CMQL油-氣流場(chǎng)分析及內(nèi)冷式刀具切削性能評(píng)價(jià).pdf

1、制造業(yè)的迅猛發(fā)展給人類帶來(lái)了豐富的物質(zhì)世界，人們?cè)谙硎芗夹g(shù)進(jìn)步成果的同時(shí)，卻又被迫面對(duì)日益緊迫的資源枯竭和環(huán)境問(wèn)題。在金屬加工領(lǐng)域，切削液的過(guò)量使用造成了大量能源消耗和環(huán)境污染，為降低生產(chǎn)成本并減少對(duì)機(jī)床操作人員健康的威脅，一種將高壓氣體和少量霧化切削油混合的綠色切削介質(zhì)代替了傳統(tǒng)切削液，這就是MQL（Minimum Quantity Lubrication，微量潤(rùn)滑切削）。CMQL（Cryogenic Minimum Quantity

2、 Lubrication，低溫微量潤(rùn)滑切削技術(shù)）將冷風(fēng)切削和微量潤(rùn)滑切削的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，可以有效提高刀具的切削性能，正受到越來(lái)越多的關(guān)注。
　　CMQL切削過(guò)程中，油-氣出口與切削加工區(qū)的相對(duì)位置、切削介質(zhì)參數(shù)等因素都會(huì)對(duì)冷卻、潤(rùn)滑效果產(chǎn)生影響。內(nèi)冷刀具具有將切削介質(zhì)直接輸送至切削區(qū)的特點(diǎn)，將CMQL切削技術(shù)和內(nèi)冷刀具相結(jié)合可進(jìn)一步增強(qiáng)冷卻、潤(rùn)滑作用。因此有必要針對(duì)低溫霧化流場(chǎng)中，油-氣混合物流場(chǎng)參數(shù)的分布規(guī)律以及內(nèi)冷式刀具的切削

3、性能展開研究。
　　首先，利用單晶硅片收集流場(chǎng)中距噴嘴不同距離處的油滴，分析了平面上潤(rùn)滑油膜的形成過(guò)程。研究了不同噴霧距離和氣體流量對(duì)油滴覆蓋率的影響，并分析了不同氣體流量下油-氣混合流場(chǎng)中的油滴尺寸分布。然后從經(jīng)驗(yàn)公式的角度研究了油滴與平板碰撞過(guò)程中的形態(tài)變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，較短的噴霧距離可獲得較高的覆蓋率，較多的氣體流量可獲得較小的油滴直徑。具有大直徑和高速度的油滴碰撞平板時(shí)易于發(fā)生破裂，分裂成體積更小的油滴。
　　

4、其次，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)流場(chǎng)特性展開研究，模擬了噴嘴下游低溫油-氣混合介質(zhì)中油滴的分布情況，分析了油滴尺寸、溫度、速度的變化規(guī)律，并利用之前油滴采集實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化流場(chǎng)參數(shù)，得出了最優(yōu)霧化參數(shù)組合。研究發(fā)現(xiàn)，降低空氣溫度，增大氣體流量并增加切削油的使用量可以獲得溫度低、運(yùn)動(dòng)速度快、尺寸較小且分布均勻的油滴。
　　最后，設(shè)計(jì)了銑削實(shí)驗(yàn)對(duì)內(nèi)冷刀具的切削性能進(jìn)行研究。建立了以低溫空氣為油滴輸運(yùn)

5、介質(zhì)的冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)。在CMQL切削條件下，對(duì)比三種具有不同內(nèi)冷孔結(jié)構(gòu)的銑刀側(cè)銑H13鋼時(shí)的切屑形貌、切削力大小和刀具磨損量，對(duì)刀具的切削性能展開評(píng)估;分析了切削力隨刀具磨損的變化規(guī)律，并討論了冷卻通道結(jié)構(gòu)對(duì)油滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響以及冷卻孔出口位置對(duì)切削刃磨損的影響。得出了雙直內(nèi)冷孔銑刀具有最佳切削性能的結(jié)論。
　　低溫微量潤(rùn)滑切削對(duì)改善加工環(huán)境，提高加工質(zhì)量和控制生產(chǎn)成本具有重要意義。對(duì)其流場(chǎng)特性、冷卻、潤(rùn)滑機(jī)理以及切削性能展開研究