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，但其使用又帶來了一系列環(huán)境問題。干切削技術(shù)在保持生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的同時不使用切削液，對于減輕對環(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，改善車削過程中刀具上的熱量分布以實現(xiàn)控制加工溫度、減少刀具損耗的效果，達到延

2、長刀具使用壽命的目的。本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)振蕩熱管冷卻車刀刀柄的設(shè)計與制備。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象。在研究中，根據(jù)實際切削環(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)計熱管嵌入方案，同時設(shè)置合理的熱管分布位置以確保在不影響實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、彎頭個數(shù)、熱管內(nèi)徑等，這些參數(shù)都會影響熱管的傳熱效果。本研究采用人工熱電偶測溫設(shè)備搭建了測溫平臺，在振蕩熱管實際工作的條件下進行測溫實驗，得到了振蕩熱管在不同運行參數(shù)下的熱阻數(shù)值，通過優(yōu)化尋找到了滿足局部最優(yōu)條件的運行參數(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程的溫度場分布情況進行研究。對比使用傳統(tǒng)刀柄的仿真結(jié)果，使用振蕩熱管冷卻車刀刀

4、柄的切削仿真過程中各測溫點測得溫度平均下降約50℃，最高切削溫度降幅約為8％。
　　(4)刀柄的車削性能研究。本文通過車削實驗研究了振蕩熱管冷卻技術(shù)的應(yīng)用對于實際車削過程中溫度分布、刀具磨損和刀具壽命的影響。實驗結(jié)果表明:使用振蕩熱管冷卻車刀刀柄進行車削時，相較于使用傳統(tǒng)車刀刀柄，各測溫點溫度普遍下降約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