● 摘要
低温微量润滑切削技术消除了使用切削液带来的种种弊端，对环境无污染、对人体无危害。具有形成切屑干净，易回收、省去切削液相关费用等优点。低温微量润滑切削技术作为一种理想的绿色切削加工方式，已经成为机械加工业研究的热点之一。本文旨在研究低温微量润滑切削技术喷嘴方位对切削性能的影响，构建喷嘴方位的最优模型，为低温微量润滑技术工程化应用中喷嘴的摆放和设置提供指导。 选择气雾外部微量润滑与低温冷风的集成作为本文低温微量润滑系统的实现方式，给出了确定系统喷嘴方位的三个参数，分别是：喷嘴喷射方向与进给方向的夹角β、喷嘴的仰角α和喷嘴距切削区的距离d。基于微量润滑作用机理的分析，分别构建了微量润滑方式下喷嘴喷射方向与进给方向的夹角β、喷嘴的仰角α和喷嘴距切削区的距离d的几何模型。分析了冷风在空气中运行时，轴向及截面的温度变化。针对喷射方向与进给方向的夹角β，给出了最优β角与切宽半径比（B/R）的曲线，并进行了切削试验研究。在几何模型分析的基础上，分别通过切削试验研究了喷嘴的仰角α和喷嘴距切削区的距离d对气雾外部微量润滑系统切削性能的影响，试验结论与通过几何模型分析的结果基本吻合。通过正交试验研究了喷嘴方位的三个参数（α、β、d）对气雾外部微量润滑影响的重要程度，结果表明，对于气雾外部微量润滑喷嘴的喷射角度β对切削性能的影响最为显著，其次是喷射距离d，而喷嘴仰角在30°～60°变化时对系统切削性能的影响最小。同样利用正交试验研究了喷嘴方位的三个参数（α、β、d）对低温冷风的切削性能影响，试验结果表明，喷嘴距切削区的距离d对低温冷风的切削性能影响最大，对试验结果的贡献率超过88%，所以，低温冷风加工中首先要考虑喷嘴喷射距离d的设置。最后，在气雾外部微量润滑和低温冷风喷嘴方位研究的基础上，对低温微量润滑的喷嘴方位进行了正交试验研究。试验结果表明，喷嘴距切削区的距离d对低温微量润滑系统切削性能的影响最大；其次是喷嘴喷射方向β；喷嘴仰角对系统切削性能的影响最小，实际加工中可以根据优先顺序和便捷原则选择喷嘴仰角在30°～60°即可。