dynamic model of whirling system integrating machine-tool-part in order to analyze macro/micro machining characteristics of whirling system. The failure evolution mechanism and relations with machining characteristics will be studied based on the small-sample accelerated life test of screw service performance. Furthermore, forecasting models of screw service performance will be constructed based on the machining performance of whirling system. Following these, the synthetically representing model for macro/micro machining performance and service performance of screws will be established to synergistically optimize geometry and performance for hard whirling screws. The above researches will improve the fundamental theories of high-speed hard cutting, and also can be applied in domestic machine tools for hard whirling screws to greatly enhance production efficiency and machining performance.

英文关键词: hard cutting;machining performance;surface integrity;service performance;synergetic optimization

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