鈦合金由于其優(yōu)異的材料性能,在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,在這些應(yīng)用中對鈦合金零件的精度要求越來越高,因此如何實(shí)現(xiàn)鈦合金零件高質(zhì)高效的光整加工成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。超聲輔助磁性磨料光整加工作為一種新型復(fù)合加工技術(shù),具有加工表面質(zhì)量、加工精度和效率高等特點(diǎn),在鈦合金光整加工方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值。在鈦合金超聲輔助磁性磨料光整加工中,切削力和材料去除速率是表征加工過程的重要參數(shù)。因此本文分別建立了鈦合金超聲輔助磁性磨料光整加工的切削力和材料去除模型,通過試驗(yàn)對模型進(jìn)行了驗(yàn)證,并研究了加工參數(shù)對切削力和材料去除規(guī)律的影響,主要研究工作和結(jié)論如下:(1)根據(jù)超聲輔助磁性磨料光整加工的加工特性,分析加工過程中磁性磨料與磁極工具的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,基于磁極工具的運(yùn)動(dòng)建立了磁性磨料的運(yùn)動(dòng)模型。通過宏觀力學(xué)與材料微觀力學(xué)相結(jié)合,研究了鈦合金在超聲沖擊作用下的彈性變形、塑性變形和彈性回彈三個(gè)變形階段,得到了每一個(gè)變形階段的臨界點(diǎn)以及臨界條件下金剛石磨粒壓入鈦合金工件的深度。(2)在假設(shè)所有參與光整加工的金剛石磨粒都是具有相同直徑的剛性球體等條件下,對加工過程中金剛石磨粒對鈦合金工件的切削力進(jìn)行分析,考慮超聲能量在磁性磨間傳遞的能量損失,引入能量傳遞效率系數(shù),建立了鈦合金超聲輔助磁性磨料光整加工切削力模型。開展鈦合金超聲輔助磁性磨料光整加工測力試驗(yàn),隨機(jī)抽取部分試驗(yàn)結(jié)果通過方差分析法求解出能量傳遞效率η =62.5,并利用剩余試驗(yàn)結(jié)果對建立的切削力模型進(jìn)行了驗(yàn)證,模型計(jì)算值與試驗(yàn)測量值的最大誤差為11%�；诖四Ｐ脱芯苛思庸�(shù)對切削力的影響,結(jié)果表明:隨著金剛石磨粒半徑、超聲振動(dòng)幅度和超聲振動(dòng)頻率的增大,切削力增大;隨著加工間隙增大,切削力減小。(3)基于鈦合金的塑性變形和塑性流動(dòng)是材料去除的唯一方式等假設(shè)和簡化條件下,考慮每個(gè)金剛石磨粒在加工過程中去除材料的概率,引入去除概率系數(shù),建立了鈦合金超聲輔助磁性磨料光整加工材料去除模型。開展鈦合金超聲輔助磁性磨料光整加工試驗(yàn),基于試驗(yàn)結(jié)果通過黃金分割法求得去除概率系數(shù)φ=1/60,并對材料去除率模型進(jìn)行驗(yàn)證,最大誤差為6.4%。利用此模型研究了加工參數(shù)對材料去除速率的影響,研究結(jié)果表明:主軸轉(zhuǎn)速增加材料去除速率提升;進(jìn)給速度增加材料去除速率下降;加工間隙增加材料去除速率下降。
【學(xué)位單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG580.6
【部分圖文】：

第一章緒論??第一章緒論??１．１引言??鈦合金作為２０世紀(jì)５０年代發(fā)展起來的重要結(jié)構(gòu)金屬合金，由于其耐熱性、強(qiáng)度、??塑性、初性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好己被廣泛應(yīng)用于航空、??航天、軍工、電子和汽車等領(lǐng)域，成為工業(yè)中的王牌合金Ｈｉ。鈦合金主要被用于制造汽??輪機(jī)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪、渦輪分子泵轉(zhuǎn)子及精密模具等復(fù)雜零部件，如圖１．１所示。??在這些典型的零件中，均需要對復(fù)雜曲面進(jìn)行光整加工，但由于鈦合金強(qiáng)度高、初性強(qiáng)、??粘性大、導(dǎo)熱性差，是典型的難加工合金材料，加工精度和表面質(zhì)量很難保證，且這類??零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在加工中易產(chǎn)生刀具千涉，特別是葉輪類零件，由于其加工面積大、??形狀復(fù)雜、壁薄，且具有很高的尺寸和形狀的精度要求＞５］。??

、，精度等特點(diǎn)，同時(shí)可以很好地與數(shù)控機(jī)床、加工中心和機(jī)動(dòng)化［１６］，適合于各種復(fù)雜曲面零件的光整加工。??助磁性磨料光整加工原理??磁性磨料光整加工是在傳統(tǒng)的磁性磨料光整加工中加入高圖１．２所示。加工時(shí)首先要選擇合適的加工間隙，將磁極工指定位置，并在磁極工具與工件之間加入磁性磨料，磁性磁感線的分布情況進(jìn)行排布，形成一個(gè)柔性碗狀的磁性磨后，機(jī)床主軸帶動(dòng)磁極工具，磁極工具帶動(dòng)磁性磨料刷以幅桿將超聲振動(dòng)傳遞給磁極工具，磁極工具傳遞給磁性磨以速度故旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且按照規(guī)定的加工軌跡進(jìn)行進(jìn)用下以速度Ｆｍ向工件表面運(yùn)動(dòng)。由于高頻超聲振動(dòng)的引入面進(jìn)行滑擦和微切削作用還增加了高頻高速撞擊作用，不斷壓，并增加單位時(shí)間內(nèi)與工件表層接觸的磁性磨料數(shù)量，提的塑性壓入深度，從而實(shí)現(xiàn)材料的高質(zhì)高效加工。??

１２？２０Ｎ，扭矩的變化范圍為２？１４Ｎｍ，相對性磨料光整加工法向力有所提高、扭矩有??所減小。蘆亞萍等［２１］針對硬度為ＨＲＣ２９的４５＃鋼進(jìn)行了兩種加工方式的對比試驗(yàn)，結(jié)??果表明超聲輔助磁性磨料光整加工的材料去除量在傳統(tǒng)磁性磨料光整加工的基礎(chǔ)上增??加了一個(gè)周期性變化的去除量，并通過試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)工件表面受到了磁性磨料的噴丸作??用，改變了工件表面的應(yīng)力狀態(tài)。陳燕等ｔ２２＿２３ｌ針對ＳＵＳ３０４不銹鋼進(jìn)行了超聲輔助磁性??磨料光整加工試驗(yàn)，結(jié)果表明與傳統(tǒng)的磁性磨料光整加工相比，加工效率提高了一倍，??并且得到了表面粗糙度〇．〇６ｐｍ得到加工表面。高國富等［％針對工程陶瓷進(jìn)行了傳統(tǒng)??磁性磨料光整加工與磁性磨料光整加工的正交對比試驗(yàn)，在相同試驗(yàn)參數(shù)下對比磁力研??磨與超聲輔助磁力研磨后表面粗糙度和表面粗糙度變化率，得出最優(yōu)試驗(yàn)參數(shù)。焦安源??等針對鈦合金錐孔進(jìn)行了傳統(tǒng)磁性磨料光整加工與超聲輔助磁性磨料光整加工對比??試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明與傳統(tǒng)的磁性磨料光整加工相比，超聲輔助磁性磨料光整加工的加??工效率明顯提高，材料去除率提高了?１．６倍，表面粗糙度下降率是傳統(tǒng)工藝的１．３倍。??楊海吉等［２６】針對ＴＣ４薄壁細(xì)長管內(nèi)表面進(jìn)行了傳統(tǒng)磁性磨料光整加工與超聲輔助磁性??磨料光整加工對比試驗(yàn)，結(jié)果表明與經(jīng)過傳統(tǒng)磁性磨料光整加工后的工件表面相比，施??加超聲振動(dòng)后的表面質(zhì)量明顯提高，粗糙度由１．２５ｐｍ下降到７？ａ?０．２５叫ｎ。??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2881464