高速内冷铣孔空蚀机理的数值模拟与实验研究

作者：沈灿; 李广慧^*; 尹凝霞; 徐红; 薛姣; 谭光宇

来源：表面技术, 2020, 49(02): 322-330.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.02.041

• 高速内冷铣削
• 空蚀
• 流场
• 数值模拟
• 表面形貌

目的预测高速内冷铣孔过程中空蚀的发生,并初步揭示高速内冷铣削过程中铣刀空蚀失效机理及已加工工件表面的空蚀损伤机理。方法采用三维数值分析与实验相结合的方法,在建立高速内冷铣削封闭流场的基础上进行数值计算,搭建了高速内冷空蚀试验平台并进行实验,通过粗糙度仪对分段后工件样条的已加工表面进行测定,通过电子显微镜对实验后的分段工件样条已加工表面和铣刀形貌进行分析。结果仿真分析发现用?40 mm立铣刀以14 500 r/min转速铣削?60 mm?50 mm孔时,流场中的含气率达到10%左右,预测了高速内冷铣削过程中空蚀现象的存在,空蚀后楔形发散区的孔壁粗糙度Ra为0.311～0.478?m,楔形收缩区的孔壁粗糙度Ra为0.138～0.317?m。工件已加工表面出现麻点和海绵状为主的空蚀针孔,铣刀侧后面出现蜂窝状和鱼鳞状的空蚀坑。结论仿真分析和实验共同验证了高速内冷铣削过程中空蚀现象的存在,空蚀位置可能出现在内冷铣刀侧后刀面及部分工件已加工表面,且铣刀侧后刀面空蚀程度远超工件已加工表面,为高速内冷切削加工过程中空蚀机理的研究提供依据。

• 单位
  济南大学泉城学院; 广东海洋大学