低温MQL技术在TA15铣削加工中的应用研究

通过在冷却液与低温MQL两种方式条件下,对TA15钛合金材料进行切削试验研究发现:低温MQL状态下加工工件使用的刀具切削寿命更长,工件的切削效率更高,加工的表面质量更好,变形更小。但是其在加工过程中,浅切冷却具有不适应性、加工中产生附加产物对环境的影响、深腔结构的加工冷却不充分等方面具有一定局限性,需进一步研究。

EFFECT OF COOLING/LUBRICATION MEDIUM ON MACHINABILITY OF Ti6Al4V

To better understand and know the roles of cooling/lubrication medium in the cutting process and expand their applicability,uncoated cemented carbide tools are used in high-speed turning Ti6Al4V.Dry,cold air,minimal quantity lubrication（MQL）,cryogenic MQL,and ionized air as the cooling/lubrication conditions are studied.Experimental results show that at speed 120 m/min turning Ti6Al4V,the cutting force under ionized air is smallest under all lubricant conditions,and tool life is best,next is cryogenic MQL.MQL and cold air almost have the same effect,a little better than dry.Meanwhile the smallest surface roughness is also obtained under ionized air condition.Flank wear and crater wear are the dominant failure modes when high-speed turning Ti6Al4V by SEM analysis.Finally the conclusion is drawn that ionized air and cryogenic MQL have better cooling/lubrication effects and can effectively improve the tool life.

低温微量润滑技术喷嘴方位正交试验研究

低温微量润滑切削技术作为一种理想的绿色冷却润滑方式,已经成为机械加工领域研究的热点之一。选择外部微量润滑与低温冷风的集成作为低温微量润滑系统的实现方式,给出了确定系统喷嘴方位的3个参数：喷射方向与进给方向夹角β、喷嘴仰角α和喷嘴距切削区的距离d,并分别构建了其几何模型。针对β角,给出了最优β角与切宽半径比（B/R）的曲线。通过正交试验研究了喷嘴方位的3个参数（β、α、d）对低温微量润滑切削性能影响的重要程度。结果表明,距离d对切削性能的影响最大;其次是β角;α角的影响最小,可根据实际工况选择α在30°~60°即可。

基于FLUENT的微量润滑磨削流场仿真研究

为了对微量润滑参数进行优化,提高微量润滑的冷却润滑效果,对砂轮流场和流场中磨削液雾滴轨迹进行了分析,对影响磨削液有效流量的因素进行了研究。基于二维仿真模型,应用k-ε湍流模型,通过FLUENT软件对砂轮流场进行了仿真研究,获得了不同参数条件下的流场分布;应用离散相模型对磨削液雾滴运动轨迹进行了仿真,得到了不同参数条件下雾滴的轨迹状态。研究结果表明:随着砂轮线速度的增大和最小间隙的减小,磨削区的返回流不断增强;磨削液进入磨削区的有效流量与砂轮线速度、压缩空气压强有关;相同线速度条件下,磨削液的有效流量随压缩空气的增大而先增大、后减小;磨削液流量对进入磨削区的有效流量影响较小。

低温微量润滑刀具耐用度试验研究

为了了解低温微量润滑(CMQL)对难加工材料切削的刀具耐用度的影响,分别在不同润滑方式(干切削/浇注润滑/不同温度CMQL)和喷射方式(刀具内/外喷射)条件下,对镍基高温合金GH4169进行粗/精车削试验,然后分析比较不同条件对刀具耐用度的影响。结果显示CMQL刀具耐用度大于浇注润滑,CMQL可以改善镍基高温合金的切削性能;CMQL温度对镍基高温合金切削影响很大,温度越低,刀具耐用度越大;CMQL对刀具耐用度的影响和摩擦面稳定润滑油膜的形成有关;CMQL内喷射油雾的刀具耐用度大于外喷射。

低温微量润滑风冷切削应用研究

将低温微量润滑冷风加工技术应用于汽轮机末级叶片加工中，通过和普通切削液润滑试验对比，分析了不同冷却条件加工对刀具寿命的影响及叶片表面的残余应力和变形影响规律。实验表明，低温微量润滑风冷切削技术应用于叶片粗加工，能有效提高切削效率，延长刀具寿命，改善切削环境，应用前景广阔。

低温冷风微量润滑磨削钛合金换热机理与对流换热系数模型

钛合金磨削过程中工件表面热损伤已成为亟需解决的技术难题。微量润滑技术应用于钛合金磨削是实现可持续制造的发展方向,但存在热耗散和润滑减摩能力不足的技术缺陷。利用多能场辅助加工是解决以上技术难题的必然选择,低温冷风取代常温空气携带微量润滑剂,可显著提高磨削区液膜换热和润滑性能。但润滑剂物理特性演变规律及磨削区液膜换热机理等科学问题尚需揭示。基于此,研究了润滑剂低温物理特性演变规律,建立了冷风温度与润滑剂物理参数的量化映射关系。分析了低温冷风微量润滑砂轮工件界面流动液膜换热规律,建立了磨削区流动液膜换热量理论模型。进一步,建立了不同冷风条件下润滑剂对流换热系数模型。进行了流动液膜对流换热系数和低温冷风微量润滑磨削钛合金换热性能验证实验,结果显示,对流换热系数理论值与测量值吻合,冷风温度为-10℃时,误差为8.5%;工件表面温度实验值和理论值变化趋势吻合,磨削深度为30μm、冷风温度为-40℃时,误差为7.7%。研究结果为低温冷风微量润滑磨削钛合金提高工件表面完整性提供技术支持。