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与传统制孔方法相比,螺旋铣孔技术在制孔精度方面表现出了很强的优势,在航空航天领域的应用前景广阔。对螺旋铣孔过程的深入研究,有利于加深对该制孔工艺的理解。目前关于螺旋铣孔过程中刀具切削刃切削工件材料过程方面的研究较少,在螺旋铣孔加工表面几何形貌方面鲜有人涉及。本文采用数值建模和仿真研究的方法对螺旋铣孔工艺加工过程开展基础性研究,主要工作如下:(1)在研究螺旋铣孔运动学原理的基础上对加工过程进行了适当简化,然后在SolidWorks软件中模拟了螺旋铣孔加工过程,得到了切削过程中工件未切除材料的三维形貌。对不同加工参数下工件未切除材料三维形貌进行了对比分析,总结了加工表面可能出现的三维形貌类型。在研究未切削材料三维形貌形成原理基础上,建立了螺旋铣孔专用刀具不同切削刃切削深度理论模型,探讨了不同加工参数下切削深度在不同切削位置上的变化规律。(2)基于切削深度理论模型,建立了螺旋铣专用刀具不同切削刃公转一周切削材料体积计算模型,研究了不同加工参数对切削刃切削材料体积的影响规律。推导了不同切削刃切削材料体积占总切削材料百分比的计算公式,研究了不同切削刃切削材料体积占比随加工参数的变化规律。推导了螺旋铣专用刀具底刃和侧刃切削材料体积的比值(钻铣比),研究了不同加工参数对钻铣比的影响。(3)推导了理想情况、刀具偏心、主轴偏心和刀具倾斜等不同条件下刀具切削微元的运动轨迹方程。针对螺旋铣孔加工表面特殊性,采用改进的Z-map模型建立了已加工孔表面形貌仿真模型,并以刀具偏心情况为例,研究了刀具偏心值、自转转速、自转公转比对加工表面形貌的影响规律。(4)在螺旋铣孔表面形貌仿真模型的基础上,提出了利用表面形貌仿真结果获取加工表面粗糙度的计算方法,研究了加工表面粗糙度随主轴转速、公转转速和偏心距等加工参数的变化规律。设计了螺旋铣孔实验对通过仿真方法获取表面粗糙度的有效性进行验证。