鈦基復(fù)合材料高速磨削加工性研究.pdf

1、鈦基復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗蠕變性能和抗疲勞性能、以及優(yōu)異的高溫性能和耐腐蝕性能等優(yōu)勢(shì)，在航空航天領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。但是，鈦基復(fù)合材料屬于典型的難加工材料，采用普通切削方法存在加工效率低、工具壽命短、質(zhì)量穩(wěn)定性差的問題。因此，發(fā)展磨削加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鈦基復(fù)合材料高效精密加工的迫切需求。本文提出開展鈦基復(fù)合材料高速磨削加工性研究，通過陶瓷CBN砂輪與電鍍CBN砂輪高速磨削(TiCp+TiBw)/Ti-6Al-4V鈦基復(fù)合材料對(duì)比試驗(yàn)，從磨削

2、力與力比、磨削溫度與熱分配、加工表面形貌與損傷三方面揭示鈦基復(fù)合材料磨削加工困難的原因，分析材料去除行為。項(xiàng)目研究成果對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈦基復(fù)合材料的高效精密加工具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　完成的主要工作及取得的成果如下：
　　（1）研究了CBN砂輪種類和工藝參數(shù)對(duì)鈦基復(fù)合材料高速磨削力與力比的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同等條件下，鈦基復(fù)合材料的磨削力與Ti-6Al-4V鈦合金相近。鈦基復(fù)合材料的磨削力總體上隨著工件進(jìn)給速度及切深增大

3、呈上升趨勢(shì)，隨砂輪線速度增大而下降。磨削力比的變化范圍為3.47~4.49。
　?。?）研究了鈦基復(fù)合材料高速磨削溫度與熱傳遞規(guī)律。結(jié)果顯示，磨削溫度高是鈦基復(fù)合材料比Ti-6Al-4V鈦合金更難加工的重要原因；單層電鍍CBN砂輪高速磨削鈦基復(fù)材的綜合性能優(yōu)于陶瓷CBN砂輪。隨著砂輪線速度、工件進(jìn)給速度以及切深增大，陶瓷CBN砂輪與電鍍 CBN砂輪的磨削溫度都呈上升趨勢(shì)，但陶瓷 CBN砂輪的磨削溫度更高。在此基礎(chǔ)上，以控制磨削溫度

4、為目標(biāo)，提出了優(yōu)化的磨削參數(shù)。同時(shí)，對(duì)磨削溫度進(jìn)行了模擬分析，當(dāng)材料去除率低于1.75mm3/(mm·s)時(shí)，由三角形分布熱源模擬的磨削溫度更接近實(shí)測(cè)值；反之，由均勻分布熱源模擬的磨削溫度更接近實(shí)測(cè)值。
　?。?）研究了鈦基復(fù)合材料高速磨削加工表面形貌特征及亞表面損傷行為。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高速磨削鈦基復(fù)合材料表面的主要缺陷包括增強(qiáng)顆粒拔出、破碎而形成的孔洞，以及鈦合金基材表面的涂覆、溝槽和微裂紋等。同時(shí)，探明了磨削參數(shù)對(duì)亞表面損傷層深度