第11期 2016年11月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool &Automatic ManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2016)11002103
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2016.11.006
基于离散相模型的MOL切削试验研究
赵礼刚，徐娜，张春燕
（江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江212003）
No.11 Nov.2016
摘要：基于欧拉一拉格朗日离散相理论，建立了TC4钛合金微量润滑（MQL)外圆车削模型，应用Flu-ent对不同润滑油参数的切削流场进行数值模拟，研究了润滑油添加前后流场的分布特性，分析了润
化显著，且润滑油参数（比热容、导热系数、动力粘度和润滑油用量)的变化对冷却效果可产生不同的影响。
关键词：离散相理论：Fluent数值模拟：流场分布：润滑油参数
中图分类号：TH142；TG501.3
文献标识码：A
MQL Cutting Experimental Study Based on the Discrete Phase Model
ZHAO Li-gang ,XU Na,ZHANG Chun-yan
(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology , Zhenjiang Jiangsu 212003,China）
Abstract : Based on the Discrete Phase Model of Euler-Lagrangian, a cylindrical turning model of the MQL cutting TC4 Titanium alloy was gave. The FLUENT software was used to carry out the numerical Simulation of cooling effect for different spray parameters of lubricating oil. The distribution of flow field was re searched when and after adding the lubricating oil and the influence rule of cooling effect was discussed when spray parameters changed.The simulation results showed that, after adding oil, the pressure and tem-perature field would change significantly ,nevertheless the velocity field almost the same. And the influence of cooling effect ware different when spray parameters changed
Key words : discrete phase model;Fluent numerical simulation ; distribution of flow field ; spray parameters
0引言
微量润滑（Minimumqualitylubrication，以下简称 MQL)切削技术是一种以极小量润滑油代替大量切削液的绿色制造技术，避免广生产成本的提高和传统切削对环境的污染，在切削钛合金等难加工材料时可有效降低切削温度、延长刀具使用寿命以及改善工件表面质量(23)。几年来国内外学者相继对MQL切削技术展开了深入地研究，C.Angulo[4]等通过铝合金铣削试验证明不同喷嘴位置和喷雾流量对刀具磨损的不同影响：沈玉杰[3]运用软件分析了车削试验后刀面楔形区的流体压强分布特性。然而，润滑油的物理特性对切前性能影响的研究相对较少，并在近年各期刊申未见阐述。
鉴于此，文中借助FLUENT对MOL切削TC4钛合金工件进行了有限元数值模拟，分析了润滑油添加前、后流场的分布情况，对不同润滑油参数下切削温度的变化规律进行了深入研究，为实际MQL切削TC4钛合
金润滑油的选择提供了理论依据。 1MQL切削喷雾模型建立 1.1离散相模型
欧拉一拉格朗日法着眼于流体单个质点，描述每个质点的整个运动过程及质点位置随时间的变化规律。它将流体当作连续相，颗粒视为离散相，分别在欧拉坐标系和拉格朗日坐标系下研究连续相与离散相的运动，即颗粒轨道模型6]
本文应用Fluent中与拉格朗日法对应的离散相模型（DiscretePhaseModel）对MQL切削流场进行数值模拟。离散相模型直接求解连续相时均N-S方程，得到流场中粒子、气泡或是液滴的运动状态，离散相和连续相之间存在动量、质量和能量的交换。粒子或液滴的计算相互独立，被安排在连续相计算的指定间隙完成。因此，离散相模型可以模拟液滴的进裂、合并以及不同颗粒性状引起的颗粒曳力系数的变化了。
收稿日期：2016-01-04
作者简纺劳数辑978一），男，江苏苏州人，江苏科技大学讲师，工学博士，研究方向为精密加工与特种加工，（E-mail)zhaoligang@just.edu.en。