風冷卻切削實驗與仿真及刀具設計.pdf

1、隨著全球環(huán)境的日益惡化，人們對環(huán)境問題越來越重視。同時可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，使得綠色制造得到越來越多的關注。使用渦流管的風冷卻切削技術已經(jīng)成為綠色制造中的研究熱點內(nèi)容之一。因此，本文結(jié)合黑龍江省杰出青年科學基金項目“綠色制造中清潔切削關鍵基礎技術的研究”，提出了內(nèi)冷車刀的設計方案，應用渦流管進行風冷卻與干切削對比試驗，分析風冷卻的效果，并采用有限元軟件對切削過程進行仿真分析。 文中首先對渦流管的制冷原理、能量分離過程進行理論分析

2、，并在此基礎上，提出了切削用渦流管的設計要點，計算得出結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且根據(jù)生產(chǎn)實際要求設計了內(nèi)置渦流管的刀具，為渦流管風冷切削技術的進一步研究打下了基礎。 其次，本文構(gòu)建了渦流管風冷卻系統(tǒng)，并使用PCBN刀具對高硬度材料GCr15軸承鋼進行干切削及風冷卻切削試驗研究。分析實驗結(jié)果表明，風冷卻與干切削相比，其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：由于金屬軟化效應，使得風冷卻的切削力比干切削切削力大；冷風加快了切削

3、熱在工件、切屑和刀具之間的傳導，使切削區(qū)溫度降低，進一步減小刀具磨損，提高了已加工表面質(zhì)量；風冷卻切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，切屑變形大。 最后，應用三維有限元軟件DEFORM-3D對干切削過程中切削力、切削溫度和刀具應力情況進行了仿真研究，得出切削速度及進給量對其影響的趨勢。同時，還進行了風冷卻干切削對比的仿真。仿真結(jié)果呈現(xiàn)了與試驗結(jié)果相一致的規(guī)律。仿真結(jié)果對風冷卻切削技術的實際應用具有一定的