基于氣泡霧化小量潤滑切削技術(shù)研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展,在金屬切削加工中的輔助時間大為縮短,刀具因磨損而導致的頻繁換刀時間已成為制約提高切削加工效率的主要因素。長期以來,人們習慣于用切削液冷卻、潤滑刀具來減小刀具磨損。然而,隨著環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高,傳統(tǒng)澆注式切削液的使用越來越受到限制,迫切需要研究開發(fā)新的綠色冷卻潤滑方式,以滿足切削加工效率不斷提高的要求。 小量冷卻潤滑MQL是目前一種新興的綠色冷卻潤滑技術(shù),其冷卻潤滑效果直接受切削

2、液被霧化的程度支配。傳統(tǒng)霧化噴嘴由于受切削液粘度的影響,很難達到理想的霧化效果。基于氣泡霧化原理的霧化噴嘴(含混合器),克服了這些不足,且具有工作壓力低、耗液耗氣量小和霧化質(zhì)量高等特點,已引起人們的重視,但目前關(guān)于氣泡霧化噴嘴的理論和應用研究還很不完善。本文結(jié)合氣泡霧化MQL切削系統(tǒng)的研制開發(fā),以氣泡霧化噴嘴為研究對象,用流體動力學軟件FLUENT研究分析了對霧化噴嘴內(nèi)部(混合器部分)和外部(噴嘴下游)流場特性及霧化特性,設(shè)計并制作了一

3、套基于氣泡霧化原理的MQL切削系統(tǒng),并進行了切削試驗研究。其結(jié)果對氣泡霧化噴嘴的研究和應用具有一定的借鑒意義。 論文在對液體霧化基本理論和氣泡霧化噴嘴工作原理分析的基礎(chǔ)上,用FLUENT的前處理軟件Gambit實現(xiàn)了對霧化噴嘴內(nèi)部和外部流場的幾何建模及網(wǎng)格劃分；用FLUENT中的通用多相流模型--混合模型對噴嘴內(nèi)部流場特性進行了模擬分析,給出了噴嘴內(nèi)部流場的壓力場、速度場和氣液組分分布,以及氣、液相的運動跡線圖,分析了噴嘴內(nèi)部的

4、流場特性及氣液兩相的混合效果,證明了氣泡噴嘴內(nèi)部有均勻泡狀流存在；用FLUENT中的離散相模型(DPM)對噴嘴下游的流場特性和霧化特性進行了模擬分析,研究了氣泡霧化噴嘴外部流場的速度場分布、顆粒粒徑分布及霧化角,分析了工況參數(shù)對流場特性和霧化特性的影響,獲得了噴嘴外部流場的速度場分布、顆粒粒徑分布和霧化角隨工況參數(shù)的變化規(guī)律。 通過以上研究分析,充實了氣泡霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)選擇,制作了一套氣泡霧化MQL切削系統(tǒng),并與先進涂