低溫氮氣噴霧冷卻裝置與切削加工試驗研究.pdf

1、制造業(yè)是創(chuàng)造社會財富的支柱產(chǎn)業(yè)，材料的切削加工則構(gòu)成了制造業(yè)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的金屬切削加工往往大量使用切削液，其負(fù)面效應(yīng)非常明顯，如污染生態(tài)環(huán)境、增加生產(chǎn)成本和危害人體健康等。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)，綠色切削加工技術(shù)成為了一種發(fā)展趨勢，低溫冷風(fēng)切削技術(shù)則是其中的一個典型代表。
　　 目前，國內(nèi)對低溫冷風(fēng)切削技術(shù)的研究還處于起步階段，存在諸多需要解決的問題，比如冷風(fēng)切削裝置的性能還欠完善、缺乏足夠的低溫冷風(fēng)切削試驗數(shù)據(jù)以及對低溫

2、冷風(fēng)切削機(jī)理的研究還有待深入等。本文圍繞這些問題，對低溫冷風(fēng)切削不銹鋼進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先采用液氮作為冷源，成功研制了一套低溫氮氣噴霧冷卻裝置，在此基礎(chǔ)上對難加工材料0Cr18Ni9不銹鋼進(jìn)行了低溫冷風(fēng)切削加工試驗，并結(jié)合有限元法對該切削過程進(jìn)行了建模與仿真。本文的主要工作和成果如下：
　　 1．為了更好地制備切削用低溫冷風(fēng)，把液氮的低溫特性和壓縮空氣的高壓特性相結(jié)合，提出了采用液氮直接制冷壓縮空氣方式制備切削用低溫冷風(fēng)的新思

3、路，并在此基礎(chǔ)上成功研制了一套低溫氮氣噴霧冷卻裝置。該套裝置能制備溫度較為穩(wěn)定的冷風(fēng)；制冷量較大，制冷溫度較低；具有良好的制冷調(diào)節(jié)響應(yīng)性能。為目前國內(nèi)低溫冷風(fēng)制備過程中存在的制冷量小、冷風(fēng)溫度偏高以及調(diào)節(jié)性不好等問題提供了一種解決方案。
　　 2．鑒于對低溫冷風(fēng)切削機(jī)理的深入研究需要大量的試驗數(shù)據(jù)，以自主研制的低溫氮氣噴霧冷卻裝置為平臺，在三種不同切削方式下對難加工材料0Cr18Ni9不銹鋼進(jìn)行了系統(tǒng)的切削試驗，獲得了大量的試驗

4、數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果表明，相比干切削和乳化液切削，低溫冷風(fēng)切削技術(shù)能顯著提高硬質(zhì)合金刀具的抗磨損性，在給定的切削用量條件下，其刀具耐用度相比干切削最大可提高175％，較之乳化液切削其刀具耐用度最大能提高60％；提供較好的工件表面粗糙度，其優(yōu)勢在較高切削速度或較大進(jìn)給量條件下顯得更為突出；較為明顯地改善了加工過程中切屑的生成狀況。
　　 3．最后，利用DEFORM-3D對三種切削方式下0Cr18Ni9不銹鋼的車削過程進(jìn)行了有限元建模與仿