深孔贫油加工脉冲式切屑液流体的排屑与冷却机理研究
发布时间：2022-01-27 07:07
精密高效、成本低廉、环境友好的深孔贫油钻削技术是当今航空航天、新能源装备制造和高新技术产业对深孔零件加工提出的迫切需要。大量的研究结果表明,在传统钻削过程中引入微量润滑技术,不仅改善了生产环境、降低了生产成本,而且能使刀具和工件的润滑和冷却效果明显改善。但是,由于高压汽/液雾体的可压缩性强、粘度低,极易造成处于狭长、封闭排屑空间内铁屑移除的不顺畅和切削热扩散的不均匀,从而引发钻头刀齿崩刃或断齿,导致工件孔表面出现损伤和热变形。那么,如何在保证加工正常运行条件下,实时精准地调控排屑状态和切削区域温度,进而钻削形成预定要求的加工孔品质就成为深孔贫油钻削研究的热点和关键问题。为此,本文提出一种可调控的脉冲式排屑方法,为实现深孔贫油切削过程排屑状态和切削区域温度的实时调控提供理论和技术支持,具有重要的理论与实际工程应用价值。基于实际深孔切削液流体应满足的物理条件,综合考虑切削液供给压力、沿程压力损失及摩擦力等多重因素的基础上,构建了实际加工中切屑受力的数学模型。依据切削液非稳态湍流力的分析与计算,获得了冷却液瞬态流体压力速度特性,探究了脉冲式切削液流体力的幅值与频率对排屑效果的影响规律。依据刀...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
枪钻深孔加工结构原理图
（a）枪钻轴向尺寸 （b）枪钻钻尖尺寸图 2-4 枪钻的主要尺寸参数Fig 2-4 The main parameters of gun drill（2）枪钻的受力分析由于在钻削过程中受力最大的区域在于钻头区域，因此我们选取钻头作为研究对象，假设在刀刃上受到的总切削力是 ，通过将其分解为进给方向、圆周方向、切削方向三个方向的力，即轴向力 、径向力 和主切削力 。导向块受力除了钻头自重以外，还受到由于加工面挤压而引起的挤压力和摩擦力，切削液冲击力，此外还受到沿轴向的总轴向力 和扭矩 。同理我们将扭矩分解为扭转力矩 和摩擦力矩 。由于枪钻钻削是一个复杂的过程，所以在研究过程中需要对受力状态进行一定的简化：①不考虑钻头自身重力以及切削液压力对钻头受力情况的影响。②忽略钻杆、切削液重量以及切屑自身重，不计导套处的摩擦力与支撑力。③由于钻头轴向尺寸与钻杆轴向尺寸比例太小，因此可以假定除导向条在轴方向上的摩擦力和走刀抗力以外，其余所有力的作用均处于同一个平面。④将导向条受到的摩擦力和挤压力以及刀刃上受到的三个方向的力的分布等效简化FxFyFzF*xFbMsMrM
480r/min. 三维模型网格总数为 29876 个，包括四面 20mm。表 3-1 雾化切削液的主要参数Tab 3-1 The main parameters of cutting fluid密度 (kg/m3)比 Cp(KJ/kg K)粘度 (Pa s)920 2.4 0.00366表 3-2 脉冲参数Tab 3-2 Pulse parameters主要参数3×105Pa 5×105Pa 15×105Pa 0.1Hz 2.5Hz 3×105Pa 5×105Pa 15×105Pa - /2
【参考文献】：
期刊论文
[1]场协同理论及其在脉动流传热技术中的应用前景[J]. 杨志超,杨臧健,钟英杰. 机电工程. 2013(04)
[2]热源与热汇对跨临界CO2系统性能的影响[J]. 龚毅,王哲,吴学红,张文慧,吕彦力. 流体机械. 2013(03)
[3]机械加工中深孔加工的方法探讨[J]. 贾玉菊,张真超. 煤矿机械. 2012(06)
[4]简谐脉动流中极点摩擦压降特性实验研究[J]. 贾辉,谭思超,高璞珍,阎昌琪,黄彦平. 核动力工程. 2011(03)
[5]不稳定条件下水平管单相水流动阻力特性实验研究[J]. 贾辉,谭思超,高璞珍,阎昌琪. 原子能科学技术. 2011(02)
[6]深孔的切削加工[J]. 付琼芳. 机械研究与应用. 2009(02)
[7]煤富氧燃烧对节能与环境的影响分析[J]. 朱光俊,梁中渝,吴明全,邓能运,张生芹. 工业加热. 2005(04)
[8]正交切削切屑形成中绝热剪切行为的实验研究[J]. 王敏杰,段春争,刘洪波. 中国机械工程. 2004(18)
[9]平直通道中层流脉动流动的数值模拟[J]. 杨卫卫,何雅玲,徐超,陶文铨. 西安交通大学学报. 2004(09)
[10]局部增氧助燃技术应用[J]. 沈光林. 化工进展. 2001(02)
硕士论文
[1]深孔加工钻削温度研究及虚拟测温仪器的设计[D]. 朱红霞.中北大学 2014
[2]脉动流在三角槽通道内的强化传热机理研究[D]. 杨志超.浙江工业大学 2013
[3]Helmholtz共振的机理研究及应用[D]. 高虹.重庆大学 2003
本文编号：3612014
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
枪钻深孔加工结构原理图
（a）枪钻轴向尺寸 （b）枪钻钻尖尺寸图 2-4 枪钻的主要尺寸参数Fig 2-4 The main parameters of gun drill（2）枪钻的受力分析由于在钻削过程中受力最大的区域在于钻头区域，因此我们选取钻头作为研究对象，假设在刀刃上受到的总切削力是 ，通过将其分解为进给方向、圆周方向、切削方向三个方向的力，即轴向力 、径向力 和主切削力 。导向块受力除了钻头自重以外，还受到由于加工面挤压而引起的挤压力和摩擦力，切削液冲击力，此外还受到沿轴向的总轴向力 和扭矩 。同理我们将扭矩分解为扭转力矩 和摩擦力矩 。由于枪钻钻削是一个复杂的过程，所以在研究过程中需要对受力状态进行一定的简化：①不考虑钻头自身重力以及切削液压力对钻头受力情况的影响。②忽略钻杆、切削液重量以及切屑自身重，不计导套处的摩擦力与支撑力。③由于钻头轴向尺寸与钻杆轴向尺寸比例太小，因此可以假定除导向条在轴方向上的摩擦力和走刀抗力以外，其余所有力的作用均处于同一个平面。④将导向条受到的摩擦力和挤压力以及刀刃上受到的三个方向的力的分布等效简化FxFyFzF*xFbMsMrM
480r/min. 三维模型网格总数为 29876 个，包括四面 20mm。表 3-1 雾化切削液的主要参数Tab 3-1 The main parameters of cutting fluid密度 (kg/m3)比 Cp(KJ/kg K)粘度 (Pa s)920 2.4 0.00366表 3-2 脉冲参数Tab 3-2 Pulse parameters主要参数3×105Pa 5×105Pa 15×105Pa 0.1Hz 2.5Hz 3×105Pa 5×105Pa 15×105Pa - /2
【参考文献】：
期刊论文
[1]场协同理论及其在脉动流传热技术中的应用前景[J]. 杨志超,杨臧健,钟英杰. 机电工程. 2013(04)
[2]热源与热汇对跨临界CO2系统性能的影响[J]. 龚毅,王哲,吴学红,张文慧,吕彦力. 流体机械. 2013(03)
[3]机械加工中深孔加工的方法探讨[J]. 贾玉菊,张真超. 煤矿机械. 2012(06)
[4]简谐脉动流中极点摩擦压降特性实验研究[J]. 贾辉,谭思超,高璞珍,阎昌琪,黄彦平. 核动力工程. 2011(03)
[5]不稳定条件下水平管单相水流动阻力特性实验研究[J]. 贾辉,谭思超,高璞珍,阎昌琪. 原子能科学技术. 2011(02)
[6]深孔的切削加工[J]. 付琼芳. 机械研究与应用. 2009(02)
[7]煤富氧燃烧对节能与环境的影响分析[J]. 朱光俊,梁中渝,吴明全,邓能运,张生芹. 工业加热. 2005(04)
[8]正交切削切屑形成中绝热剪切行为的实验研究[J]. 王敏杰,段春争,刘洪波. 中国机械工程. 2004(18)
[9]平直通道中层流脉动流动的数值模拟[J]. 杨卫卫,何雅玲,徐超,陶文铨. 西安交通大学学报. 2004(09)
[10]局部增氧助燃技术应用[J]. 沈光林. 化工进展. 2001(02)
硕士论文
[1]深孔加工钻削温度研究及虚拟测温仪器的设计[D]. 朱红霞.中北大学 2014
[2]脉动流在三角槽通道内的强化传热机理研究[D]. 杨志超.浙江工业大学 2013
[3]Helmholtz共振的机理研究及应用[D]. 高虹.重庆大学 2003
本文编号：3612014
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