最小量润滑的车削数值模拟及流场分析

利用Fluent软件建立最小量润滑的端面车削模型,模拟MQL喷雾射流的过程,分析主后刀面楔形区域的流场特性及MQL喷雾形态。结果表明:MQL喷雾过程中,在压缩空气较强的气压和较高的流速下,切削楔形区被分为减压区和增压区;楔形区域的流场特性直接影响着切削液雾滴的运动和渗透,在减压区的负压差利于喷雾的运动,增压区则有阻碍作用;对MQL参数合理的优化可减少切削液喷雾流入周围空气。     

水基GO/Al2O3混合纳米流体微量润滑的摩擦性能及加工特性

以植物型润滑油为切削液的微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)技术因表现出优良的加工性和环境友好性而备受关注.然而,由于油基切削液的冷却能力低,传统油基MQL往往会产生高的切削温度.水基切削液的冷却性能好,但润滑能力不如油基切削液.为了提高水基切削液应用于MQL时的润滑性能,提出了一种以氧化石墨烯/氧化铝(GO/Al2 O3)混合水基纳米流体为切削液的MQL技术,并对其摩擦磨损和加工特性进行了对比研究.为了获得较佳的减摩抗磨性能,优选了GO/Al2 O3的质量比.结果 表明,水基GO/Al2O3混合纳米流体MQL与单一GO或Al2O3纳米流体MQL相比,摩擦系数和磨斑直径显著降低,加工特性提升明显,且表现出与传统植物油MQL相当的加工特性.水基混合纳米流体MQL的优异性能归因于GO/Al2O3混合纳米颗粒渗透进入摩擦界面,形成由GO自润滑层和Al2O3润滑薄膜组成的复合保护膜,阻止了摩擦界面的直接接触,从而提高了润滑能力.     

水基GO/Al2O3混合纳米流体微量润滑的摩擦性能及加工特性

以植物型润滑油为切削液的微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)技术因表现出优良的加工性和环境友好性而备受关注.然而,由于油基切削液的冷却能力低,传统油基MQL往往会产生高的切削温度.水基切削液的冷却性能好,但润滑能力不如油基切削液.为了提高水基切削液应用于MQL时的润滑性能,提出了一种以氧化石墨烯/氧化铝(GO/Al2 O3)混合水基纳米流体为切削液的MQL技术,并对其摩擦磨损和加工特性进行了对比研究.为了获得较佳的减摩抗磨性能,优选了GO/Al2 O3的质量比.结果 表明,水基GO/Al2O3混合纳米流体MQL与单一GO或Al2O3纳米流体MQL相比,摩擦系数和磨斑直径显著降低,加工特性提升明显,且表现出与传统植物油MQL相当的加工特性.水基混合纳米流体MQL的优异性能归因于GO/Al2O3混合纳米颗粒渗透进入摩擦界面,形成由GO自润滑层和Al2O3润滑薄膜组成的复合保护膜,阻止了摩擦界面的直接接触,从而提高了润滑能力.     

基于毛细管理论的MQL理论模型及应用

MQL切削加工技术是一项新型的绿色环保加工技术,使用极微量的切削液可以取得良好的加工效果,从而达到保护环境、降低成本的目的.分析了MQL切削加工中切削液的作用原理,基于毛细管理论建立了MQL的理论模型,并进行了MQL精密车削试验,为进一步丰富和发展MQL切削技术奠定了坚实基础.     

多壁碳纳米管/油酸复合物纳米流体车削GCr15钢的性能研究

针对切削液不易渗入到切削区起润滑作用的问题,提出利用内部填充油酸(OA)的多壁碳纳米管(MWCNTs)复合物为添加剂制备纳米流体,该纳米流体更易渗入到切削区,且复合物可在切削时释放油酸起增强润滑的作用。首先测试了纳米流体的热物理性能,考察了它在微量润滑(MQL)条件下车削GCr15钢的性能,然后研究了切削过程中复合物的冷却润滑特性。结果表明：与普通MWCNTs相比,复合物能更好地提高纳米流体的分散稳定性、传热性和润湿性;与普通乳化液相比,复合物纳米流体车削时的切削力减小约15%,切削温度降低约25%,工件表面粗糙度值减小16%,刀具耐用度提高了22%。     

不同MQL安置方式对高速精密车削的影响研究

为比较不同的MQL安置方式对高速精密车削加工的影响,使用德国某公司的超精密机床SB-CNC对轴承钢GCr15分别进行干式、切削液外置供给式MQL以及切削液内置供给式MQL切削试验。通过Kistler加速度传感器和压电式力传感器分别对车刀在加工过程中的径向振动信号和刀尖的三向切削力信号进行采集,并对采集到的信号做时域和频域分析。结果显示,两种MQL润滑方式都对减小切削力和加工中的低频颤振有所抑制,其中,内置式MQL在抑制颤振方面比外置式MQL更有优势,二者在减小切削力能力方面则未见明显区别。     

切削液油雾形成机制及影响因素的实验研究

对切削液油雾产生的机制进行理论分析,并对切削液油雾形成的影响因素进行实验研究。实验在密闭的车床内进行,利用车床的供液系统采用浇注式供给磨削液,在油雾产生密集区域内安装有磨削液雾滴粒径的测量装置,该装置中的共聚焦显微镜可观察切削液雾滴在空气中的分布,精确扫描单颗雾滴的形态轮廓,通过计算机可计算出雾滴的分布和直径尺寸。分别控制主轴转速和切削液流量,探究对所形成的油雾浓度和平均直径的影响。实验结果表明:金属加工过程中主轴转速和切削液流量对切削液油雾特性的影响显著,随着主轴转速的增加,油雾的平均直径减小,而油雾浓度却呈上升趋势;随着切削液流量的增加,油雾的平均直径变大,并且油雾浓度同样呈上升趋势。     

冷风车削法加工2WCrNi合金的切削性能研究

研究了硬质合金刀具加工2WCrNi工件在用冷却切削液车削和冷风加微量冷却切削液雾化车削两种情况下的刀具磨损情况,验证了低温冷风加微量冷却切削液雾化（低温下的MQL,简称冷风切削）切削方法的工艺性能。通过两种方法的对比实验,探讨了冷风切削技术对硬质合金刀具寿命的影响,提出了两种切削方式对环境的不同影响．为改善生产条件,从源头上阻断切削液污染,探索出一种行之有效的办法。     

基于MQL的切削加工技术应用

在金属切削加工过程中,切削液发挥着冷却、润滑、排屑和防锈等作用,但其排放会对环境造成严重污染。微量润滑技术(MQL)是将压缩气体与微量润滑油混合汽化后喷射到加工区域,可代替传统切削液,在刀具与工件间的加工部位形成有效润滑,减缓刀具磨损。作为新兴的绿色清洁切削加工技术,微量润滑技术具有广阔应用前景。本文介绍了切削加工机理和切削液在切削加工中的作用,通过对比微量润滑、水溶性切削液和切削油性冷却等常见润滑技术的优缺点,分析了MQL替代传统切削液在切削加工中的利弊,并通过分析MQL在高速加工、铝合金加工及断续加工等方面的应用,探讨了MQL技术的发展趋势及发展过程中凾待解决的问题。     

电渗效应对水基切削液在刀-屑界面渗透润滑影响机理的实验研究

切削区毛细管润滑理论在解释切削液刀-屑界面渗透发挥润滑作用时主要考虑大气压力和毛细力,未关注切削区荷电粒子发射所引起的切削液电动效应。切削区电学效应所产生的电场足以诱发切削液产生电渗流。基于此,首次探究了电渗效应对水基切削液渗透机理的影响,揭示了电渗添加剂、毛细管材料和轴向电场对切削液电渗特性的影响规律。通过测量切削区间隙中的荷电粒子发射强度,掌握了切削区毛细管两端自激轴向电场的变化特性。结果表明,切削液在切削区存在电渗效应且与工件材料和荷电粒子发射强度相关。车削AISI 304不锈钢时,电渗促进型切削液润滑下的切削力相比于纯去离子水和电渗抑制型切削液润滑时分别降低了31.1%和44.3%。刀具刃口的扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)和能谱分析(Energy dispersive spectroscopy, EDS)显示,随切削液电渗性能提高,切削刃的磨损形式由粘附磨损转变为微崩刃,表明电渗效应与切削液的渗透及切削性能呈正相关。研究结果对于了解电渗效应对切削液渗透机理的影响,完善毛细润滑理论,以及最终提高切削液使用效率有重要参考价值。