旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金的磨削力與工具磨損研究.pdf

1、鈦合金因耐高溫、比強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)中。由于鈦合金高溫化學(xué)活性大、導(dǎo)熱系數(shù)小，所以鈦合金在實(shí)際加工中易出現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重、加工表面質(zhì)量差等問題。旋轉(zhuǎn)超聲磨削加工是集金剛石刀具磨削加工與普通超聲振動加工為一體的復(fù)合加工，具有磨削力較小、加工表面質(zhì)量較好的優(yōu)點(diǎn)。磨削力是表征磨削過程的重要參量之一，不僅影響磨削鈦合金加工表面質(zhì)量，對工具壽命亦有較大影響。旋轉(zhuǎn)超聲磨削過程中，若工具磨損量較小，將導(dǎo)致工具迅速鈍

2、化，磨削過程產(chǎn)生的高溫將導(dǎo)致加工表面燒傷等問題，若工具磨損量較大，又會因頻繁更換工具而導(dǎo)致加工成本升高。為了提升鈦合金零件表面質(zhì)量和降低加工成本，開展旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金磨削力與工具磨損的研究顯示出重要的工程意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立磨粒分布隨機(jī)、形狀隨機(jī)的多顆磨粒工具三維模型，使用該三維模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金有限元仿真。對主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、超聲振幅和超聲頻率等加工參數(shù)對鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲磨削力的影響規(guī)律進(jìn)行預(yù)測，并通

3、過設(shè)計(jì)相同參數(shù)條件下的正交試驗(yàn)驗(yàn)證了有限元仿真模型的正確性。⑵基于量綱分析和正交試驗(yàn)相結(jié)合的方法建立了旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金工具磨損數(shù)學(xué)模型。使用該模型定量求解了旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金中工具磨損量與加工工藝參數(shù)和工具結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的非線性關(guān)系，并研究了加工參數(shù)與工具結(jié)構(gòu)參數(shù)對工具磨損量的影響規(guī)律，最后采用方差分析檢驗(yàn)了所建立的數(shù)學(xué)模型的有效性和顯著性。⑶使用Fortran語言對DEFORM-3D進(jìn)行二次開發(fā)，將不同磨損機(jī)理對應(yīng)的磨損計(jì)算模型編入D