基于Fluent的高速磨削风冷结构设计与流场分析.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程(M0demManufacturingEn百neering)2016年第6期基于Fluent的高速磨削风冷结构设计与流场分析+赵狄，梁国星，吕明，王时英(太原理工大学，太原030024)摘要：研究采用高速空气作为冷却介质的一种新型高速磨削冷却方案，提出利用高速磨床主轴带动涡扇叶片结构作为风冷结构产生高速气流，高速气流经风冷砂轮内部空腔喷射至磨削工作表面进行强制对流散热，进而实现绿色高速磨削的目的。通过三维软件P删7Engineer对新型砂轮结构进行造型设计，将设计内部结构导入nuent软件并完成流场环

2、境建模，通过反复流场模拟实验，确定出高速气流到达磨削工作表面时的流场分布特性。结果表明，压缩比为1．3的轴流压气结构产生的气流能够顺利突破高速气流屏障到达磨削区域，与传统的冷却液内冷式砂轮结构的磨削相比，冷却效果相当，验证了常温空气作为高速磨削冷却介质的可行性，并为其他切削加工提供一种新的冷却思路。关键词：高速磨削；风冷结构；流场模拟；冷却效果中图分类号：TG580文献标志码：A文章编号：167l—3133(2016)06珈104珈7DoI：10．16731／i．cnki．1671—3133．2016．06．021Designan

3、dnow6eldanalysisoftheaircooIedstructureofhigh-speedgrindingbasedonFluentZhaoDi，LiangGuoxing，LijMing，WangShiying(TaiyuanUniVersityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Anewtypeofhigh—speedgrindingcooIingschemehadbeenstudied，whichthehigh—speedairwasusedascoolingme—d

4、iumintheprocessofthe目rinding．Thescheme，theturbofanbladesbeendrivenbythehigh—speedrevolutionspindleofthegrindingmachining，waspresentedtogeneratethejet-stream．Thehi曲一speedairsprayedtothecontactareaoftheworksud’acethroughtheintemalcavity，thenthefbrcedconvectioncoolingeff

5、ectwasachieved，andthenthegreengrindinghadbeenreabzed．TheneWtypeofstructurefor鲥ndingcoolwasdesignedwiththe3一Dso臁areP∥Engineer。InputtiIlgit主ntonleFIuentsoftware，theenVironmentalmodelhadbeendone。Bythetrailandermrofthenowfieldsi舢lations，thenowdistributioncharacteristicsin

6、thecontactareabetweenthewheelandtheworkpiecehadbeenobtained．Theresultshowedtha【theaimowwit}lthecompressionratioof1．3generatedbythecompressionstmcturecouldsmoothlybreakthroughthehigh-speedairba而erandreachthegrindingarea．Comparedwithgrindingwithtraditionalintemalc001eds

7、tmctureusingcoolant，thecoolingefIbctwasequivalent．ThefeasibiIityofusinghigh—speedairascooIingmediumwasde行ned，andanewtypeofcoolingschemef．orothermachiningwasPresented．Keywords：high-speedgrinding；aircooledstructure；now6eldsimulation；coolingef玷ct0引言磨削是现代制造业精密加工的主要方法之一，磨削

8、过程会产生大量磨削热，若磨削热无法及时散去，会使工件发生烧伤和变形。磨削液的作用就是带走磨削热，降低磨削区域温度。高速、超高速磨削由于存在气流屏障的原因，使得冷却液难以到达磨削区域，加工部位更容易被烧伤，从而产生工件成品率低、磨削液污染环境且难以回