DEFROM-3D冷风切削加工过程三维建模与仿真(4)

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使用冷风切削前的年产能价值为：20万元

使用冷风切削后的年产能价值N可计为：

20万元 ×产能提高百分比(％)=N(万元)

新增年产能价值N1应计为：

N万元一20万元 =N1(万元 )

那么这台冷风射流机的成本回收期T可计为下式

(N1一冷风切削年耗电电费)×T=冷风机价格

随机床条件、切削用量及工件材料等的不同，切削温升相差很大，应该选用不同规格的冷风射流机，因此，消耗的电费也大不相同；通常冷风切削的电费消耗在 0．5～1．3万元之问。

1.2 研究现状

1.2.1 冷风切削技术的实验研究

1.2.2 金属切削过程的三维有限元分析

1.3 钛合金分析

1.4 本论文研究目的、意义

目前 ,国际上对金属切削过程有限元模拟方面的研究较深入 ,其中研究的热点

问题包括:切屑形成、材料的去除机理、残余应力和刀具的磨损等. 随着计算机硬件和软件技术的快速发展 ,有限元法(FEM) 已经成为金属切削过程仿真的有效工具. 以计算机为工具,应用商业有限元软件包来模拟仿真大量的工程实际问题, 已成为当今工程技术研究领域的热门方向,这也是当今高科技技术不断发展的必然趋势. 实践证明,采用有限元法来数值模拟解决工程实际问题能够达到所需的精度 ,具有很高的可靠性. 因此现今国内外致力于冷风切削的研究，通过冷风切削加工的有限元模拟解决一些实际生产中难以解决的问题。

冷风切削技术的发展基于用户对清洁加工的需求，一开始依靠外围技术的进步派生出新的冷却理念，然后诞生了冷风射流机等相关产品，并成为一个新的卖点，让用户和开拓者都看到广阔前景。现在的问题是，在冷却条件改变后，如何完善、解决在实际应用中所发现的一些新课题，不仅仅只把这项技术用在传统设备的改造方面，而应结合新型的机床工具结构调整进行研究，以利这项技术的深入推广目前，大致可以举出如下一些基本课题有待研究：

(1)冷风喷嘴在频繁换刀时的同步位移问题

与湿式切削不同，冷风切削是依靠低温气体作为冷却介质的，为了保证获得最佳冷却效果，冷风喷嘴要求离切削点的距离要近，一般保持到20～40毫米范围为好，而现有带刀库的机床，自动换刀频率很高，切削点与喷嘴的位置关系会不停地变化。因此必须解决高效机床使用冷风切削技术时冷风喷嘴与刀具切削点的同步位移课题。

(2)冷风输送系统与复杂机床的衔接问题

需要保温是冷风输送通道与冷却剂输送通道最大区别。在开发新型清洁加工机床时，必须系统地研究冷风输送系统与机床的衔接问题。Et本机械(株)让真空保温直穿主轴电机的方法就很意。

(3)最佳切削参数的选配问题

由于冷却条件的变化，在冷风切削的过程果仍选用传统切削时所习惯的切削参数，就可以实现切削效率的最佳化。因此有必要结合不机床条件、加工材料，对刀具材料、刀具角度以削参数等作出相应地调整和研究。

另外有关冷风切削技术的研究还存在一些问题。首先，低温冷风切削对不同的加工材料有着不同影响，但国内在这方面的研究较少，缺乏试验数据，难以提供科学、合理的切削参数。其次，该方法的冷却润滑系统比较复杂，不利于推广应用。第三，该方法只有冷却功能而无润滑功能( 如果在冷风中添加微量切削油，可以解决润滑性问题，但对环境有一定影响，属于准绿色切削)。此外，低温风冷切削时发出的噪声较大。最后，对风冷切削技术缺乏系统性的试验研究，对一系列技术参数没有进行量化和优化。对不同条件下不同材料的切削性能仍有待进一步研究。