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%。