刀具表面微结构对流体润滑状态的仿真分析

为探讨刀具表面微结构的润滑情况和减摩机制，使用流体软件FLUENT仿真分析刀-屑接触面间润滑流体的流动情况，研究不同微结构面积率、深度及形状参数下润滑流体的压强分布、承载力、入口质量流速等，得到微结构优化参数；同时分析油膜上壁面运动速度及油膜厚度对润滑性能的影响。结果表明：随微结构区域面积率的增加，动压效应先增大后减小，总承载力持续下降；随着微结构深度的增加，总压承载先增大后趋于稳定，但动压效应总体趋于减小；正方形凹坑的总压承载情况较好，直沟槽的动压承载最好，波浪形沟槽的动、总压承载都较好；随着油膜厚度的增加，总压呈现下降趋势；随着油膜上壁面运动速度的增加，入口质量流速急剧增加，油膜上壁面的总压承载变化很小，动压承载急剧减小。优化的微结构可以减小刀-屑界面的摩擦，延缓刀具磨损，且切削速度和油膜厚度的选择可指导实际加工参数的设定。