中密度纤维板平面立式铣削排屑特征的数值模拟与试验验证

作     者：孙勤杰 周曦禾 翁锦萍 李晓旭 周捍东 SUN Qinjie;ZHOU Xihe;WENG Jinping;LI Xiaoxu;ZHOU Handong

作者机构：南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 国家林业和草原局北京林业机械研究所北京100029 

基　　金：国家重点研发计划(2016YFD0600703) 江苏省研究生工作站资助项目(20209205) 

出 版 物：《林业工程学报》 (Journal of Forestry Engineering)

年 卷 期：2021年第6卷第6期

页      码：74-81页

摘      要：立式铣削切屑颗粒细小质轻且排屑不规则,常因吸尘罩的结构与安装不合理,这类机床周边的作业环境粉尘污染严重。优化吸尘罩的设计是改善作业环境的重要途径,掌握排屑特征是吸尘罩优化设计的基础和依据。笔者根据立式铣削常见的基材对象和高转速等加工特点,运用计算流体力学FLUENT仿真软件,模拟研究了铣刀环形气流场,采用非结构化和局部加密的网格处理方法,使用欧拉-拉格朗日计算模型,模拟排屑气固流场,研究了排屑方向与速度、颗粒分布与速度等特征参数。研究表明,铣刀转速在10000~24000 r/min时,铣刀环形流场切向最大的速度为6.93~15.72 m/s,并与其半径的增大呈指数关系降低。排屑显现了主排屑区和次排屑区两个区域,主排屑区是以切削区为顶点的椭圆状锥体,切屑在水平锥角为83°~86°、垂直锥角为20°~22°范围呈辐射状抛射。主排屑区排屑由密集流和稀疏流两部分构成,密集流和稀疏流中颗粒的初始速度分别在7.57~17.85和3.34~8.22 m/s范围,与铣刀转速呈正相关函数关系,密集流和稀疏流中颗粒速度随喷射距离的增加呈线性降低,在距切削区10倍铣刀直径处密集流和稀疏流的颗粒分别在1.14~6.63和0.75~1.40 m/s范围。次排屑区内为细小的颗粒,随铣刀旋转以1~5 m/s的速度向四周散发。试验表明,排屑方向、颗粒分布等特征与模拟相吻合,密集流和稀疏流的颗粒初始速度及10倍铣刀直径处速度的实测与模拟误差为3.1%~7.1%。

主 题 词：中密度纤维板 立式铣削 木质切屑 排屑气固流场特征 数值模拟 试验验证 

学科分类：082902[082902] 0907[农学-草药学] 08[工学] 0829[工学-安全科学与工程类] 09[农学] 

D　O　I：10.13360/j.issn.2096-1359.202103034

馆 藏 号：203106053...