低溫MQL流體動力學(xué)分析及冷卻潤滑性能研究.pdf

1、近年來，隨著高性能機(jī)床的發(fā)展和超硬刀具材料的出現(xiàn)，高速加工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。硬態(tài)銑削技術(shù)（對處于淬硬狀態(tài)的模具鋼進(jìn)行高速銑削），引起了模具制造業(yè)的興趣。AISIH13模具鋼在高溫、高壓、熱沖擊等極端條件下服役，對表面的幾何完整性、物理完整性要求較高，而刀具磨損對已加工表面的表面完整性影響較大，因此提供較好的冷卻潤滑條件降低切削力、減小刀具磨損對提高工件表面完整性和延長刀具使用壽命具有重要意義。本文圍繞低溫MQL的計(jì)算流體動力學(xué)和冷卻潤

2、滑性能進(jìn)行了研究。
　　 研究了噴嘴及其下游流場的計(jì)算流體動力學(xué)特性。根據(jù)實(shí)際情況，確定了低溫MQL噴嘴流體動力學(xué)仿真模型的邊界條件，選擇了適合本模型的網(wǎng)格、離散方法、求解方法等，并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)了以出口直徑、介質(zhì)流量、入口直徑、介質(zhì)溫度為因素的正交試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對噴嘴下游流場速度和溫度影響程度大小依次為出口直徑、介質(zhì)流量、入口直徑、介質(zhì)溫度和介質(zhì)溫度、出口直徑、入口直徑、介質(zhì)流量，綜合分析以上結(jié)果，入口直徑

3、為8.5mm、出口直徑為3mm的噴嘴以及較高的介質(zhì)流量和較低的介質(zhì)溫度有助于低溫MQL發(fā)揮冷卻潤滑作用。
　　 結(jié)合切削力實(shí)驗(yàn)研究了銑削AISIH13鋼條件下低溫MQL的流體動力學(xué)特性。設(shè)計(jì)了以噴嘴與刀尖的距離、噴嘴軸線與銑刀軸線夾角、介質(zhì)流量以及介質(zhì)溫度為因素的單因素實(shí)驗(yàn)，從計(jì)算流體動力學(xué)方面預(yù)測了各個(gè)因素對低溫MQL冷卻潤滑效果的影響。進(jìn)行了銑削H13鋼實(shí)驗(yàn)，并采集切削力，發(fā)現(xiàn)隨著噴嘴和刀尖距離的增加x、y切削力均呈現(xiàn)增大趨

4、勢，平均摩擦系數(shù)增高，即距離的增加不利于低溫MQL發(fā)揮冷卻潤滑作用;隨著介質(zhì)流量的增加平均摩擦系數(shù)減小;潤滑油的用量對切削力、平均摩擦系數(shù)的影響最大，隨著潤滑油用量的增加切削力有較大幅度的減小。
　　 研究了銑刀不同內(nèi)冷卻孔下游流場的速度和溫度情況。對單直孔銑刀來說，銑刀較低的旋轉(zhuǎn)速度對內(nèi)冷卻孔下游流場的速度和溫度影響非常微弱，從雙直內(nèi)冷卻孔噴出的切削介質(zhì)流線在距離噴嘴出口5mm處融為一體，從雙螺旋內(nèi)冷卻孔噴出的切削介質(zhì)流線沒有