当前,高速、内冷却湿式加工已经成为高端生产线的发展趋势。高速湿式铣削加工过程中,刀具切削区混合流体场十分复杂,需要对其进行深入研究。刀具自身高速旋转,切削液自内冷却孔喷出,切屑自刀尖位置处切离工件。内冷却孔喷射出的切削液撞击加工孔底之后,与孔底反弹回流能量进行部分抵消。产生的切屑颗粒在部分能量抵消的切削液与刀具旋转共同作用下,撞击刀具表面和工件表面,并被运移出切削区。切屑颗粒的撞击以及切削液的冲刷,会在一定程度上影响工件的加工质量,加剧刀具破损,降低刀具使用寿命。目前对于刀具流场的研究主要是以下几个方面:刀具旋转所带动的周围空气流场变化、侧铣过程中刀具周围流场变化以及未旋转内冷刀具的自由出流。研究方面都相对比较单一,未能将刀具旋转与内冷却孔喷射切削液共同考虑在内。本文以硬质合金内冷立铣刀切削加工过程为研究对象,以有限元理论和计算流体动力学为基础,结合螺旋铣孔实验,创建高速湿式铣削加工切削区混合流体场模型,对比实验与仿真结果分析探讨混合流场作用下的刀具破损机理。首先,建立不同内冷却孔的立铣刀几何模型。依据刀具实际铣削情况,建立高速湿式铣削加工切削区混合流体场模型,对流道进行抽取,将刀具表面设置为moving wall,采用滑移网格模型对旋转流场进行仿真,运用DPM离散相模型对切屑颗粒运动轨迹进行仿真,发现切屑碎片在排屑过程中,多次与刀具表面和工件表面碰撞。其次,借助Fluent对切削区混合流体场进行仿真。在刀具铣削过程中,各切削刃与铣削孔壁所构成的流场封闭空间不一致,各切削刃流场存在差异化。切屑自刀尖位置切离工件之后,经过多次回弹撞击铣刀后刀面和工件表面后被切削液带出切削区。流体介质、刀具自身转速、喷射压强、内冷却孔、直径的不同,流场分布各不相同。再次,进行了高速湿式螺旋铣孔单因素实验。对实验后的工件表面质量进行测量,对实验结果进行分析,得出了各铣削参数对工件表面质量的影响规律。发现双螺旋内冷却孔加工质量优于双直内冷却孔,刀具转速达到12000r/min之后,铣削流场发生变化。流场空间大小、铣削时间对流场分布也有一定影响。最后,采用日立S-4800扫描电子显微镜对铣削实验立铣刀表面微观破损形貌进行观测,对刀具破损机理进行分析。通过仿真所得图片与刀具微观破损形貌对比分析,验证流场对刀具破损的影响。通过对切削区流场进行建模和流道抽取,运用DPM模型模拟得到了颗粒运动轨迹,以及高速内冷却铣削试验研究,获得了刀具切削区流场对立铣刀和工件表面质量的影响规律,为进一步研究流场对刀具寿命影响提供理论支持;另一方面是切削区混合流体场特性,进一步丰富了旋转射流理论。