钛合金高效砂带磨削实验研究

论文摘要

钛合金以其比强度高、耐热性好、耐腐蚀性强等优良物理化学特性,已广泛应用于航空航天、化工、海洋工程等领域。同时,钛合金的热导率低、弹性模量小、化学活性高,也是一种典型的难加工材料。砂带磨削作为一种磨削和抛光相结合的新工艺,其高效、冷态等特点可解决钛合金加工中存在的表面烧伤、加工效率低、砂轮堵塞等问题,势必成为一种高效的钛合金加工工艺。本文将砂带磨削应用于钛合金加工,研制了钛合金砂带磨削装置,从加工效率、切削力、表面完整性和工具成本四个方面将砂带磨削与铣削进行对比,主要的研究工作包括以下几个方面:(1)对加工效率进行了对比研究,表明砂带磨削的加工效率远超过铣削,在不严重影响砂带寿命的前提下,可达到铣削的10倍;(2)对磨削力进行了测量分析,表明相同材料去除率条件下,砂带磨削力远小于铣削力,砂带磨削在钛合金薄壁件加工方面有广阔的应用前景;(3)对工具的成本进行了对比,发现在较为优化的用量条件下,砂带磨削的工具成本为铣削的2～4倍;(4)在同样无冷却和同效率的条件下,砂带磨削和铣削加工出的表面粗糙度均为Ra<1.6μm,而前者的工件表层组织和显微硬度无明显变化,后者有50μm的变质层。(5)为寻找提高砂带寿命的方法,分析了砂带磨损的过程和机理。在保证加工效率的前提下,提出了适用于实际工业生产的高效高质量的稳定优化的钛合金砂带磨削用量条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钛合金及其铣削加工性
• 1.1.1 钛合金的主要物理力学性能
• 1.1.2 钛合金的铣削加工性
• 1.2 钛合金的砂带磨削
• 1.2.1 砂带磨削原理及特点
• 1.2.2 钛合金砂带磨削的研究现状
• 1.3 钛合金以磨代铣高效加工的研究构想
• 1.4 本文拟开展的主要研究工作
• 第二章 砂带磨削装置的研制
• 2.1 总体设计思路
• 2.2 传动计算
• 2.2.1 驱动轮直径的确定
• 2.2.2 接触轮和张紧轮直径的确定
• 2.2.3 砂带周长的确定
• 2.2.4 带轮包角核算
• 2.3 驱动机构的设计
• 2.3.1 电机选择
• 2.3.2 调速方式的选定
• 2.3.3 驱动轮结构设计
• 2.4 张紧机构的设计
• 2.5 接触轮的设计
• 2.6 排屑吸尘装置的选定
• 2.7 砂带磨削装置的安装
• 2.8 本章小结
• 第三章 钛合金砂带磨削与铣削加工性的对比研究
• 3.1 砂带的选定
• 3.1.1 砂带选择要求
• 3.1.2 耐用度对比试验
• 3.2 铣削用量的确定
• 3.3 砂带磨削与铣削材料去除率的对比
• 3.4 磨削力与铣削力的对比
• 3.4.1 试验条件
• 3.4.2 砂带磨削力分析
• 3.4.3 铣削力与磨削力的对比
• 3.5 砂带磨削与铣削表面完整性的对比
• 3.6 工具寿命和成本的比较
• 3.7 本章小结
• 第四章 钛合金砂带磨削工艺的优化
• 4.1 砂带磨损过程的研究
• 4.1.1 砂带磨损过程的跟踪
• 4.1.2 磨粒排布等高性评价
• 4.1.3 磨粒磨损的量化
• 4.1.4 砂带磨削钛合金磨粒磨损的机理
• 4.2 砂带耐用度
• 4.2.1 磨削用量对耐用度的影响
• 4.2.2 冷却条件对耐用度的影响
• 4.3 加工效率
• 4.4 表面质量
• 4.5 钛合金砂带磨削的优化用量
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的主要论文