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干式滚齿切削热传递特性仿真分析及实验研究
干式滚齿切削热传递特性仿真分析及实验研究
摘要：干式滚齿切削是一种常用的工艺方法，可以高效地加工金属齿轮。然而，在滚齿切削过程中，由于切削热的积累，可能导致切削区域的温度升高，从而影响加工质量和切削工具的寿命。因此，研究滚齿切削的热传递特性对于提高工艺效率和切削质量具有重要意义。
本文以干式滚齿切削的热传递特性为研究对象，主要采用数值模拟和实验研究相结合的方法，对滚齿切削过程中的热传递机制进行探究。首先，建立了滚齿切削过程的数学模型，包括工具与工件的接触热传递和切屑的热解吸收。然后，利用有限元分析软件对该模型进行仿真计算，得到切削区域的温度分布和变化规律。同时，设计了相应的实验装置，通过测量实际切削过程中的温度数据，验证了仿真结果的准确性。
研究结果表明：滚齿切削过程中的热传递主要通过工具与工件的接触热传递和切屑的热解吸收两种方式实现。工具与工件接触热传递的方式主要包括传导、对流和辐射三种方式，而切屑的热解吸收则通过吸收切削热能将其转化为热量。仿真结果和实验数据的对比显示，两者具有较好的一致性，说明所建立的数学模型和仿真计算方法是可靠有效的。
基于以上研究，本文还针对滚齿切削热传递特性的影响因素进行了分析。实验结果表明，切削速度、进给速度和切削深度都对切削区域的温度分布和变化规律有一定的影响。另外，切削油的冷却效果也对切削温度有显著的影响。因此，在实际生产中，应该根据具体情况合理选择切削参数和使用适量的切削油，以控制切削温度，提高加工质量和工具的寿命。
综上所述，本文通过数值模拟和实验研究的方法，对干式滚齿切削的热传递特性进行了深入研究。研究结果对理解滚齿切削过程中的热传递机制和优化切削参数具有重要意义。在今后的研究中，可以进一步探索不同材料和不同几何形状的工件对滚齿切削热传递特性的影响，以进一步提高干式滚齿切削的工艺效率和切削质量。
关键词：滚齿切削；热传递特性；仿真分析；实验研究；切削温度