钛合金磨削砂轮表面粘附控制技术

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1、钛合金磨削砂轮表面粘附控制技术ControlTechnologyforSurfaceAdhesionofGrindingWheelDuringTitaniumAlloyGrinding北京航空制造工程研究所梁晔【摘要】针对钛合金在磨削加工过程中表面粘附的难点，从砂轮材料、加工条件及磨削液的应用等方面具体分析产生这一现象的原因，并提出相应的改进方法。通过试验验证，总结出一套针对钛合金磨削砂轮表面粘附的控制技术。关键词：砂轮加工条件磨削液lABSTRACT】Surfaceadhesionasadifficultpointduringtitanium

2、alloygrindingprocessisintroduced．Thereasonsforaboveissueareanalyzedonthematerialofgrindingwheel，processingconditionsandapplicationgrindingfluid．Andcorrespondingmeasuresaleproposed．Aseriesofcontroltechniquesforsurfaceadhesionofgrindingwheelduringtitaniumalloygrindingareconclu

3、d-edthroughexperimentfinally．Keywords：GrindingwheelProcessingconditionGrindingfluid钛合金以其比强度高、抗腐蚀性能优异、无磁性、耐热性好和疲劳强度高等优良特性，在航空、航天等领域得到日益广泛的应用。虽然钛合金的材料性能优良，但其表面粘附的特点给其磨削加工造成了很大困难，本课题将重点讨论砂轮表面粘附问题。圈1砂轮粘附的影响因素Fig．1Influencefactorsofsurfaceadhesionofgnndingwheel附1粘附的形成在钛合金磨削过程中，在较

4、高的磨削温度和较大的法向力作用下，磨削区的钛合金材料产生剧烈的塑性变形，磨粒和工件通过物理化学吸附作用相互粘结；在相对滑擦的剪切力作用下，造成被磨材料向磨粒的转移，从而发生砂轮粘附，随着磨削次数的增加，小面积粘附进一步发展，最后形成磨粒与磨粒间拱桥的大面积粘附现象。砂轮粘附受多种因素影响如图l所示。钛合金材料与磨粒产生的化学亲和作用；磨削中材料的塑性变形程度大小、磨削力和磨削温度的高低；磨屑、工件与磨粒间氧化膜的生成和摩擦状态等。针对钛合金磨削砂轮粘附问题做出以下3点抑制措施：(1)砂轮材料的选择；(2)加工条件的控制；(3)使用适合的磨削液。

5、2砂轮材料的选择对大多数磨具来说，由磨粒、气孔和结合剂3部分组成，如图2所示。磨料是构成磨具的主要原料，具有高的硬度和适当的脆性，在磨削过程中对工件起切削作用。结合剂的作用是将磨粒固结起来，使之成为一定形状的磨具。气孔是磨具中存在的空隙，磨削时起着容纳磨屑和散逸磨削热的作用，还可浸渍某些填充剂和添加剂，以改善磨具的性能，满足某些特殊力n-r_的需求。图2磨具结构示意图Fig．2Diagramofgdnderconstruction选择钛合金材料TC4，对碳化物砂轮和氧化物砂轮做了多次磨削试验，如图3所示。试验表明，在同等条件下，碳化硅砂轮比氧化

6、铝砂轮的相对切除率高25％。60％。这是因为碳化硅磨粒硬度大、脆性也较大，2010年第22期·航宅制造技术95图3屠削试验图Fig．3Processofgrindinginexperiment在磨粒容屑空间堵塞后，磨削力增大，使磨粒及时破裂并形成新的锋刃，可保持较好的磨削能力；其次，碳化硅磨粒与钛合金的亲合力不如氧化铝磨粒强，因而磨屑在磨粒上的粘附力不强，砂轮粘附不如刚玉砂轮严重。不同的磨料粒度指在组织结构相同时。细粒度的磨粒数量多于粗粒度的磨粒数量。假定磨粒在砂轮内是均匀分布的，则把上述每立方英寸(1英寸=25．4ram)中的磨粒数开立方后，

7、得每英寸长度上的磨粒数。对60粒度而育，每英寸为72颗，而200粒度每英寸为242颗，上述数字的倒数就是磨粒间距。(；()粒度，间距为0．014"，200粒度，间距为0．004”。假如磨削中的切削弧长度是0．013”，60粒度的砂轮，磨料间距比它长，所以有时切削弧上没有磨料在工作，而对200粒度的砂轮，磨粒间距为0．004”。至少有3颗磨粒在切削弧上工作。从上述对比可以明显看出，选用砂轮时，要保证切削弧长度上有4一10颗磨粒在工作口J。根据实际生产情况，如仅对氧化物砂轮和碳化物砂轮进行了试验分析。使用精密测量设备进行观测，如图4所示，得出绿色碳

8、化硅砂轮磨削钛合金TC4时砂轮粘附情况较好。对于磨削不同的钛合金材料或不同规格的零件还需要考虑砂轮的粒数、硬度和结合剂材料，这些都是控制砂轮粘附的重要