微晶刚玉砂轮的钛合金磨削性能试验研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiawa371236585
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钛合金以其优异的物理力学性能,应用范围不断扩展,成为航空、航天领域的重要结构材料。钛合金作为典型的难加工材料,其磨削比低、磨削力大、磨削温度高、工件黏附和砂轮堵塞严重的磨削加工特性对砂轮磨削性能提出了很高要求。微晶刚玉砂轮是一种新型的刚玉类砂轮,具有自锐性好、砂轮寿命长等优点,其磨料结构特点和制备工艺与传统刚玉磨料有很大不同,是具备良好发展前景的磨料类型。然而对微晶刚玉砂轮的钛合金磨削性能尚未有较为全面的研究。本文采用白刚玉砂轮与微晶刚玉砂轮进行钛合金TC17平面磨削对比试验,以磨削工件表面完整性、磨削力和砂轮堵塞程度为评价指标,综合评价微晶刚玉砂轮的钛合金磨削性能,并对微晶刚玉磨料的微晶结构及磨粒磨损机理进行了研究,完成的主要工作如下:(1)采用白刚玉与微晶刚玉砂轮分别进行钛合金TC17磨削试验,对磨削后工件的表面完整性进行了研究。分析结果发现,与白刚玉砂轮相比,微晶刚玉砂轮磨削工件表面磨削纹理清晰,无磨削裂纹和磨削烧伤等磨削表面损伤,工件表面粗糙度Ra。值降低0.1gm,表面残余拉应力大小、磨削白层厚度、热影响(软化)层厚度降低40%左右,微晶刚玉砂轮磨削工件表面完整性明显改善。(2)两种砂轮的磨削力对比试验研究发现,在其他磨削条件均相同的情况下,微晶刚玉砂轮的切向磨削力比白刚玉砂轮小8%,法向磨削力比白刚玉砂轮小9%,微晶刚玉砂轮具有良好的自锐性,可以降低磨削力10%左右。根据微晶刚玉砂轮的磨削参数对磨削力影响规律试验结果,磨削力与砂轮线速度呈负相关,与磨削深度和工件进给速度正相关。建立了法向磨削力与切向磨削力回归模型,模型偏差分别为4.6%和3.9%,准确度较高。综合考虑磨削力与加工效率,微晶刚玉砂轮磨削钛合金TC17的最优参数为:砂轮线速度vs=27m/s、磨削深度ap=0.01mm、工件进给速度vw=12m/min。(3)对白刚玉砂轮和微观刚玉砂轮磨削前后砂轮表面形貌进行观测,微晶刚玉砂轮磨削后工件材料黏附现象明显改善,砂轮堵塞程度降低;对两种磨粒的微观结构和磨粒磨损形式进行研究,微晶刚玉磨粒具有微晶结构,磨粒磨损形式以微晶破碎为主,磨粒损失少,自锐性好,降低了磨削力和磨削温度,改善了钛合金表面完整性,提高了砂轮寿命和加工效率。微晶破损的磨损形式是微晶刚玉磨料磨削性能优越性根本原因。
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