matlab变支撑约束下的大型丝杠旋铣动态响应特性分析(3)
有别于国内现状，国外一些发达国家早已将螺纹硬旋铣技术广泛地应用于大型丝杠的精密加工过程中去了，同时取得了十分不错的经济效益[3,4]。国内对于螺纹硬旋铣技术和设备方面的研究和实验并不到位，系统的理论体系尚未得到完善。从2009年开始，本课题组就对大型螺纹硬态旋铣技术和设备进行着系统的研究，其中研究成果主要包括基于Deform-3D的螺纹旋铣几何成形与物理仿真、旋铣设备关键零部件的动力学及刚度分析、螺纹滚道表面粗糙度的预测工件以及加工系统的动态响应分析等方面[6]。上述研究结论对提高大型丝杠加工质量以及优化变支撑约束加工方案均具有一定的借鉴意义，但是由于旋风铣削加工技术自身的特殊性以及加工过程中的复杂性，同时考虑到实验设备的限制，对于大型丝杠加工质量以及丝杠支撑约束方面的研究有待进一步的深入。尤其针对现阶段主要存在的不足：
第一：汉江自主研发的八米丝杠旋风铣床仍处于试运行阶段，与之相对应的大型丝杠加工质量方面的研究以及试验并不多见，特别是浮动支撑装置的非均匀布局约束状况对于加工系统的动态响应影响这一方面的研究少之又少；
第二：现有的针对最优浮动支撑装置个数的研究，仅仅考虑了极个别切削点处的动态响应情况，并没有从大型螺纹丝杠全长加工的振动变形上考虑，忽略了特殊点处的浮动支撑装置升降的影响，缺乏说服力。
1.2课题背景及研究工作
近年来，我国为实现从制造大国向制造强国的转变，越来越重视旋风铣削技术在大型螺纹丝杠制造过程中的应用，特别是加大相关资金的投入，以满足市场对大型、精密滚珠丝杠等核心传动功能部件的需求[1,3]。本课题来源于国家自然科学基金面上项目（51475244）、国家科技重大专项 (2009ZX04001-171-02)、中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（30920130111001）。
本次研究将以汉江自主研发的八米丝杠旋风铣床为研究对象，基于已建立的初步大型螺纹旋风铣削动力学模型，充分考虑了相关各个因素，其中主要包括三向移动力、切削变形能、随动抱紧装置质量以及加工系统耗散能等因素，完善加工系统的动力学模型，并使用matlab软件，对该动力学方程进行数值求解。随后从浮动支撑个数、均匀支撑布局和非均匀支撑布局等方面研究不同支撑约束下的切削点处的动态响应变化规律，进而提出优化丝杠旋铣系统的支撑装夹约束方案，提高加工质量，创造更高的经济效益。
1.3螺纹旋铣技术与设备国内外现状
1.3.1螺纹旋铣技术国内外现状
1.4课题关键难题研究方式现状
1.5课题主要研究内容
本课题以汉江自主研发的八米丝杠旋风铣床为研究对象，完善了已建立的大型螺纹旋风铣削动力学模型，使用matlab软件，对动力学模型进行求解，并分析不同支撑约束下的切削点处的动态响应规律，对均匀布局条件下浮动支撑装置个数对加工系统的振动影响以及非均匀布局方式的优化进行了研究，进而提出优化大型丝杠旋铣系统的支撑装夹约束方案，此次主要研究的内容包括以下几个方面：
(1) 第一章 绪论。查阅大量文献，充分了解大型螺纹硬旋风铣削技术和设备的国内外研究现状、发展及应用，同时总结了国内大型螺纹硬旋风铣削技术研究的不足以及在设备研制方面所存在的问题，并提出了本文的研究内容以及所需要重点注重的研究部分。
（2）第二章 大型螺纹旋风铣削系统的动力学建模。将大型丝杠加工系统简化为瑞利梁，基于模态形函数，着重考虑动力学系统的必要性以及完整性，其中主要包括三向移动力、切削变形能、随动抱紧装置质量以及加工系统耗散能等因素，考虑系统卡盘与顶尖的边界约束条件并引入变换矩阵，建立了更加完善的大型螺纹旋风铣削系统的动力学模型。