風(fēng)冷卻切削實(shí)驗(yàn)與仿真及刀具設(shè)計(jì).pdf

1、隨著全球環(huán)境的日益惡化，人們對(duì)環(huán)境問題越來(lái)越重視。同時(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，使得綠色制造得到越來(lái)越多的關(guān)注。使用渦流管的風(fēng)冷卻切削技術(shù)已經(jīng)成為綠色制造中的研究熱點(diǎn)內(nèi)容之一。因此，本文結(jié)合黑龍江省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目“綠色制造中清潔切削關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)的研究”，提出了內(nèi)冷車刀的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用渦流管進(jìn)行風(fēng)冷卻與干切削對(duì)比試驗(yàn)，分析風(fēng)冷卻的效果，并采用有限元軟件對(duì)切削過程進(jìn)行仿真分析。 文中首先對(duì)渦流管的制冷原理、能量分離過程進(jìn)行理論分析

2、，并在此基礎(chǔ)上，提出了切削用渦流管的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，計(jì)算得出結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求設(shè)計(jì)了內(nèi)置渦流管的刀具，為渦流管風(fēng)冷切削技術(shù)的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。 其次，本文構(gòu)建了渦流管風(fēng)冷卻系統(tǒng)，并使用PCBN刀具對(duì)高硬度材料GCr15軸承鋼進(jìn)行干切削及風(fēng)冷卻切削試驗(yàn)研究。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，風(fēng)冷卻與干切削相比，其對(duì)切削過程中切削力、切削溫度、切屑形成過程等方面均有影響：由于金屬軟化效應(yīng)，使得風(fēng)冷卻的切削力比干切削切削力大；冷風(fēng)加快了切削

3、熱在工件、切屑和刀具之間的傳導(dǎo)，使切削區(qū)溫度降低，進(jìn)一步減小刀具磨損，提高了已加工表面質(zhì)量；風(fēng)冷卻切削時(shí)工件材料局部冷脆，有利于切屑的剪切斷裂，降低了切削負(fù)荷，切屑變形大。 最后，應(yīng)用三維有限元軟件DEFORM-3D對(duì)干切削過程中切削力、切削溫度和刀具應(yīng)力情況進(jìn)行了仿真研究，得出切削速度及進(jìn)給量對(duì)其影響的趨勢(shì)。同時(shí)，還進(jìn)行了風(fēng)冷卻干切削對(duì)比的仿真。仿真結(jié)果呈現(xiàn)了與試驗(yàn)結(jié)果相一致的規(guī)律。仿真結(jié)果對(duì)風(fēng)冷卻切削技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有一定的