振蕩熱管冷卻的車削刀柄研究.pdf

1、傳統(tǒng)切削加工需要使用切削液控制加工溫度、提高工件表面質(zhì)量、降低刀具損耗并帶走切屑，但其使用又帶來(lái)了一系列環(huán)境問(wèn)題。干切削技術(shù)在保持生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的同時(shí)不使用切削液，對(duì)于減輕對(duì)環(huán)境的壓力有著積極的意義。
　　本課題在總結(jié)該領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種適用于干切削加工環(huán)境的車削刀柄技術(shù)。該技術(shù)使用振蕩熱管作為熱傳導(dǎo)設(shè)備，改造傳統(tǒng)車刀刀柄并嵌入振蕩熱管，改善車削過(guò)程中刀具上的熱量分布以實(shí)現(xiàn)控制加工溫度、減少刀具損耗的效果，達(dá)到延

2、長(zhǎng)刀具使用壽命的目的。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)振蕩熱管冷卻車刀刀柄的設(shè)計(jì)與制備。本文選取了適用于19mm×19mm刀片、主偏角為45°的普通外圓車刀刀柄作為研究對(duì)象。在研究中，根據(jù)實(shí)際切削環(huán)境選用合適的振蕩熱管幾何參數(shù)，據(jù)現(xiàn)有刀柄幾何特性設(shè)計(jì)熱管嵌入方案，同時(shí)設(shè)置合理的熱管分布位置以確保在不影響實(shí)際切削加工的前提下防止振蕩熱管受到損傷。
　　(2)振蕩熱管傳熱性能研究與優(yōu)化。振蕩熱管的特性包括工質(zhì)的種類、充液率、

3、彎頭個(gè)數(shù)、熱管內(nèi)徑等，這些參數(shù)都會(huì)影響熱管的傳熱效果。本研究采用人工熱電偶測(cè)溫設(shè)備搭建了測(cè)溫平臺(tái)，在振蕩熱管實(shí)際工作的條件下進(jìn)行測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，得到了振蕩熱管在不同運(yùn)行參數(shù)下的熱阻數(shù)值，通過(guò)優(yōu)化尋找到了滿足局部最優(yōu)條件的運(yùn)行參數(shù)，最終根據(jù)優(yōu)化結(jié)果選用丙酮作為工質(zhì)并將充液率設(shè)置為50％。
　　(3)切削過(guò)程的散熱性能仿真分析。本文選用有限元仿真的方法就刀具切削過(guò)程的溫度場(chǎng)分布情況進(jìn)行研究。對(duì)比使用傳統(tǒng)刀柄的仿真結(jié)果，使用振蕩熱管冷卻車刀刀

4、柄的切削仿真過(guò)程中各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得溫度平均下降約50℃，最高切削溫度降幅約為8％。
　　(4)刀柄的車削性能研究。本文通過(guò)車削實(shí)驗(yàn)研究了振蕩熱管冷卻技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于實(shí)際車削過(guò)程中溫度分布、刀具磨損和刀具壽命的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:使用振蕩熱管冷卻車刀刀柄進(jìn)行車削時(shí)，相較于使用傳統(tǒng)車刀刀柄，各測(cè)溫點(diǎn)溫度普遍下降約10％～15％，后刀面磨損寬度減少約8％～9％，刀具壽命延長(zhǎng)約8.8％～12％。
　　本文圍繞振蕩熱管這一新型傳熱設(shè)備的應(yīng)用