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螺纹作为常见的机械联接方式,因结构简单、性能可靠、拆卸方便,而成为当今机械装备中不可或缺的结构要素。其传统的加工方法有车削、攻丝、磨削等。随着多轴数控加工技术在国内的不断普及,螺纹铣削技术因其自身的优势在工程制造领域得到越来越多的应用。但由于螺纹铣削过程中产生的干涉误差与不稳定切削力,直接影响螺纹零件的加工质量与螺纹铣刀的使用寿命。因此,如何建立准确的螺纹铣削干涉误差模型与切削力预测模型已成为目前螺纹铣削加工工艺优化中亟待探究的重要课题。为此,本文针对内螺纹铣削加工全过程,运用特征点描述法、包络面理论、空间曲线参数化理论、金属切削理论、DMU50五轴数控加工中心、JOHNFORD-VMC850立式加工中心、自动影像测量平台与切削力测量等方法及手段,分析螺纹孔螺旋铣削的加工机理,建立准确的螺纹铣削干涉误差模型与切削力预测模型,为优化螺纹铣削加工工艺提供理论基础,具体研究内容如下:1)阐述标准内螺纹牙型轮廓尺寸的参数化定义,介绍螺纹铣削的加工原理与基本加工步骤,分析了不同加工情况下螺纹铣刀的运动轨迹,为螺纹铣削干涉误差和切削力研究提供理论基础。2)螺纹孔螺旋铣削加工干涉误差模型的建立与实验验证。利用二维平面特征点法分别定义了标准螺纹牙型轮廓与螺纹铣刀齿型轮廓,生成标准螺纹轮廓面与螺纹铣刀轮廓面;并利用空间曲线参数化理论,定义了螺纹孔螺旋铣削完整刀具轨迹的参数化方程;在此基础上,针对螺纹孔螺旋铣削切入与切出过程和加工过程的螺纹铣刀运动特征,建立了与其对应的干涉误差计算模型;最后通过切削实验,验证了螺纹孔螺旋铣削加工干涉误差模型的正确性与有效性。3)螺纹孔螺旋铣削切削力预测模型的建立与实验验证。对螺纹铣刀的几何形状进行了参数化定义;针对螺纹孔螺旋铣削的不同加工阶段,提出了螺纹铣刀径向切深的计算方法;并通过计算得到了螺纹铣刀各微元的瞬时切入角与切出角,以建立螺纹铣刀的瞬时切削厚度计算模型;在此基础上,建立了螺纹孔螺旋铣削切入过程和加工过程的切削力预测模型;最后通过切削实验,验证了螺纹孔螺旋铣削切削力预测模型的有效性与可行性。