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铣削螺旋槽旋风铣床C轴部件设计机械设计制造及其自动07010431 赵礼永指导老师：陈惠贤职称：教授谢小正职称：助理研究员中文摘要文章针对螺杆的加工要求，经分析，得出了形成螺旋型面所需的各种运动，提出了一种高效、高精度实用的内旋风式无瞬心包络数控铣削加工方法，从而设计出了即通用有专用的数控旋风铣床，并论述了回转轴（C轴）部件的设计与计算。
为充分利用旋风铣削的高效率，又能克服其加工质量不太高的弱点，介绍了特别适合大批量丝杠生产的旋风铣机床设计要点关键字：旋风铣床C轴伺服旋风铣削数控外切法刀盘进给AbstractThis article introduces the processing of the hetrogeneous screw. After analys is, obtains each kind of the need movement which fome the hetrogeneous screw profile. And grogoses one kind of high-efficient high-gereasion and grracticd emelge meth-CNC milling for hettrogeous screw with inner whirlwind non-in start center conter envelgre .Then designs CNC milling machine for heterogenous screw with inner whirlwind, that is both general and special-purpose . At the gyro-axis (the C axis) .For fully use the high efficient of whirlwind milling guide screw . And overcome the shorting of processing quality. The whirlwind milling machines can particularly max production of guide screw is introduced.Key word: heterogeneous screw; inner whirlwind milling; C axis servo whirlwind milling cutterfedrat; numerical control; circumserile method.正文一．概述（一）数控旋风铣床的概念数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术与一体，是典型的几点一体化产品，它的发展和运用开创了制造业的新时代，改造了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。
中文摘要本次毕业设计的题目是旋风式外铣削头设计。
设计的铣刀主要用于螺杆外螺纹的铣削。
目前对螺杆常用的加工方法主要采用车削和磨削。
车削加工精度差，磨削加工虽然加工精度较高，但对于大导程或长度较长的螺杆来说，由于磨削被加工面是砂轮旋转轴线相对螺杆轴线偏转相应的螺旋角，螺杆达到一定的长度，砂轮接杆就会碰到被加工工件。
因此，螺杆的可加工长度受螺杆螺旋升角的限制，同样即使螺旋升角不大，当螺杆长度达到一定值时，对其的磨削加工也无法完成。
显然，用传统的加工方法显然会比较困难。
所以我们采用旋风铣削的加工方法。
旋风铣削的加工方法则很好地解决了用传统加工方法难以加工的螺杆问题，它可以消除刀具切削对螺槽外形的影响，大大提高被加工螺杆的精度，并且加工效率高。
随着旋风铣削机床在机械制造业中的成功应用和推广，德国Leistrite公司近年来又推出了高速硬体内螺纹旋风铣削机床，一改传统的加工原理，刀杆不用偏转，而是与螺母轴线平行，且使成形刀切削面与螺纹的法向截面重合，铣削出的螺纹滚道截型与成形刀具的截型一致。
为了提高数控加工的效率，目前国外许多飞机厂和发动机厂已采用高速切削加工来制造航空零部件。
我们所指高速加工是高速主轴、高速进给和先进的控制软件。
目前，国外在高速切削加工方面除了进行工艺研究外，还着重开展了研制、发展和提供能够适应于高速切削加工用的高质量、高性能、高可靠性的加工设备和装置。
与高速切削加工设备和装置相关的新技术包括：机床结构改进、主轴结构改进、坐标轴驱动技术、导轨设计、刀具材料研究、刀具夹持装置、冷却处理技术、精密位置测量技术、排屑技术以及能适应于高速切削加工设备控制的CNC控制系统及软件等。
因此我们设计铣削刀具十分必要。
关键词：旋风铣削、螺杆The Graduation is outside the cam tornado the shaping lathe design. This topic main processing object for plastic transportation screw rod.At present mainly uses the turning and the grinding to the screw rod commonly used processing method. The lathe work precision is bad, although the abrasive machining the working accuracy is high, but regarding led greatly or the length long screw rod, because the grinding by the machined surface was the grinding wheel centerline relative screw rod spool thread deflection corresponding angle of spiral, the screw rod will achieve certain length, the grinding wheel link will bump into is processed the work piece. Therefore, the screw rod may process the length the screw rod lead angle limit, even if similarly the lead angle is not big, when the screw rod length achieves certain value, is also unable to its abrasive machining to complete.Obviously, will be quite obviously difficult with the traditional processing method. Therefore we use the tornado milling the processing method. Outside the tornado the milling processing method well has solved the screw rod problem which processes with difficulty with the tradition processing method, it may eliminate the cutting tool cutting to the spiral flute contour influence, enhances greatly is processed screw rod's precision, and the processing efficiency is high.Applies along with the tornado milling engine bed's in machine-building industry success and promotes, German Leistrite Corporation has promoted in recent years the high speed hardware box thread tornado milling engine bed, as soon as changes traditional the processing principle, the cutter bar does not use the deflection, but with nut spool thread parallel, and causes the forming tool cutting face and the thread normal section superposition, the milling leaves the thread roller conveyer truncation is consistent with formed cutter's truncation. In order to improve the efficiency of CNC machining,At present, many foreign aircraft engine factory plant and high-speed machining has been used to make aviation parts and components. Aluminum alloy parts, such as long, thin web parts, molds, titanium parts. We are referring to high-speed processing of high-speed spindle, high speed feed and advanced control software. At present, foreign high-speed machining in addition to the technology aspects of study, High-speed cutting and processing equipment and installations related to new technologies include: improvements in machine tool structures, spindle structure improvements axis drive technology, guide the design, tool material, tool clamping devices, cooling technology, precision position measurement technology, Chip technology and to adapt to high-speed cutting CNC-controlled processing equipment control system and software. Therefore, we designed milling cutter is necessary.Keywords：tornado milling、screw rod中文摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 本课题分析 (1)1.2 旋风铣削的原理 (2)1.3 旋风铣削国内外状况 (4)第二章油马达驱动铣削头总体设计 (5)2.1 旋风铣工件成型原理 (5)2.2 方案一内旋风铣 (6)2.3 方案二外旋风铣 (7)2.4 最终方案 (8)第三章设计与计算 (8)3.1 结构设计 (8)3.2 旋风铣削运动的矢量建模 (16)3.3 液压系统的设计 (20)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第一章绪论1.1 本课题分析Moineau泵自1931年发明以来，广泛地应用于石油化工和机械工业等领域。
摘要随着微电子技术和微型计算机的飞速发展，机电一体化广泛的综合了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体，它是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势。
本设计的主要目的是为了实现旋风铣床的进给系统机电一体化设计(电气部分的设计)，对于铣削大型工件螺纹有较大的发展前景。
本文简要介绍了旋风铣床的工作原理和旋风铣床进给系统；详细的分析了旋风铣床的电气原理设计，以及根据旋风铣床电气配置的选择进行电气柜的柜体布置；最后阐释了电气外部安装技术要求。
主要设计方法包括：利用数控系统的插补原理，数控系统的体系结构，伺服电机的工作原理，伺服驱动器的接线和使用方法，佳灵变频器的工作原理和接线使用方法，参考KND数控系统手册和说明书，CAD辅助电气部分设计。
然后根据机床各部分运动要求进行专用数控旋风铣床的电气部分设计，最后根据机床参数选择电气元器件并完成数控系统的电气柜的设计。
关键词: 旋风铣床进给系统; 数控系统; 机电一体化AbstractWith the rapid development of the technology and micro-computer,Mechatronics combines a wide range of mechanical, microelectronics, automatic control, information, sensing, power electronics, interface, signal transformation and software programming technology and to integrate these technologies into one organic,It is in today's world of machinery industry technology and product development of major trends,The main purpose of this design is to Cyclone milling machines feed system Electromechanical design（The design of electrical parts ），Thread milling have large parts of the greater prospects for development.This article briefly describes the cyclone milling machine works and cyclone Miller's feed system;Detailed analysis of the whirlwind milling principle design of electrical,and according to the cyclone Miller electric configuration choices for electrical cabinet of Cabinet layout,Finally explained the technical requirements for electrical installation of external.The design measures, including:Principles of numerical control system using interpolation,Architecture CNC system,The working principle of servo motor,Servo drive wiring and use,Jia Ling converter works and wiring and use,KND CNC reference manuals and instructions,CAD auxiliary electrical design.Then according to the requirements of machine tool parts movement dedicated CNC milling machine electrical part of the design of cyclone,Finally, according to the machine parameters and electrical components of NC system design the electrical cabinets.Key words: Cyclone Miller feed system; CNC system; Mechatronics目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 本课题的背景 (1)1.1.1 国内外文献调研 (1)1.2 旋风铣床的进给系统概述 (2)1.2.1 旋风铣床的工作原理 (2)1.2.2 旋风铣床的进给系统主要组成部分 (2)1.2.3 数控旋风铣床的特点 (3)1.3 设计方案的初步确定 (4)1.4 设计的主要内容 (4)1.5 本章小结 (4)第2章旋风铣床的进给系统总体分析 (5)2.1 旋风铣床的总体结构及机床参数的确定 (5)2.1.1 机床总体方案 (5)2.1.2 机床主要用途及基本组成 (5)2.1.3 机床主要规格及参数 (6)2.2 主要结构特点分析及各轴电机参数的确定 (5)2.2.1 床身部分 (6)2.2.2 自转旋风刀盘 (7)2.2.3 偏心进给部分 (8)2.2.4 公转部分 (9)2.3 本章小结 (9)第3章旋风铣床的电气原理设计 (11)3.1 固定电柜电气原理的设计 (11)3.1.1 电力拖动及控制要求 (11)3.1.2 机床电气主电路设计 (12)3.1.3 机床电气控制电路设计 (12)3.1.4 机床电气输入输出电路设计 (13)3.2 旋转电柜电气原理的设计 (13)3.2.1 机床电气主电路设计 (13)3.2.2 机床电气控制电路设计 (13)3.2.3 机床电气输入输出电路设计 (14)3.3 本章小结 (14)第4章数控旋风铣床的电气柜设计 (15)4.1 数控旋风铣床电气配置 (15)4.1.1 数控系统的选择 (15)4.1.2 自转电机所用变频器的选择 (15)4.1.3 公转电机所用变频器的选择 (17)4.1.4 Ｘ轴伺服电机所用伺服驱动器的选择.........................．17 4.1.5 Ｙ轴伺服电机所用伺服驱动器的选择 (21)4.1.6 Ｚ轴伺服电机所用伺服驱动器的选择 (22)4.1.7 断路器的选择 (23)4.1.8 接触器的选择 (26)4.1.9 继电器及其他电气元件的选择 (27)4.2 固定电气柜布局设计 (31)4.2.1 电气柜布局原则 (31)4.2.2 电气柜内部结线要求 (33)4.2.3 电气柜的接地与绝缘 (35)4.2.4 电气柜的检查 (36)4.3 旋转电气柜布局设计 (37)4.3.1 电气柜布局原则 (37)4.2.2 电气柜内部结线要求 (38)4.4 本章小结 (38)第5章数控旋风铣床电气安装及技术要求 (39)5.1 电气外部安装及调试要求 (39)5.1.1 电气外部接线要求 (39)5.1.2 功能调试要求 (39)5.2 对操作工人的技术要求 (40)5.3 对维修工人的技术要求 (40)5.4 本章小结 (40)设计总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录：电气元件清单 (44)第1章绪论1.1 本课题背景随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快，复杂形状的零件越来越多，精度要求越来越高，多品种、中小批量生产的比重明显增加。
大型螺纹旋风铣切削参数数据库系统的设计与开发朱红雨;李迎【摘要】本文根据我国大型螺纹旋风铣加工的现状和用户需求分析,针对大型螺纹旋风铣工艺,提出了基于Web的切削数据库的解决方案,结合切削参数优化模型,说明了该系统的基本功能和基本模块,并给出了切削数据库的数据模型.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(033)001【总页数】3页(P69-71)【关键词】旋风铣;参数优化;切削数据库【作者】朱红雨;李迎【作者单位】南京理工大学,机械工程学院,南京,210096;南京化工职业技术学院,南京,210048;南京理工大学,机械工程学院,南京,210096【正文语种】中文【中图分类】TG540 引言螺纹旋风硬铣（Thread Hard Whirling）技术是高速硬加工技术与旋风铣削技术相结合的螺纹加工技术，该技术可以对硬度60HRC以上的滚珠丝杠和滚珠螺母实施硬铣削，以切代磨实现一体化加工、免去磨削和热处理工序，同时以干切削或少切削液实现绿色加工，是国外精密螺纹高效制造的主要工艺方法。
目前，国内尚未针对此技术系统的数据库与模型库。
本文提出了基于web的切削数据库的解决方案，详细说明了该系统的基本功能和基本模块，并给出了切削数据库的数据模型。
1 数据库平台和界面开发工具的选择切削数据库面向企业，采用C/S（客户端/服务器）模式架构软件。
以刀具、工件材料或机床等作为查询入口条件，查询获取切削用量、切削液等，指导操作人员进行生产。
以SQL Server、Oracle 为代表的关系型数据库是目前应用最广泛的数据库管理系统，也是基于网络的大中型业务首选数据库平台。
综合考虑数据量、兼容性、易用性、与其他CAM/CAE/CAPP 软件接口等因素，确定了以SQL Server 2000 作为服务器数据库平台，构建大型螺纹旋风铣切削参数数据库系统，并利用Java语言实现数据库的运行。
2 大型螺纹旋风铣切削参数数据库的结构设计数据库系统的设计包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计几个阶段。
大尺寸螺纹孔的旋风铣削加工
杜娟;戴建中
【期刊名称】《一重技术》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】本文论述了旋风铣削加工大尺寸螺纹孔的原理和特点，提出了旋风铣削刀具参数的确定方法。
【总页数】3页(P36-38)
【作者】杜娟;戴建中
【作者单位】一重集团公司基建处;一重集团公司第二技术处
【正文语种】中文
【中图分类】TG62
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5.旋风铣削丝杠加工中螺纹与滚花加工工艺 [J], 马春玲
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榨油机榨螺加工专用的旋风铣及其控制系统设计
林旭东;温杰;吕涛;吴焱明
【期刊名称】《食品与机械》
【年(卷),期】2016(032)001
【摘要】设计一种外螺纹旋风铣及其控制系统,以PLC为主控制器,触摸屏为人机界面,伺服电机和交流电机为执行机构,通过参数设定,对不同规格的榨油机榨螺进行加工.该系统与传统加工方法相比旋风铣削加工榨螺可一次成型,与原机床旋风铣削相比不需要调整靠模板、降低了对操作工的技能要求、排除了人为误差使得进刀角度更为精确.
【总页数】3页(P100-102)
【作者】林旭东;温杰;吕涛;吴焱明
【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;阜阳市飞弘机械有限公司,安徽阜阳236028;阜阳市飞弘机械有限公司,安徽阜阳236028;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009
【正文语种】中文
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大型数控外螺纹旋风铣床的设计开发邓顺贤【摘要】Several items of technology were studied in accordance with the characters of the process of swirling large ball-screws. This paper analyzed the dressing thought and structure of the main parts of a large-size CNC external thread swirling machine and introduced the specifications & researching process in details.%针对大型滚珠丝杠旋风硬铣削加工的工艺特点,开展了多项关键技术研究.重点分析了该机床主要零部件的设计思路和结构特点,详细介绍了大型数控旋风铣床的规格参数和研制过程.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】4页(P165-168)【关键词】大型;数控外螺纹旋风铣床;设计开发【作者】邓顺贤【作者单位】陕西汉江机床有限公司,陕西汉中723003【正文语种】中文【中图分类】TH122随着数控系统、伺服电动机、光栅尺等数控功能部件的快速发展，滚珠丝杠副作为实现数控机床直线运动的主要功能部件，它的导程制造精度要求在一定程度上将逐步弱化，而性能指标的要求在逐步提高。
影响滚珠丝杠副性能的主要因素有丝杠及螺母滚道几何形状的加工误差、丝杠中径尺寸的一致性误差、切削加工对滚道表面组织的影响等。
在制造过程中如何有效地减小这些误差和影响，高速螺纹旋风硬铣削这一先进加工技术为此提供了全面解决方案。
德国等西方工业发达国家，上世纪六七十年代就已经对旋风铣削工艺技术进行研究，并在八十年代推出CNC旋风铣床，用于滚珠丝杠的硬铣削加工。
最知名企业是德国Leistritz公司，其最大规格产品PW250，加工长度为8 000 mm，加工直径220 mm，最大加工硬度62 HRC，加工滚珠丝杠的精度可达P3级。
我国上世纪六七十年代旋风铣削技术就已开始应用，但一直停留在低精度、软铣水平上。
该机床在国内尚无其他厂家制造，南京工艺装备制造有限公司、宁波海天、大连高精的数控螺纹旋风铣床都由德国Leistritz公司进口而来。
机床可对螺纹的导程精度和中径一致性进行修整，旋铣丝杠精度可达P3级，滚道截面形状稳定性、中径一致性均优于磨削加工丝杠。
机床配置精密对刀仪，具有轨迹寻找功能，在一次加工长度4 m的基础上可进行二次接刀加工，单根加工长度可达8 m，在滚珠丝杠制造中与其他加工技术相比具有显著的优越性和推广价值。
旋风铣削技术在蜗杆、汽车转向器螺杆、注塑机螺杆等方面也有广泛的应用。
因此，发展具有自主知识产权的螺纹旋风硬铣削机床，对提升我国滚珠丝杠制造工艺水平，扩大生产规模，具有十分重要的意义。
为了推动我国数控机床功能部件的发展，促进高性能数控机床的技术进步，汉江机床有限公司从2007年起对螺纹旋风硬铣削技术进行研究并应用。
研发了适宜大批量产业化生产、具有自主知识产权的大型螺纹旋风硬铣削机床。
1 HJ092×80数控螺纹旋风铣床介绍HJ092×80数控螺纹旋风铣床（如图1所示）适用于加工直径230 mm以内、长度8 000 mm以下的滚珠丝杠（精度可达3级）、梯形丝杠及螺杆，还可对直径100 mm以内、长度8 000 mm以上的滚珠丝杠进行接刀加工。
机床配置SIEMENS 840D sl数控系统，控制九轴两联动来实现机床的加工运动。
头架主轴回转运动、铣头纵向运动、铣头横向进给运动、跟刀架夹紧松开运动及中心架垂直升降运动均采用SIEMENS交流伺服电动机驱动。
机床螺纹运动是由头架主轴伺服电动机与旋风铣头纵向运动伺服电动机实现联动而形成。
高速铣削主轴转速调节采用交流变频的方法，实现铣刀恒线速切削。
铣头纵向和横向进给运动均采用高精度滚珠丝杠副和直线导轨副传动。
铣头纵向运动配置光栅尺，实现全闭环控制，可校正加工工件螺距的累积误差和相邻误差。
工件冷却采用了压缩空气冷却，不需回收、无污染。
1．1 旋风铣削基本工作原理旋风铣削是用安装在刀盘上的多把成形刀具，借助于刀盘旋转中心与工件旋转中心的偏心量来完成渐进式高速铣削外螺纹的方法。
该方法比传统加工效率提高5倍以上，切屑长而薄，可带走大部分热量，旋铣切削力小，工件变形小，加工后的零件具有高精度和小表面粗糙度值。
旋铣刀片可多次重磨使用，提高经济效益，而且可依据不同零件设计相应的刀盘和刀片。
1．2 机床控制轴数Z轴:铣头拖板纵向运动;X轴:铣头横进给运动;C轴:头架主轴回转运动;U1轴:左跟刀架垂直运动;U2轴:右跟刀架垂直运动;V1轴:1号中心架垂直运动;V2轴:2号中心架垂直运动;V3轴:3号中心架垂直运动;V4轴:4号中心架垂直运动。
1．3 机床主要规格参数（表1）1．4 机床主要部件结构（1）床身床身为铸铁件，分上、下两部分。
上床身安装导轨、驱动电动机、丝杠、拖板、铣头和尾架等部件;下床身安装头架、中心架等部件。
（2）头架固定于床身左边，主轴采用活顶尖结构，前部安装三爪卡盘，后部直连空心旋转编码器。
伺服电动机经精密减速机、无间隙联轴器、双片消隙齿轮将动力传递给主轴，驱动主轴旋转，从而带动工件转动。
表1名称规格参数加工工件直径40～230 mm最大旋铣直径φ230 mm加工螺纹长度8 000 mm加工螺纹头 1～99（任意）最大螺旋角±20°加工螺纹螺距5～100 mm头架通孔直径105 mm尾架顶尖孔莫氏5号刀盘孔直径 90 mm、135 mm、190 mm、235 mm X轴分辨率 0．001 mm Z轴分辨率 0．001 mm C轴分辨率0．001°X轴行程50 mm Z轴行程8 500 mm最大切削线速度240m/min X轴最大移动速度5 m/min Z轴工进速度0～150 mm/min Z轴最大移动速度5 m/min头架主轴转速 0～25 r/min（无级）铣头主轴转速 240～640r/min（无级）V2πp 0．006 mm V300p 0．加工工件螺距误差012 mm Vep 0．14 mm Vup 0．10 mm电源容量70 kVA机床总重量28 t机床外形L×B×H 13 460 mm×2 250 mm×2 500 mm（3）铣头（如图2所示）垂直安装于小拖板上，加工时刀盘套在丝杠上进行旋铣。
主轴电动机经皮带驱动刀盘高速旋转。
根据工件直径不同，选择不同的刀盘，根据齿形不同，选择不同的刀具。
刀盘上最多可安装12把刀具，刀具切削线速度最大可达240 m/min。
（4）拖板安装于床身正面，呈L形，上部安装在一副直线导轨上，承受整个拖板及小拖板和铣头的重量，拖板下部垂直安装直线导轨承受拖板的颠覆力。
在拖板上部外侧安装伺服电动机、滚珠丝杠副，采用丝杠固定、螺母旋转的方式驱动拖板在Z轴方向纵向移动。
小拖板由伺服电动机、滚珠丝杠副驱动，在垂直面内实现进、退刀运动。
（5）尾架安装在上床身右边，根据工件长度不同，可通过齿轮齿条在导轨上移动，移动到需要位置后，通过两个拉杆锁紧。
摇动手轮可以驱动顶尖产生进、退动作。
尾架分上下两层，通过调节扳手可调整尾架与头架、跟刀架在同一轴线上。
（6）中心架用于对长工件支撑。
伺服电动机经一对齿轮将旋转运动传递给滚珠丝杠副，通过上、下移动V形支撑块实现托起、释放工件的动作;驱动油缸可实现中心架55°的摆动。
（7）跟刀架用于夹持工件，在铣头左、右各有一个，安装于拖板上，跟随拖板一起纵向移动。
伺服电动机经联轴器将旋转运动传递给一副有正、反螺纹的滚珠丝杠，使两个卡爪反向运动，实现工件的夹紧、松开动作。
2 HJ092×80数控螺纹旋风铣床关键技术2．1 丝杠（硬度为62 HRC）双圆弧成形铣削刀具设计技术（1）丝杠（硬度为62 HRC）双圆弧成形铣削刀具材料优选与修磨丝杠滚道齿形要求高，材料经热处理后硬度为62 HRC，这就要求刀具型线精确，刀具材料具有硬度高、抗冲击性强、耐磨损、耐高温等特性，常用有CBN、金刚石和陶瓷刀具材料。
研究CBN刀具、金刚石刀具、陶瓷刀具等超硬材料在切削加工大型螺纹过程中，刀具在高温、高压摩擦力下以及力、热冲击作用下，微观组织的变化机理与规律及材料成分扩散机理与规律的理化特性，选择一种最佳刀具材料。
研究刀具切削角度、刀尖圆角半径等，获得最佳刀具几何参数。
研究高精度双圆弧成形加工刀具设计和多次修磨技术，降低刀具使用费。
（2）大型螺纹旋风硬铣削刀具刃口强化与精化针对硬切削刀具特性与工件材料性能之间的关系，研究刀具角度和刃口圆弧半径等对刃口精化的影响规律;研究激光冲击微晶化对刀具强化的影响机理;研究涂层对于刃口强化的影响;研究刀具强化和精化在精密高效切削大型螺纹的耦合关系;研究刀具刃口强化和精化对刀具耐用度和加工表面完整性的影响，对刀具刃口进行强化与精化。
2．2 旋风硬铣削高精度、高刚度定位刀盘设计与制造技术旋铣刀盘是影响高精度丝杠旋铣加工的重要因素之一。
要求刀盘具有旋转精度高、动静刚度高、多刀具位置精度高等特点;刀盘制造精度须达到微米级，才能加工出高精度丝杠。
研究刀盘结构以及刀片定位方式，紧固方式对刀具系统静态精度的影响以及动态切削过程中刀片空间位置精度的影响;研究高刚度整体结构定位刀盘对刀具摩擦、磨损机理与规律的影响;研究高精度刀盘的制造工艺。
2．3 高速切削刀盘回转轴系结构优化设计与抑振技术高速切削刀盘回转轴系的径向跳动和轴向窜动、振动直接影响到丝杠齿形和螺距精度，采用计算机三维动态仿真技术和有限元分析方法对轴系进行轴承配置优化设计，研究回转精度对切削振动的影响，选用高刚性、高精度轴承;进行传动形式优化设计，研究电动机转动对切削振动的影响;优化刀盘结构，研究刀盘刚性、刀具安装方式对切削振动的影响。
2．4 外圆定位自适应夹持系统及控制技术外圆定位自适应夹持系统是机床的关键部件之一，影响到尺寸精度、螺距精度、中径的一致性、螺纹滚道粗糙度、刀具使用寿命等。
在结构上改变了传统中心孔定位方式，用工件外圆作为加工定位面，解决工件加工和使用基准一致性问题。
通过对该系统的研究，设计制造出具有自主知识产权的高精度、高可靠性的外圆定位自适应夹持系统。
研究自适应夹持系统工作原理及实现方法;动态定位夹持与多点自适应夹持系统交联关系;自适应夹持系统自动让刀控制策略;自适应夹持系统高精度重复定位结构体系。
2．5 高速旋风硬铣削控制及软件开发控制及软件开发技术包括:①硬铣削自动循环控制软件;②自适应夹持系统夹紧力控制方法;③工件多点支撑控制方法;④建立硬旋铣加工工艺参数数据库;⑤热伸长提前预报补偿方法;⑥长丝杠接刀旋铣精度控制方法;⑦刀具磨损补偿方法。
