切削用渦流管設(shè)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(chǎn)領(lǐng)域提出了綠色制造和清潔生產(chǎn)的概念。機械產(chǎn)品的制造過程是直接消耗資源和產(chǎn)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(shù)因其完全不使用切削液或使用低溫冷卻技術(shù)、噴霧冷卻技術(shù)、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(chǎn)的研究熱點。渦流管風冷卻切削技術(shù)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(shù)，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(shù)的研究具有重要的理論意義和實用價值。 本文結(jié)合生產(chǎn)實際，參考國內(nèi)外有關(guān)資料，在對渦流管的制冷原理和能量分離過程分析的基礎(chǔ)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(diào)節(jié)閥等渦流管元件的基本原理，提出了切削用渦流管關(guān)鍵元件的設(shè)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(yīng)用。 本文構(gòu)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(jié)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(yīng)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(dǎo)，使切削區(qū)溫度降低，減小刀具磨損，提高了已加工表面質(zhì)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(yīng)用有限元軟件對風冷卻切削過