发布时间：2024-05-04 来源：网络
冰球突破游戏表面技术2016年06SURFACETECHNOLOGY213收稿日期：2016-01-28；修订日期：2016-05-26Received：2016-01-28；Revised：2016-05-26基金项目：吉林省教育厅项目（20140352）Fund：SupportedJilinEducationalCommittee(20140352)作者简介：吕春兰（1968—），女，副教授，研究方向为精密加工与自动化加工技术。Biography：LYUChun-lan(1968—),Female,Associateprofessor,Researchfocus:precisionmachiningautomationtechnology.离心研磨加工钛合金表面粗糙度的试验研究吕春兰（吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林132022）要：目的探究离心研磨自动化加工工艺对钛合金表面粗糙度的影响。方法选取了影响离心研磨加工效果的主要工艺参数（磨料材质、磨料粒径、滚筒转速），并使用单因素试验法对TC21钛合金进行了离心研磨加工试验。以表面粗糙度为评价指标对工艺参数进行了分析和优化。采用优化后的工艺参数对TC21钛合金进行了表面离心研磨加工，在此基础上研究了表面二次细化加工对TC21钛合金表面粗糙度的影响，并对比了加工前后工件的表面粗糙度值和表面形貌。结果确定了较优的离心研磨TC21钛合金的工艺参数，即：磨料材质选用氧化铝，磨料粒径为5mm，滚筒转速为240r/min。采用优化后的工艺参数进行了离心研磨加工试验，TC21钛合金表面粗糙度值由1.412m低至0.513m；表面二次细化加工后，工件表面粗糙度值由0.513m降至0.267m，加工纹理和缺陷消失。结论采用优化后的工艺参数对TC21钛合金取得了较好的离心研磨加工效果，结合表面二次细化加工，使TC21钛合金表面粗糙度值降低两级，并修复了表面缺陷，验证了使用离心研磨工艺加工TC21钛合金的可行性。关键词：钛合金；离心研磨；表面二次细化；单因素试验法；表面粗糙度；表面形貌中图分类号：TG580.68文献标识码：A文章编号：1001-3660(2016)06-0213-05DOI：clusionGoodexpe-rimentalresultswereobtainedunderoptimizedprocessingconditions.surfacesecondaryrefiningprocessing,surfaceroughnessTC21titaniumalloyfelltwolevels,surfacedefectswerefixed.experimentalresultsverifiedcentrifugalgrindingprocessingTC21titaniumalloy.KEYWORDS:titaniumalloy;centrifugalgrinding;surfacesecondaryrefining;singlefactorexperiment;surfaceroughness;surfacetopography钛合金具有密度小、强度高、力学性能好、耐腐蚀、耐高温等优异性能，在航空航天领域具有良好的发展前景。随着航空工业的快速发展，对钛合金材料的需求日益增多，同时对其表面质量的要求也越来越高。钛合金由于韧性高，加工时易产生加工硬化，是一种典型的难加工材料。传统的磨削加工由于磨削力大、温度高，易对加工表面产生烧伤，且加工后钛合金的表面粗糙度和波纹度较高，这将对零件的配合精度及疲劳强度产生不利影响，使得零件性能无法满足重要零件的使用要求针对钛合金的表面加工，尤其是精密加工与超精密加工，国内外研究人员进行了大量的研究，研究主要集中于砂轮磨削、砂带磨抛、磁研磨抛光以及磨料流抛光等方面。文献[8]探讨了化学铣切工艺对钛合金表面粗糙度的影响，化铣后钛合金表面粗糙度值Ra可达到0.8~1.6m。文献[9]研究了氧化铝砂带和碳化硅砂带对TC4耐热钛合金表面完整性的影响，研究结果表明氧化铝砂带能够获得更小的表面粗糙度值。文献[10]利用磁研磨法很好地解决了航空发动机用钛合金弯管内表面抛光的难题。文献[11]采用超声振动精密加工技术对飞机钛 合金紧固件大孔实现了高质、高效、低成本的加工， 加工后孔表面粗糙度值Ra 接近 0.8 m。文献[12] 采用磨料流加工方法对 TC4 钛合金进行了表面磨 抛加工，加工后表面粗糙度值 Ra 左右。TC21 钛合金是我国自行研制的一种高强度、高韧 性的两相钛合金，在航空工业中用于制造飞机构件 和部件 [13 —14] 。本文将离心研磨加工技术应用于 TC21 钛合金的表面精密加工，该技术为典型的自 动化加工技术，具有自动化程度高、加工时温升小 和自适应性好等优点。 本文通过试验对离心研磨加工钛合金的工艺 参数进行了优化，采用优化后的工艺参数对 TC21 钛合金进行进一步的离心研磨加工试验，并研究了 表面二次细化加工对工件表面粗糙度的影响。 离心研磨加工的机理分析离心研磨工艺的加工原理如图1 所示，设备主 要由呈对称布置的 个公转轮盘组成，加工时将工件连同磨料、磨液置于密封的滚筒中， 轮盘在公转的同时，滚筒沿相反方向作自转运动。 合理的工艺参数是取得最佳研磨加工效果的必要 条件。重要的研磨工艺参数有加工介质特性（磨料 材质、形状、尺寸、硬度等）、介质装入量、滚筒 转速、传动比以及加工时间等。氧化铝和碳化硅因 具有较强的耐磨性和耐冲击性，在离心研磨加工中 使用较多。当磨块粒径较大时，加工中与工件表面 接触的颗粒数减少，磨块与工件之间的压强增大， 材料去除率增大；反之当磨块粒径较小时，加工的 材料去除率减小。规定公转轮盘的转速为N，滚筒转 时，滚筒内介质呈曲面形态（图2a），磨料与工件之间主要为正压力作用，切削 作用很弱；当N 时，滚筒在公转的同时产生自转运动（自转运动与公转运动方向相反），滚 筒内介质呈“S”形曲面形态（图 2b），滚筒内介 质形成一强制滑移流动层，在滑移流动层内，磨料 对工件表面产生强烈的碰撞、挤压与摩擦，工件表 离心研磨工艺的加工原理Fig.1 processingprinciple centrifugalgrinding process 不同转速下滚筒内加工介质的运动形态Fig.2 motionform processingmedium drumunder different rotational speeds 面的粗糙度值逐渐降低，直至满足加工要求 [15—17] 离心研磨加工TC21钛合金的工艺 参数优化 为得到较优的离心研磨加工TC21 钛合金的工 艺参数，以表面粗糙度为评价指标，采用单因素试 验法研究不同工艺参数下离心研磨加工对TC21 合金表面粗糙度的影响。工件为TC21 钛合金板材，尺寸为100 mm20 mm mm。试验设备为东邦钢机株式会社的TAB-14 卧式行星研磨机，传动比n/N=1。磨料选用
