微量潤滑切削界面成膜機理及其套用

《微量潤滑切削界面成膜機理及其套用》是依託北京航空航天大學，由袁松梅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微量潤滑切削界面成膜機理及其套用
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：袁松梅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

微量潤滑切削技術作為一種綠色切削加工方法，日益受到重視。其界面成膜機理卻鮮有人研究，導致工藝最佳化缺乏科學依據。本項目研究微量潤滑切削界面摩擦學行為與成膜機理、成膜關鍵條件及成膜效果，進而建立成膜效果與加工工藝之間的量化關係。該研究對揭示微量潤滑切削界面成膜機理，建立微量潤滑切削摩擦學理論體系，實現微量潤滑加工工藝過程的主動控制具有重要科學意義和工程套用價值。

結題摘要

傳統切削使用大量切削液帶來環境污染、危害健康和增加成本等問題，使得近年來少無切削液冷卻潤滑技術得到了學術界和產業界的重視。微量潤滑技術作為一種典型的準乾式切削方式，具有切削液用量少，可有效減少切削界面的摩擦，降低切削力，延長刀具壽命，提高加工表面質量等優點，發展前景廣闊。而目前在微量潤滑技術工程化套用中，界面成膜機理研究缺乏，在工藝參數的選擇上存在盲目性。本項目開展了微量潤滑界面摩擦學機理及成膜關鍵條件研究，並實現了工藝參數最佳化。在微量潤滑界面摩擦學機理研究方面，揭示了納米顆粒硬度與切削基液粘度的匹配關係規律，分析了不同硬度納米顆粒對潤滑表面的減摩和修復作用，並進行了實驗驗證；建立了微量潤滑霧粒吸附模型，獲得了液滴吸附邊界條件，並基於此建立了複合噴霧流場CFD仿真模型，研究了微量潤滑霧粒滲透過程，確定了有效成膜噴嘴方位；建立了微量潤滑霧粒分布的計算力學仿真模型，研究了微量潤滑噴嘴出口空氣壓力與霧粒的粒徑和速度的關係；基於最大熵原理，建立了最佳潤滑劑用量模型；基於上述機理研究，開展了切削實驗驗證，實現了有效成膜工藝參數最佳化，並開發了智慧型化微量潤滑裝置。以上研究成果目前已針對多種材料開展了試驗驗證，並套用於典型製造企業，解決了加工效率低、加工質量差、刀具磨損快和廢液排放等難題。項目研究成果可為綠色切削微量潤滑技術在製造業中的推廣套用提供理論支持，對實現微量潤滑加工工藝過程的主動控制具有重要科學意義和工程套用價值。