鈦合金TC4超高速磨削表面完整性的研究.pdf

1、鈦合金材料具有許多優(yōu)異的物理機械性能，如高的比強度、耐高溫、熱強性高等，在航空航天、汽車、工具、模具等領域得到日益廣泛的應用。然而，也正因為鈦合金的材料特性，給傳統(tǒng)的磨削加工方式帶來了極大的挑戰(zhàn)，如化學活性大高，材料熱導率低且熱強性高，使磨削力大，磨削溫度高，易堵塞和粘附砂輪，造成加工表面層形成較大的殘余拉應力，表面粗糙度差，砂輪壽命低，極易產生磨削燒傷和表面/亞表面裂紋等。這極大地增加了鈦合金材料的加工成本，嚴重地阻礙了其進一步的推廣

2、應用。超高速磨削技術是通過提高砂輪線速度來改善表面加工質量或提高加工效率的一種現代加工技術，具有磨削力小、磨削溫度低，工件變形小，砂輪壽命長等特點，被譽為“現代磨削技術的最高峰”。對比分析鈦合金傳統(tǒng)磨削難點與超高速磨削特點可以發(fā)現，超高速磨削具有解決鈦合金高效精密加工的潛力。 文獻檢索表明目前國內外對鈦合金超高速磨削工藝方面的研究還很少，有些領域甚至是空白。針對于此，本文以應用最普遍的鈦合金材料--TC4為研究對象，在湖南大學自

3、主開發(fā)的314m/s超高速磨削試驗臺進行了超高速磨削工藝試驗，在此基礎上系統(tǒng)研究了磨削工藝參數對磨削力及表面完整性(包括表面粗糙度、材料表面硬化層的微觀硬度與白層)的影響，得出以下結論： (1)采用超高速磨削技術進行鈦合金TC4的磨削，可以有效地降低磨削力，減少砂輪的粘附，并獲得較好的表面粗糙度。 (2)在鈦合金TC4的高速超高速磨削工藝中，工藝參數對單位面積磨削力的影響較大：單位面積法向磨削力與切向磨削力Ft均隨磨削深

4、度ap和工件速度vw的增大而增大，隨砂輪線速度的升高而減小。 (3)在鈦合金的超高速磨削表面存在白層和熱影響層，在超高速磨削條件下，白層的厚度較薄。磨削深度的增大使得磨削力和比磨削能均增大，相變的機會增多，故白層厚度隨磨削深度的增大而增大；亞表面微觀硬度變化規(guī)律與白層、熱影響層厚度有很好的相關性。 (4)以砂輪線速度、磨削深度和工件速度作為輸入特征量，采用BP神經網絡對工件表面粗糙度值進行預測。結果表明這種方法能夠有效實