TC4钛合金曲面固结磨料抛光研究

作     者：邱阳 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李军;张新忠

授予年度：2021年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：钛合金曲面 固结磨料抛光 材料去除模型 表面粗糙度 面轮廓度 抛光路径 材料去除机理 

摘      要：钛合金因高温强度高、热稳定性好等特点被广泛应用于航空工业、汽车制造等领域。曲面零件的应用可以优化产品结构、提高整体性能。抛光作为改善表面质量的重要工序,对提高零件使用性能、使用寿命具有重要意义。固结磨料抛光技术具有加工效率高、磨料利用率好、材料去除稳定的特点被广泛应用于非球面元件以及塑形金属等的加工中。基于此,本文采用理论与实践相结合的方法,总结固结磨料抛光对表面质量的影响规律,设计弹性固结磨料抛光头,开展固结磨料抛光钛合金曲面的工艺研究。主要研究工作和结果如下:(1)建立不同形状抛光材料去除模型。针对曲面加工的特点,设计了球形、盘形、轮形三种不同形状弹性固结磨料抛光头,分别建立抛光区域压强分布模型以及速度分布模型,基于Preston方程建立材料去除模型,研究工艺参数对材料去除深度的影响,分析不同形状抛光头的加工特点。球形抛光头适用于曲面、方向曲率变化较大的曲面,盘形抛光头适用于、方向曲率变化较小的曲面。(2)制备与优化弹性固结磨料抛光头。优化抛光头磨粒粒径与基体硬度,单因素实验研究进给速率、转速、进给量等工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响,在主轴转速1600 rpm、进给量3 mm、抛光倾角的抛光工艺参数下获得了较好的加工效果,此时材料去除率为30.750mg/min,抛光后表面粗糙度Ra值为0.160μm。(3)研究固结磨料抛光钛合金曲面工艺。研究走刀路径对钛合金曲面表面粗糙度和面轮廓度影响,确定抛光路径。正交实验优化抛光工艺参数组合,在主轴转速2000 rpm、进给量2 mm、抛光行距,抛光倾角参数组合下,表面粗糙度Ra值为0.307μm,面轮廓度为35.142μm,研究重复抛光次数和重复抛光路径,当重复抛光2次,重复抛光路径间隔,此时表面粗糙度Ra值为0.115μm,降低62%,面轮廓度为25.630μm,降低28%。