油膜附水滴切削液喷雾冷却模拟与切削试验研究

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油膜附水滴切削液是一种新型环保的绿色切削液,在切削过程中它的应用不仅可以减少传统乳化液大量使用,而且能省去废液回收的过程,因此降低了生产成本,提高生产质量,故而在学术和工业领域引起了广泛关注。国内外很多学者对其进行了雾化机理和切削试验研究,结果表明在一定试验条件下,相比与其它加工方式它有着很好的冷却润滑效果。在如今普遍积极倡导环保的时代背景下,油膜附水滴切削技术的推广很有必要。  在多相流理论、流体力学及当今流行的一些流动数值模拟理论基础上,对油膜附水滴切削液形成过程进行理论分析,在已有的理论基础上应用流体仿真软件Fluent对喷嘴内部流场及雾化流场进行仿真模拟,在不同边界条件下,我们发现仿真效果差异很大,其中气压对雾化效果有着决定性影响,当气压为0.2MPa时其雾化效果和颗粒分布更好。  在雾化模拟基础上进行换热仿真,将钢板作为热源当雾化液滴喷射到钢板表面上时会有一个换热过程,检验油膜附水滴切削液冷却效果就是检验换热程度的强弱。将钢板表面温度设置为同种材料下切削温度,最后模拟结果显示:雾滴与钢板换热后,表面温度平均下降418K,大约降低57.8%,冷却效果显著。  将切削用量作为因素变量,采用响应曲面法设计试验,在C620-1车床上对0Crl8Ni9不锈钢进行对比切削试验,研究粗糙度和切削力变化情况。在三种不同切削方式下,油膜附水滴润滑冷却效果最好。通过方差分析,可以确定切削速度、进给量和背吃刀量对响应影响显著性,结果显示在油膜附水滴冷却润滑方式下,切削力和粗糙度随着切削速度的增加而减小,进给量增大时粗糙度明显增大,进给量对切削力影响最大。通过二次回归确立相关粗糙度和切削力的经验公式,应用遗传算法对粗糙度结果进行优化,将所得优化结果与实验进行对比,优化结果良好。  通过上述分析,在冷却润滑方面油膜附水滴有着良好的效果,作为一种新型绿色制造技术,它有很高研究价值和广阔的应用市场。
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