[發明專利]一種液氮低溫車削刀具溫度場建模方法有效

申請號：	201910183998.6	申請日：	2019-03-12
公開（公告）號：	CN109918800B	公開（公告）日：	2022-09-23
發明（設計）人：	劉二亮;安文昭;鄧爽;魏旭東	申請（專利權）人：	哈爾濱理工大學
主分類號：	G06F30/23	分類號：	G06F30/23
代理公司：	哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206	代理人：	高媛
地址：	150080 黑龍***	國省代碼：	黑龍江;23
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種液氮低溫車削刀具溫度場建模方法
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【說明書】：

本發明公開一種液氮低溫車削刀具溫度場建模方法，所述方法包括以下步驟：1)分析液氮低溫冷卻流體物理模型，建立刀具表面對流傳熱系數的數學模型；2)選取刀具材料和工件材料進行液氮板材噴射實驗，獲取液氮冷卻實驗溫度數據；3)采用CFD模型進行液氮冷卻流體仿真，獲取液氮冷卻仿真溫度數據；4)對比液氮冷卻實驗溫度數據和仿真溫度數據，調整CFD模型中流體氣、液相比例，使仿真值與實驗值一致，從而確定對流傳熱系數；5)利用所得對流傳熱系數進行液氮低溫車削刀具溫度場有限元仿真并進行實驗驗證。本發明提供的方法能夠得到液氮低溫冷卻流體氣、液相比例，確定對流傳熱系數，實現液氮低溫車削刀具溫度場建模，為相關研究提供理論支持。

技術領域

本發明涉及切削加工和刀具技術領域，特別涉及一種液氮低溫車削刀具溫度場建模方法。

背景技術

液氮低溫切削有利于提高材料的可加工性，保證較好的已加工表面質量，提高具壽命，相比傳統加工方式，低溫冷卻加工具有一定的優勢，可以體現在如下四個方面：低溫能夠使加工材料產生低溫脆性現象，有利于切屑的折斷，改善難加工材料的可加工性；低溫冷卻有效降低了切削區域的溫度，改善工件表面質量的同時也減少了刀具氧化磨損，提高了刀具壽命；在高速切削中采用低溫冷卻可減少刀具失效，減少換刀次數，可以提高加工制造效率；采用液氮等低溫介質能夠避免切削液對環境造成污染，加工過程綠色環保，同時避免了繁瑣的清理工作；目前，國內外已經有相關人員對低溫切削的切削熱、切削力、切屑形態等方面進行了一定的研究工作，主要是低溫切削實驗研究，但是對于液氮低溫冷卻加工中刀具表面溫度場的理論研究工作較少；當液氮噴射到刀具上時，二者之間的傳熱過程錯綜復雜，需要綜合考慮傳熱方式及液氮物理特性對其影響作用，因此，本發明提出一種液氮低溫車削刀具溫度場建模方法，為液氮低溫車削刀具溫度場研究提供理論支持。

發明內容

一種液氮低溫車削刀具溫度場建模方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟一

分析液氮低溫冷卻流體物理模型，建立刀具表面對流傳熱系數的數學模型；

步驟二

選取刀具材料和工件材料進行液氮板材噴射實驗，獲取液氮冷卻實驗溫度數據；

步驟三

采用CFD模型進行液氮冷卻流體仿真，獲取液氮冷卻仿真溫度數據；

步驟四

對比液氮冷卻實驗溫度數據和仿真溫度數據，調整CFD模型中流體氣、液相比例，使仿真值與實驗值一致，確定對流傳熱系數；

步驟五

利用所得對流傳熱系數進行液氮低溫車削刀具溫度場有限元仿真并進行實驗驗證。