螺旋结构化球形PCD微磨具结构参数与流场特性仿真研究OA

为解决硬脆材料微小曲面微细磨削中存在的工具易堵塞、切削区难润滑等问题,提高微磨具排屑效率和使用寿命,针对球形PCD微磨具进行螺旋结构化设计,并基于Fluent软件构建微磨具数值模型,开展微磨头周围流场域仿真分析,重点研究主轴转速、微磨具螺旋槽结构参数对螺旋槽内外磨削液流场行为的影响,并通过正交仿真试验优选结构参数。结果表明:球形微磨具的螺旋槽结构可通过促进剪切流动与泵送效应形成流体定向流动通道,提升流体交换效率,实现导流排屑。螺旋槽数量增多可拓宽流动通道、增大有效流经面积;螺旋槽深度增大可扩大高流速区域;螺旋槽宽度增大时,磨削液质量流量先增后减,并在宽度为55μm时达到峰值1.76×10^(-7)kg/s。综合优化表明,螺旋槽结构参数对流场特性的影响主次为数量>深度>宽度。螺旋槽数量为5个、深度为70μm、宽度为55μm时,获得最优流场特性,此时最大流速为1.18 m/s,面积加权平均流速为0.292 m/s,质量流量为11.05×10^(-7)kg/s。研究成果揭示球形PCD微磨具结构参数与流场特性的关联关系,为微磨具结构设计与动力学性能优化提供理论参考和参数优选依据。