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3.2.3不同浮动支撑个数动态响应分析26
3.3非均匀布局变浮动支撑约束下的动态响应29
3.4小结33
4 结论与展望34
4.1本文主要研究成果34
4.2研究工作展望35
致谢 36
参考文献37
图2.1 八米大型螺纹旋风铣削加工系统简化模型19
图2.2 大型丝杠所受旋铣激振力16
图2.3 假设旋铣激振力17
图3.1 八米大型螺纹旋风铣削加工系统全长动态响应变化图21
图3.2 动态响应点与切削点均为7m时动态响应22
图3.3 动态响应点与切削点均为4m时动态响应23
图3.4 八米大型螺纹旋风铣削加工系统全长动态响应情况24
图3.5 大型丝杠自重对加工系统振动影响的全长比较图25
图3.6 阻尼对系统振动Y向影响比较图25
图3.7 阻尼对系统振动Z向影响比较图26
图3.8 不同浮动支撑装置个数下中部切削点处动态响应情况27
图3.9 不同浮动支撑数Y向比较图27
图3.10不同浮动支撑数Z向比较图28
图3.11 随动抱紧装置刚度下降后不同浮动支撑装置个数下中部切削点处动态响应情况
28
图3.12 浮动支撑数全长X向以及Y向比较29
图3.13 种群代数为10代时的运算结果31
图3.14种群代数为20代时的运算结果31
图3.15种群代数为30代时的运算结果31
图3.16种群代数为50代时的运算结果31
图3.17 优化布局之后Y向振动比较32
图3.18 优化布局之后Z向振动比较32
表2.2 动力学方程中各参数值表18
表2.3 八米大型螺纹旋风铣削加工过程中顶尖到卡盘之间浮动支撑装夹状态19
表3.1 数值计算结果表23
表3.2 不同种群代数下计算结果表31
1 绪论
1.1 引言
目前我国装备制造业主要在向精密、大型等尖端制造方向发展，各装备对于高质量的核心传动装置需求极大,其中大型精密丝杠就是制约我国各装备自主研发的最具代表性的核心部件之一。大型螺纹丝杠可以实现长距离重载直线传动,是各类大型重载机床的核心传动部件[1]。然而，国内缺乏制造大型精密丝杠的技术和装备，使得高质量的大型螺纹丝杠80%依赖进口，严重制约着我国大型机械装备的自主研制与生产，已成为制约我国数控机床行业乃至大型装备制造业发展的瓶颈[2,3]。
传统加工方式由于自身的局限性，已经无法达到大型精密丝杠的加工效率及其加工质量的要求了。为了满足市场需要，旋风铣削加工技术在二十世纪中后期应运而生。然而，早期的旋风铣削技术由于加工过程中的热变形以及弯曲变形等比较大，长期以来仅仅用于软质材料的粗加工亦或是半精加工，实际的加工运用十分有限[4]。但是，经过国内外学者的大量研究与试验，以及陶瓷、PCBN等新型材料的出现，结合了旋风铣削技术与高速干式切削技术的螺纹硬旋铣技术逐渐走向成熟。与此同时，其加工表面质量高、加工效率高，尤其是无冷却液干式切削易于处理切屑所呈现的环保绿色的特点，顺应了国家倡导的绿色环保加工的方针，得到了各大大型螺纹丝杠加工企业的青睐。
旋风铣削加工技术主要可以分为外旋铣和内旋铣这两种类型。其主要利用等间距安装于刀盘上的多把成型刀具，借助刀盘上刀尖的旋转圆心与工件自转的偏心距来实现螺纹滚道的渐进高速成形切削。在切削加工的过程中，丝杠工件将受到切削力的时变断续冲击作用，直接影响丝杠螺纹的加工质量[3]；同时，为了减小大型丝杠工件的振动变形以及大跨度弱刚性对加工质量的影响，主要采用了旋铣刀盘两侧跟刀架随动抱紧装置，多点浮动支撑装置以及卡盘－顶尖定位相结合进行装夹等方式，保证螺纹丝杠全长的加工质量。在实际加工的过程中，随着随动抱紧装置的靠近，浮动支撑装置将自动下降以防止与其相碰撞。当跟刀架随动抱紧装置沿轴向移开后，浮动支撑装置又会自动上升，重新起到支撑作用。
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