[發(fā)明專利]一種鈦合金的高效低損傷磨削工藝

有效

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• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN113941961B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設計）人: 江慶紅;張璧;郭塞;王沛堯
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: B24D7/00
• 分類號: B24D7/00;B24D7/16
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權代理有限公司 11613
• 代理人: 齊勝杰;齊云

本發(fā)明涉及一種鈦合金的高效低損傷磨削工藝，其包括砂輪和鈦合金輪盤，砂輪為110?150mm直徑的CBN砂輪；所述CBN砂輪由超高速主軸帶動旋轉(zhuǎn)；鈦合金工件被固定在鈦合金輪盤的邊緣，鈦合金輪盤由工件軸帶動旋轉(zhuǎn)；磨削加工時，所述超高速主軸和工件軸為同向轉(zhuǎn)動，使得CBN砂輪邊緣相對鈦合金工件的線速度達到240m/s以上；控制調(diào)節(jié)CBN砂輪與鈦合金輪盤之間的距離以及鈦合金工件突出于鈦合金輪盤邊緣的高度，使磨削進給深度固定在小于3μm的范圍內(nèi)。本發(fā)明工藝在兼顧高效磨削的同時顯著減小亞表面損傷深度，實現(xiàn)對鈦合金工件的高效低損傷磨削，并保證生產(chǎn)工藝的安全可控性和磨削精密度。

技術領域

本發(fā)明涉及鈦合金加工技術領域，尤其涉及一種鈦合金的高效低損傷磨削工藝。

背景技術

鈦合金由于其比強度高、耐腐蝕性能好，高溫性能優(yōu)異等特點，廣泛運用于航空航天、汽車工業(yè)和國防工業(yè)等重要領域。然而由于其強度高、導熱系數(shù)低且化學活性高等特點，鈦合金精密加工難度較大。

傳統(tǒng)鈦合金的磨削加工磨削速度一般為幾十米每秒，磨削速度很少超過150m/s。在普通速度下的磨削加工過程中磨削溫度高、磨削力大、砂輪磨損和堵塞情況嚴重，從而導致磨削表面存在魚鱗狀的涂覆和裂紋等缺陷，亞表面損傷深度很大，甚至造成磨削表面燒傷，嚴重影響磨削表面的完整性。所以普通磨削甚至一般的高速磨削難以實現(xiàn)鈦合金的高效低損傷加工。鈦合金作為一種對應變率很敏感的材料，材料的脆性隨著加工應變率的提高而增加。因此，在超高速加工中，亞表面損傷深度隨著加工應變率的提高而減小，即亞表面損傷的分布表現(xiàn)出“趨膚效應”。

此外，現(xiàn)有技術公開一種鈦合金磨削工藝，其采用直徑超過400mm的大直徑砂輪在高速轉(zhuǎn)動下對鈦合金進行磨削加工，該砂輪直徑過大，不僅無法實現(xiàn)小切深的精密加工，同時該砂輪因尺寸過大而導致靜/動平衡性能差，加工過程安全系數(shù)低。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術問題

鑒于現(xiàn)有技術的上述缺點、不足，本發(fā)明提供一種鈦合金的高效低損傷磨削工藝，其采用直徑為110-150mm的小砂輪，控制小砂輪與鈦合金輪盤同向轉(zhuǎn)動對磨，相對線速度≥240m/s，控制磨削進給深度＜3μm，借此在兼顧高效磨削的同時兼顧顯著減小亞表面損傷深度，實現(xiàn)對鈦合金工件的高效低損傷磨削，并保證生產(chǎn)工藝的安全可控和精密度。本發(fā)明的工藝是對鈦合金工件精密加工的最后一道工序。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術方案包括：

提供一種鈦合金的高效低損傷磨削工藝，其包括砂輪和鈦合金輪盤，砂輪為110-150mm直徑的CBN砂輪；所述CBN砂輪由超高速主軸帶動旋轉(zhuǎn)；鈦合金工件被固定在鈦合金輪盤的邊緣，鈦合金輪盤由工件軸帶動旋轉(zhuǎn)；

磨削加工時，所述超高速主軸和工件軸為同向轉(zhuǎn)動，使得CBN砂輪邊緣相對鈦合金工件的線速度達到240m/s以上；控制調(diào)節(jié)CBN砂輪與鈦合金輪盤之間的距離以及鈦合金工件突出于鈦合金輪盤邊緣的高度，使磨削進給深度固定在不超過3μm的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述CBN砂輪直徑為118mm-120mm。小直徑的砂輪不僅具有更好的靜/動平衡性能，而且具有更高安全系數(shù)。砂輪直徑越大，能實現(xiàn)的最小切深也較大，不僅容易產(chǎn)生較大的亞表面損傷深度，同時還不利于控制加工精度，實現(xiàn)精密加工。

根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述CBN砂輪外邊緣的線速度為220m/s以上。此時，超高速主軸的轉(zhuǎn)速達到35,610rpm以上。

根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述鈦合金輪盤外邊緣的線速度為20m/s以上。

根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述鈦合金輪盤的直徑為190-200mm，優(yōu)選為190mm；所述鈦合金工件固定在所述鈦合金輪盤邊緣時，鈦合金工件突出于鈦合金輪盤的外邊緣3mm。此時，當鈦合金工件的線速度達到20m/s時，工件軸的轉(zhuǎn)速需達到2,000rpm。