传统切削加工需要使用切削液控制加工温度、提高工件表面质量、降低刀具损耗并带走切屑,但其使用又带来了一系列环境问题。干切削技术在保持生产效率和加工质量的同时不使用切削液,对于减轻对环境的压力有着积极的意义。本课题在总结该领域研究成果的基础上,提出了一种适用于干切削加工环境的车削刀柄技术。该技术使用振荡热管作为热传导设备,改造传统车刀刀柄并嵌入振荡热管,改善车削过程中刀具上的热量分布以实现控制加工温度、减少刀具损耗的效果,达到延长刀具使用寿命的目的。本文的主要研究内容包括:(1)振荡热管冷却车刀刀柄的设计与制备。本文选取了适用于19 mm×19 mm刀片、主偏角为45°的普通外圆车刀刀柄作为研究对象。在研究中,根据实际切削环境选用合适的振荡热管几何参数,据现有刀柄几何特性设计热管嵌入方案,同时设置合理的热管分布位置以确保在不影响实际切削加工的前提下防止振荡热管受到损伤。(2)振荡热管传热性能研究与优化。振荡热管的特性包括工质的种类、充液率、弯头个数、热管内径等,这些参数都会影响热管的传热效果。本研究采用人工热电偶测温设备搭建了测温平台,在振荡热管实际工作的条件下进行测温实验,得到了振荡热管在不同运行参数下的热阻数值,通过优化寻找到了满足局部最优条件的运行参数,最终根据优化结果选用丙酮作为工质并将充液率设置为50%。(3)切削过程的散热性能仿真分析。本文选用有限元仿真的方法就刀具切削过程的温度场分布情况进行研究。对比使用传统刀柄的仿真结果,使用振荡热管冷却车刀刀柄的切削仿真过程中各测温点测得温度平均下降约50 ℃,最高切削温度降幅约为8%。(4)刀柄的车削性能研究。本文通过车削实验研究了振荡热管冷却技术的应用对于实际车削过程中温度分布、刀具磨损和刀具寿命的影响。实验结果表明:使用振荡热管冷却车刀刀柄进行车削时,相较于使用传统车刀刀柄,各测温点温度普遍下降约10%～15%,后刀面磨损宽度减少约8%～9%,刀具寿命延长约8.8%～12%。本文围绕振荡热管这一新型传热设备的应用,从刀柄设计与制备、传热性能研究及其优化、散热效果仿真分析和车削性能等多个层面进行研究,提出了一种新型振荡热管冷却车刀刀柄技术,推动了振荡热管这一新型传热设备在机械加工领域内应用的进一步发展。