【摘要】：當前,高速內冷卻濕式加工已成為現代數控加工技術的重點發(fā)展方向[1]。高速內冷濕式的銑孔加工過程中,切削區(qū)存在非常復雜的固液混合流體場,我們需要對其更加深入的分析研究。切削液對銑刀和工件的不斷沖刷以及切削液中含有的第二相固體顆粒對刀具產生沖擊作用,可能導致刀具表面出現凹坑,產生破壞,從而使得刀具發(fā)生磨損[2]。刀具磨損使得切削力加大,切削溫度升高,導致工件表面粗糙度升高,精度降低,會使工件的表面質量受到一定的影響。當前國內外對于硬質合金立銑刀周圍流場的研究比較單一,未能將切削液、切屑顆粒、刀具旋轉共同考慮在內。因此本文對高速內冷濕式銑孔加工過程為研究對象,建立銑孔加工區(qū)混合流體場模型,探討轉速,流體入口速度,切屑顆粒線速度對刀具的影響。首先,建立立銑刀幾何模型,基于刀具實際銑孔加工時周圍流體場情況,建立銑孔加工切削區(qū)混合流體場模型,使用Ansys mesh軟件對流體場模型進行網格劃分,加入DPM離散相模型來對切屑空間運動軌跡進行仿真。其次使用仿真軟件Fluent對固液混合流體場進行仿真計算,由于固液二相流是耦合的,我們采用湍流模型和dpm離散相模型進行仿真得到混合流體場模型徑向截面壓強云圖、速度矢量圖和切屑粒子壓強圖。通過混合流體場云圖,可以得知在銑孔時刀具所承受的壓強差和速度差隨轉速增加而增加,壓強最高點產生在前刀面刀尖處,前刀面壓強大于后刀面壓強,后刀面會產生負壓,切屑顆粒在運動過程中與刀具表面和工件表面進行多次碰撞。再次,討論轉速、切削液的入口速度和切屑顆粒的線速度對混合流體場的影響,分別設計單因素仿真實驗,建立不同流體場模型,所得仿真結論如下:(1)10000r/min~50000r/min時后刀面的負壓隨轉速增加而增加。(2)10000r/min~30000r/min時負壓區(qū)慢慢從刀具后刀面靠向孔壁,最大速度在底刃和側刃。而轉速大于35000r/min時負壓區(qū)又慢慢靠向刀具后刀面。最大速度出現在正在參與切削的那個刃容屑槽處。(3)流體入口速度越大后刀面產生負壓范圍越大。(4)切屑顆粒線速度對最大負壓區(qū)相對于刀具的位置有重要影響。通過對切削區(qū)固液混合流場進行建模,使用湍流模型為流體相,DPM離散相模型來加入固體相,以及高速螺旋內冷卻銑孔實驗研究,得到了刀具銑孔加工切削區(qū)混合流場的規(guī)律。
【學位授予單位】：廣東海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG54
【圖文】：

技術路線圖

設置合適的邊界條件以便在 Fluent 軟件進行仿真計算分析。2.1 整體式合金立銑刀建模根據課題需要，本文采用如圖2-1所示的直徑16mm的雙螺旋內冷孔平底立銑刀。（a）立銑刀整體結構 （b）立銑刀端部圖 2-1 實驗所用的立銑刀本文采用 pro/e 繪圖軟件創(chuàng)建立銑刀三維模型，如圖 2-2 所示。（a）立銑刀模型 （ b）立銑刀模型端部圖 2-2 硬質合金立銑刀的模型與平面加工相比，在銑孔或銑槽類零件時，冷卻液流體場會成為封閉流體場，本文建立流體場模型平底立銑刀螺旋銑孔流場模型，為直徑 16mm 立銑刀加工直徑20mm 深度 20mm 的孔。立銑刀幾何參數如表 2-1 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2732147