丝杠旋风铣削是一种多运动耦合的多刀断续渐进切削螺纹特征的加工工艺,因其高效、精密和绿色的优点而得到广泛应用。由于这种切削方式在加工原理上与普通车削、铣削存在差异,其切出的切屑的几何特征具有特殊的时变特性,这种时变特性会引起加工过程中切削力和切削温度的周期性变化;另一方面,旋铣加工切屑上分布着锯齿特征,锯齿的形成又会导致切削力、热在切削周期内的复杂波动。这些切削过程中的现象会对工件加工效率、表面质量和刀具损耗产生影响。深入认识旋风铣削切屑形态及其形成机理对延长刀具寿命,提升加工的经济性、稳定性,提高表面完整性和部件性能具有重要意义。因此,本文对丝杠旋风铣削切屑的宏、微观形态特征开展了试验研究,分析其分布及变化特点,并对切屑锯齿形成演变过程进行了有限元仿真研究,主要工作如下:首先,基于旋风铣削加工原理描述切屑的形状时变特性,为后续对实际加工后切屑的试验和有限元分析研究提供理论基础和观测指导。在此基础上开展了旋风铣削切削实验和切屑宏、微观形态及特性试验研究。然后,对旋风铣削切屑的宏观形态进行分析。研究实验切屑特殊截面形状及反向弯曲特点,探讨其形成原因;对比分析切屑卷曲程度、长度和宽度在不同切削速度、切削深度和刀具个数下的变化。进一步地,针对切屑微观锯齿形态,首先从锯齿几何特征、显微组织和纳米硬度三个方面对切屑纵截面的微观形貌的分布特点进行实验研究,分析这些特点所反映的锯齿形成过程中的力、热及材料组织变化现象;其次,对比研究不同切削参数下的锯齿特征,比较切削参数对锯齿特征的影响机制。最后,为了研究切屑锯齿形成的演变过程,通过有限元仿真软件Abaqus/Explicit建立旋风铣削二维切削模型,模拟锯齿形成过程中的变形、损伤和失效断裂,并对模型进行验证。根据该模型的得到的应变、温度、应力以及切削力仿真结果,分析单个锯齿从开始形成到断裂分离的过程中的变形情况和力、热作用情况。此外,对比分析了不同切削速度、切削深度对切屑形成过程仿真结果的影响。