高速切削温度的二维热传导模型建立及求解.pdfVIP

机械设计与制造 第 1期 Machinery Design Manufacture 2014年 1月 高速切削温度的二维热传导模型建立及求解 范晶晶 ，汪木兰 ，左健民 ，冯 勇 (1．常州大学 机械工程学院，江苏 常州 213016；2．南京工程学院 先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏 南京 211167； 3．江苏理工学院，江苏 常州 213001；4．南京工程学院机械工程学院，江苏 南京 211167) 摘 要：在高速加工过程中，切削热的产生将影响工件加工表面的质量和刀具寿命，分析切削温度的分布对研究切削机 理及工艺参数的优化有着重要意义。基于传热学和金属切削理论建立了高速车削温度的热传导模型，结合切削过程中的 边界条件和初始条件 ，应用数学解析法推导出二维热传导方程的解，利用求解导热逆问题的方法估算边界条件。实验 中 采用人工热电偶测量切削温度 ，根据测得的刀具内部点的温度值计算出表面热流，进而通过MATLAB软件仿真得到切 削温度场，并利用红外热像仪的测量结果进行试验验证。 关键词：高速Jj~-r；热传导模型；切削温度 中图分类号：TH16；TG506．1 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2014)01—0084—04 2-DHeatConductionModelofHigh-SpeedCuttingTemperatureandItsSolution FANJing-jing，WANGMu—lan，ZUOJian—min，FENGYong (1．SchoolofMechanicalEngineering，ChangzhouUniversity，JiangsuChangzhou 213016，China；2JiangsuKeyLaboratoryof AdvancedNumericalControlTechnology，NanjingInstituteofTechnoloyg，JiangsuNanjing211167，China；3JiangsuInstitute ofTechnoloyg，JiangsuChangzhou213001，China；4．SchoolofMachanicalEngineering，NanjingInstituteofTechnology， JiangsuNanjing211167，China) Abstract：HeatgenerationaffectsaccuracyofthemachinedsuoCaceandinfluencestoollifeinhigh-speedcuttingprocess． Knowledgeof thetemperaturedistributionisimportanttothenaalysisof cuttingmechnaism nadprocessparameter optimization．Itbuildsheatconductionmodelofcuttingtemperaturebasedonheattransmissionscienceandmetalcuuing theory，andderivatestwo-dimensionunsteadystatetemperaturefiledusingmathematicalnaalysismethodcombinedboundary conditionsnadinitialconditions．Itadoptsthewayofinverseheatconductiontoestimateboundaryconditions．Itusesratfiicial thermocouplemeasuFecuttingtemperature，computesheatfluxaccordingtotemperatureintool，nadthensimulates temperaturefiledbyMATLABSofiware，andutilizesvalueofthermalinfrraedimagerverifythecompt~tato