本項(xiàng)目聚焦于研發(fā)基于 3D 打印的高性能內(nèi)冷射流銑刀架，解決傳統(tǒng)銑刀架在高速切削難加工材料時(shí)冷卻效果差、振動(dòng)大和重量過大的問題。本項(xiàng)目通過流仿真優(yōu)化內(nèi)冷通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)冷卻液精準(zhǔn)噴射；采用狀態(tài)空間穩(wěn)定性分析確定最優(yōu)齒數(shù)分布；運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化與晶格結(jié)構(gòu)，在保證強(qiáng)度與剛度的前提下實(shí)現(xiàn)輕量化。最終，借助激光選區(qū)熔化工藝成功制造出銑刀架實(shí)體。實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)在高速切削 TC4 鈦合金時(shí)，相比市售銑刀架，磨損速率降低約 87.5%，展現(xiàn)出顯著的性能優(yōu)勢。

項(xiàng)目的首要目標(biāo)是優(yōu)化內(nèi)冷通道結(jié)構(gòu)，使冷卻液能直接噴射至刀具前后刀面及排屑區(qū)域，通過對幾何參數(shù)的仿真優(yōu)化，降低壓力損失，提升冷卻效率。其次，是增強(qiáng)銑刀架的抗振性能，確保在高速切削中保持穩(wěn)定。再者，是實(shí)現(xiàn)銑刀架輕量化，控制總質(zhì)量減少至少20%，同時(shí)滿足強(qiáng)度與剛度要求。此外，研發(fā)適用于激光選區(qū)熔化工藝的內(nèi)冷射流銑刀架 3D 打印方案，最后通過切削實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)冷射流冷卻的有效性，為項(xiàng)目的工程化應(yīng)用提供理論支撐與實(shí)踐依據(jù)。

項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)了內(nèi)冷通道的優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立了銑刀架完整 CAD 模型，創(chuàng)新的三點(diǎn)精準(zhǔn)射流內(nèi)冷通道結(jié)構(gòu)使前刀面噴嘴出口速度達(dá) 31.0m/s，后刀面噴嘴出口速度達(dá) 22.6m/s，經(jīng)仿真優(yōu)化，支流道交匯處流體性能損失減少 38%，出口速度提升 33%以上。在抗振減重方面，通過模態(tài)分析確定了 4 齒均布的刀架結(jié)構(gòu)，平衡了生產(chǎn)效率與抗振性能，利用拓?fù)鋬?yōu)化與晶格結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整體減重約 60%，質(zhì)量控制在 180g 以內(nèi)。3D 打印與切削實(shí)驗(yàn)顯示，與市售銑刀架相比，所設(shè)計(jì)的銑刀架磨損速率降低約 87.5%。