切削用渦流管設計及風冷卻切削試驗與仿真.pdf

1、受到日趨嚴格的環(huán)境與資源的約束和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，工業(yè)生產領域提出了綠色制造和清潔生產的概念。機械產品的制造過程是直接消耗資源和產生廢棄物的主要環(huán)節(jié)，因此零件的綠色加工工藝愈來愈受到重視。干切削和準干式切削技術因其完全不使用切削液或使用低溫冷卻技術、噴霧冷卻技術、僅使用少量無害植物油等方法進行切削已成為綠色制造和清潔生產的研究熱點。渦流管風冷卻切削技術采用低溫冷風對切削區(qū)進行冷卻和排屑屬于一種準干式切削技術，具有減小刀具磨損，提高刀

2、具壽命，降低加工成本，無化學污染等優(yōu)點，因此對渦流管風冷卻切削技術的研究具有重要的理論意義和實用價值。 本文結合生產實際，參考國內外有關資料，在對渦流管的制冷原理和能量分離過程分析的基礎上，闡述了噴嘴、渦流管直徑、熱分離管長度、冷氣流擴壓元件、調節(jié)閥等渦流管元件的基本原理，提出了切削用渦流管關鍵元件的設計方案，論述了渦流管用于風冷卻切削時的特點，同時介紹了渦流管的應用。 本文構建了渦流管風冷卻系統(tǒng)，并使用PCBN刀具對高

3、硬度材料GCrl5軸承鋼進行風冷卻切削試驗研究。試驗結果表明風冷卻對切削過程中切削力、切削溫度、切屑形成過程等方面均有影響：在高速切削條件下風冷卻切削力比干切削切削力增加約16[％]，這是由于金屬軟化效應表現(xiàn)為風冷卻的切削力比干切削切削力大；冷風加快了切削熱在工件、切屑和刀導，使切削區(qū)溫度降低，減小刀具磨損，提高了已加工表面質量；風削時工件材料局部冷脆，有利于切屑的剪切斷裂，降低了切削負荷，形大。 應用有限元軟件對風冷卻切削過