难加工材料精密孔高效珩磨技术研究进展.pdf

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1、专稿FE盯慑难加工材料精密孔高效珩磨技术研究进展米杨长勇1’2，高绍武1，徐九华1，傅玉灿1，杨能阁3，闰文3，周晓卫3(1．南京航空航天大学机电学院，南京210n16；2．先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，南京211167；3．中航工业西安航空发动机(集团)有限公司，西安710f121)【摘要】珩磨技术凭借加工精度高、材料去除率大的优势，广泛应用于精密孔加工。航空发动机广泛采用高温合金、钛合金、不锈钢等航空难加工材料，其难加工性降低了珩磨加工的材料去除及误差修正能力，限制了珩磨工艺在航空发动机精密孔加工中的进一步应用。为突破难加工材料珩磨

2、工艺瓶颈，对难加工材料珩磨工艺特性进行分析，并以高效精密珩磨工艺及工具为切入点，归纳了航空难加工材料精密孔高效珩磨技术现状，并对其发展趋势进行了预测。关键词：难加工材料；精密孔；珩磨；高速；高效DoI：10．16080组issnl67l一833x．2016．09．026杨长勇南京航空航天大学副教授、工学博士．主要从事难加工材料高效精密磨削技术与应用研究．主持国家自然科学基金．江苏省自然科学基金等项目，发表论文20余篇。+基金项目：国家自然科学基金项目(51305200)；江苏省自然科学基金项目(BK20130805)；江苏省科技支撑项目(BE2

3、013122)；先进数控技术江苏省高校重点建设实验室开放基金项目(K)(j201502)。26航空制造技术·2016年第9期航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，其设计、材料与制造技术对于航空工业的发展起着至关重要的作用，是一个国家科技水平、军事实力和综合国力的重要标志之一⋯。随着科技的迅猛发展，以及航空工业水平的不断提高，对航空发动机的性能也提出了更高的要求，如高推重比、高可靠性、超高速、长航时等。其中，航空发动机关键零部件的设计与制造精度又是实现航空发动机高性能的前提。精密孔结构广泛存在于航空发动机中，如燃油喷嘴、轴承、齿轮及盘类零件等，其

4、加工精度及表面完整性对零件的性能及疲劳寿命具有重要的影响。该类零件由于长期工作于高温、高压环境中，对高温性能以及耐腐蚀性能有较高的要求；同时，为提高航空发动机的推重比，广泛采用了高温合金、钛合金以及不锈钢等具有高比强度的难加工材料。这些难加工材料在拥有优异力学性能的同时，又给其磨削加工带来一些问题，如磨削力大、磨削温度高、砂轮磨损严重等，降低了加工精度及已加工表面的完整性口。】。因此，实现难加工材料精密孔的高效精密加工，是实现先进航空发动机精密零部件孔制造的重要途径。难加工材料珩磨技术存在的主要问题珩磨是一种面接触磨削工艺——油石表面磨粒在径向

5、压力的作用下压入内孔表面，并作相对运动，从而去除干涉部分材料。20世纪初，珩磨技术应汽车工业的需求而产生，用于汽缸孔表面的光整加工。早期的珩磨工艺受机床进给刚度及油石切削能力的限制，材料去除率低，仅能作为一种光整加工工艺改善已加工表面的质量。随着机床及油石制造水平的提高，珩磨工艺能力也不断提升，材料去除率发生根本性变化，充分发挥出其面接触磨削的效率优势。目前，珩磨工艺已不仅仅局限于光整加工工艺，在获得较高的表面质量的同时，可极大地提高内孔的尺寸、形状精度，故作为一种高效精密孔加工方法，已广泛应用于航空、航天、液压、汽车等行业中【41。然而，对于

6、高温合金、钛合金以及不锈钢等典型难加工材料，其难加工性在珩磨加工中仍然存在。如难加工材料加工硬化趋势严重，珩磨加工力大，油石磨损剧烈；同时，油石与磨屑发生严重黏附，堵塞油石，进一步降低了油石的切削能力；另外，其材料去除率远低于常规材料的珩磨加工，降低了珩磨工艺对底孔的尺寸及形状误差的纠正能力【5圳。如何提高难加工材料珩磨加工中的材料去除效率，是目前难加工材料孔珩磨加工中面临的主要问题。难加工材料高效精密珩磨技术研究现状1高效精密珩磨工艺技术研究高效精密珩磨工艺是指在保证珩磨加工精度的前提下，极大地提高珩磨加工的材料去除率，进而提高珩磨加工效率，

7、实现“以珩代磨”，提高加工质量，降低生产成本。现有的高效精密珩磨工艺主要包括两类：一类是通过改进机床及工具的制造水平，将珩磨允许工艺参数提升一个数量级，进而实现材料去除率质的提升，如高速珩磨及强力珩磨；另一类是将传统珩磨工艺与其他的高效加工工艺相融合，优势互补，产生的新型复合高效精密珩磨工艺，如电解珩磨、超声珩磨以及单冲程珩磨。(1)高速珩磨。高速珩磨是通过珩磨头的高速旋转，从而获得较高珩磨加工线速度的一种珩磨加工工艺。珩磨头是将油石安装在油石座上所构成的工具，油石自身尺寸的误差及其装配误差共同决定了珩磨头的误差，故珩磨头的几何中心线与回转中心

8、线的偏心误差P是不可避免的(图1)。珩磨加工中，工具与工件相对浮动，工具在工件内孔的导向下进入工件，从而保证工具的几何中心线与内孔的几何中心线重合。工