引言
钛金属在地(di)壳(ke)中(zhong)比(bi)较丰(feng)富，储(chu)量超(chao)过铜(tong)、锌等(deng)常(chang)见金属。钛(tai)合金则是钛和(he)其他(ta)金(jin)属混(hun)合制成的合(he)金材(cai)料(liao)，具有(you)较(jiao)高的(de)强(qiang)度、耐(nai)热(re)性(xing)和(he)耐(nai)腐(fu)蚀性(xing)[1]。基(ji)于(yu)这(zhe)些优良特(te)性，钛合(he)金的(de)应(ying)用市(shi)场广阔，主(zhu)要(yao)集中在(zai)航空(kong)航天(tian)、生(sheng)物化学等领(ling)域。本文结(jie)合(he)相(xiang)关(guan)工(gong)作(zuo)经(jing)验，探讨了(le)钛合金(jin)材(cai)料(liao)特性(xing)和(he)磨削工艺。
1、钛(tai)合(he)金材料的特性
1.1优(you)点
（1）比强度大。和(he)钢(gang)材(cai)相(xiang)比，钛合金材(cai)料(liao)的强(qiang)度(du)相(xiang)当，但(dan)密度只(zhi)有钢材的(de)60%左(zuo)右，约为(wei)4.5g/cm3；弹性模(mo)量远(yuan)低于(yu)钢(gang)材(cai)，在(zai)1.078×105～1.176×105MPa[2-3]。也就是(shi)说，钛(tai)合金材料的强(qiang)度(du)和钢材(cai)类(lei)似(shi)，但(dan)自(zi)重小(xiao)、弹性(xing)好(hao)，方便(bian)运(yun)输吊(diao)装和(he)加(jia)工制(zhi)造。得(de)益(yi)于(yu)这(zhe)一特性，可(ke)制造出刚(gang)性(xing)好(hao)、质量(liang)轻的(de)零(ling)部(bu)件，例(li)如(ru)发动(dong)机(ji)构(gou)件、飞机骨(gu)架(jia)、起(qi)落(luo)架(jia)、
紧(jin)固(gu)件等(deng)。
（2）热(re)强度高(gao)。钛元素(su)的(de)熔点(dian)为1725℃，导热(re)系数为15.24W/（m·K），中等(deng)温度(du)下依然(ran)能保(bao)持良好的强度(du)。和(he)铝合(he)金相比(bi)，环境(jing)温(wen)度达到150℃强度(du)明(ming)显(xian)降低(di)，而(er)钛(tai)合金在(zai)450～500℃的(de)环(huan)境(jing)下，依然(ran)能(neng)达到一定(ding)强(qiang)度要(yao)求(qiu)。
（3）耐(nai)腐(fu)蚀(shi)性强。钛合金材料(liao)中(zhong)的(de)化(hua)学(xue)成分，和空(kong)气(qi)中(zhong)的(de)氮(dan)气、氧(yang)气发生化(hua)学反(fan)应，会(hui)在材(cai)料表(biao)面生(sheng)成保护(hu)层(ceng)，从(cong)而提高抗(kang)腐蚀性能[4]。针(zhen)对(dui)点蚀、酸蚀、应(ying)力腐(fu)蚀，具有(you)较强的抵抗(kang)力；针对(dui)强(qiang)酸(suan)和(he)有机物(wu)品，抗(kang)腐蚀性(xing)良好。
1.2缺(que)点(dian)
（1）高(gao)温(wen)加工(gong)性能(neng)差，当(dang)环(huan)境(jing)温(wen)度(du)超(chao)过(guo)一定(ding)限(xian)度(du)，此时钛合金材(cai)料(liao)的抗(kang)蠕(ru)变性变(bian)差(cha)，继(ji)而表现出(chu)脆(cui)性，不(bu)利(li)于(yu)材(cai)料加(jia)工(gong)。
（2）冷(leng)压加(jia)工(gong)困(kun)难(nan)，因(yin)为钛合(he)金材料(liao)的弹性模量(liang)小，冷(leng)压加工(gong)会出现(xian)较大的回(hui)弹(dan)现象(xiang)，继而产(chan)生(sheng)震动导(dao)致(zhi)无法成形。
（3）切(qie)削(xue)难(nan)度(du)大(da)，因(yin)导(dao)热性能(neng)较差，切(qie)削时(shi)不利(li)于(yu)散热(re)，切削(xue)时因(yin)温(wen)度升(sheng)高(gao)可能粘(zhan)附(fu)在切削工具上，不仅影响(xiang)切(qie)削(xue)质(zhi)量，还会损(sun)伤工(gong)具(ju)[5]。
（4）精(jing)炼(lian)、熔融(rong)和(he)铸(zhu)造技术与(yu)传统(tong)的合(he)金(jin)不同，导(dao)致钛(tai)合(he)金(jin)价(jia)格昂(ang)贵，当(dang)前在(zai)民生用(yong)品领域应(ying)用(yong)较(jiao)少。
2、钛合(he)金材(cai)料(liao)磨(mo)削的特(te)点、注(zhu)意事(shi)项和(he)工(gong)艺(yi)优化(hua)
2.1磨削特点(dian)
基于钛合(he)金(jin)材(cai)料的特性，磨(mo)削时具(ju)有(you)以下(xia)5大特(te)点。
（1）变形(xing)系数小。对(dui)钛合(he)金材料磨削时，变形(xing)系数≤1，由(you)于(yu)磨削路程增(zeng)加，刀(dao)具磨损(sun)的速度(du)加快(kuai)。
（2）磨削(xue)温度高。钛合(he)金(jin)的导(dao)热系(xi)数(shu)小，只有45号钢的(de)1/7～1/5，磨(mo)削(xue)过程中(zhong)产生(sheng)的(de)热量(liang)无(wu)法及时散(san)发(fa)，热(re)量累积(ji)在材(cai)料(liao)本(ben)身，尤(you)其(qi)是磨(mo)削区(qu)，超(chao)过(guo)承(cheng)受(shou)的(de)温(wen)度(du)范(fan)围(wei)就(jiu)会烧(shao)伤工件，合(he)金(jin)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)也(ye)出现(xian)损(sun)坏(huai)。
（3）单位(wei)面(mian)积切削(xue)力(li)大(da)。切(qie)削(xue)时(shi)，钛(tai)合(he)金(jin)材(cai)料和(he)前刀(dao)面的(de)接触(chu)较短，单位(wei)面(mian)积上(shang)的(de)切(qie)削力大，可能出现崩刃(ren)现象[6]。另外(wai)，钛(tai)合金(jin)的(de)弹(dan)性模(mo)量小，虽(sui)然整(zheng)个(ge)磨(mo)削(xue)时间不长(zhang)，但高(gao)温(wen)作(zuo)用明(ming)显(xian)，温(wen)度可达(da)到(dao)1000℃以上，造成钛(tai)合(he)金变形(xing)、弹性振动，影响(xiang)加工(gong)精度(du)。
（4）存在(zai)冷硬(ying)现象。钛(tai)元素(su)的(de)化学(xue)活性强(qiang)，磨(mo)削(xue)产(chan)生(sheng)的(de)高温(wen)环境下，钛合(he)金(jin)材料表(biao)皮(pi)发(fa)生化学(xue)反(fan)应(ying)，不(bu)仅(jin)合(he)金(jin)弹(dan)性(xing)降(jiang)低，而(er)且表面(mian)硬(ying)化(hua)，加(jia)工过(guo)程(cheng)更加(jia)复杂(za)，会降(jiang)低(di)零件(jian)的抗疲(pi)劳强度(du)。
（5）刀(dao)具(ju)易粘接磨(mo)损。砂(sha)轮(lun)和钛合(he)金材料(liao)在接触(chu)过(guo)程中，摩(mo)擦引起(qi)高温(wen)，会(hui)导致钛合金发(fa)生变形(xing)，粘(zhan)附(fu)在(zai)砂轮(lun)上(shang)或(huo)磨粒脱落(luo)，造(zao)成砂(sha)轮(lun)损(sun)坏。磨削时(shi)产(chan)生(sheng)的(de)热量(liang)，容(rong)易烧伤工件，刀具(ju)的更换频(pin)率提高(gao)[7]。
以绿(lv)碳化硅砂(sha)轮磨削(xue)钛(tai)合(he)金(jin)为(wei)例(li)，碳(tan)化硅会(hui)和氧气发生(sheng)化学(xue)反应(ying)：SiC+O2→SiO2+C-768696.48J。反应(ying)速(su)度快，会释放大量(liang)能量，不(bu)仅导致(zhi)砂轮表面的(de)材料腐(fu)蚀、剥(bo)落(luo)，
还可能(neng)造成(cheng)零(ling)件(jian)表(biao)面烧伤。
2.2注意(yi)事(shi)项(xiang)
考虑到(dao)钛合金(jin)材(cai)料(liao)的磨削(xue)特(te)点，磨(mo)削(xue)时(shi)注(zhu)意(yi)事(shi)项总(zong)结如下(xia)：（1）因为弹(dan)性模量小(xiao)，加工(gong)时(shi)夹(jia)紧(jin)、受力易造成(cheng)变形，会影响加(jia)工精(jing)度，因(yin)此使(shi)用(yong)工(gong)件夹(jia)紧(jin)时，应(ying)合(he)理控(kong)制(zhi)紧(jin)固(gu)力(li)，必(bi)要(yao)时(shi)使用支承(cheng)装置(zhi)进(jin)行辅(fu)助固(gu)定(ding)。（2）切(qie)削(xue)过(guo)程(cheng)中，如(ru)果使(shi)用的切(qie)削液(ye)中含(han)有(you)氢(qing)，高温状(zhuang)态(tai)下(xia)会(hui)释(shi)放(fang)出氢(qing)气(qi)，和钛元素(su)反(fan)应(ying)后导(dao)致(zhi)表(biao)层变脆，或(huo)者(zhe)高温(wen)下应(ying)力(li)腐蚀而(er)开裂(lie)[8]。（3）如(ru)果使(shi)用(yong)氯化(hua)物(wu)，磨削(xue)过程中(zhong)会挥发有(you)毒气体，提(ti)示加工人(ren)员采(cai)取(qu)安(an)全(quan)防(fang)护(hu)措施(shi)；加工(gong)后清(qing)洗(xi)零部(bu)件(jian)时(shi)，应(ying)使用不含(han)有氯的(de)清(qing)洗(xi)剂。（4）选择工具(ju)、夹(jia)具时(shi)，不(bu)能使用(yong)含(han)有(you)铅或(huo)锌的(de)合(he)金(jin)，而且(qie)要保(bao)证(zheng)工(gong)具、夹(jia)具洁净，不能(neng)存在(zai)油(you)脂污染(ran)。（5）微量切(qie)削(xue)钛合(he)金(jin)时(shi)，切下(xia)的细小碎(sui)屑(xie)可能(neng)燃(ran)烧，为了避免燃烧发(fa)生(sheng)，应及(ji)时清(qing)理机(ji)床(chuang)上(shang)的(de)切削，及时更换刀(dao)具(ju)，或者(zhe)调(diao)整(zheng)切(qie)削速(su)度(du)。一旦(dan)燃烧(shao)，使(shi)用(yong)滑(hua)石(shi)粉(fen)、干(gan)粉(fen)灭火(huo)器扑(pu)灭(mie)。
2.3工(gong)艺优化
（1）合理选(xuan)择(ze)刀(dao)具。对钛(tai)合金材料(liao)进(jin)行磨削(xue)加(jia)工时(shi)，合理(li)选(xuan)择(ze)刀具(ju)是(shi)第一(yi)步，应该(gai)从(cong)钛合(he)金(jin)的(de)材(cai)料特(te)性(xing)、刀具(ju)的材(cai)质(zhi)特(te)征两个(ge)方(fang)面进(jin)行(xing)考(kao)虑。合(he)适的(de)刀具(ju)配合(he)科学(xue)的(de)方(fang)法，才(cai)能(neng)提(ti)高加工精度质量(liang)。结合(he)生(sheng)产(chan)实践，常用的(de)刀(dao)具(ju)材(cai)质有(you)：硬(ying)质(zhi)合(he)金(jin)、高(gao)速(su)钢、聚(ju)晶(jing)金刚石、立(li)方氮(dan)化(hua)硼等。
其(qi)中(zhong)，立(li)方(fang)氮化硼(peng)不仅硬度高(gao)，而且可(ke)以(yi)耐高(gao)热(re)，在不(bu)少企业(ye)中应(ying)用(yong)；聚晶金(jin)刚石的使(shi)用，能适应(ying)钛(tai)合(he)金在磨削(xue)时(shi)高热、高(gao)速(su)的要(yao)求(qiu)，其稳定性较(jiao)好，目(mu)前也广泛(fan)应用(yong)；涂(tu)层刀(dao)具的优点，是抗(kang)氧化性(xing)、抗(kang)粘(zhan)连(lian)性(xing)较(jiao)好(hao)，能(neng)在(zai)复(fu)杂条(tiao)件下(xia)加工，具有良好的(de)发(fa)展(zhan)前景(jing)[9-10]。
（2）改善(shan)磨削条(tiao)件(jian)。对(dui)钛合金(jin)磨削(xue)加(jia)工时，应改(gai)善磨(mo)削条(tiao)件，对机(ji)械加(jia)工(gong)系统(tong)进(jin)行(xing)优化(hua)。实(shi)际加工(gong)时(shi)，加(jia)工人(ren)员(yuan)应(ying)调整机(ji)床(chuang)结构的(de)参(can)数(shu)，确保(bao)主轴(zhou)零(ling)部件平稳运行，提高(gao)产品(pin)加工标(biao)准(zhun)。此(ci)外，刀具不(bu)能长(zhang)时(shi)间使用(yong)，应(ying)掌握刀具的损(sun)耗(hao)特征(zheng)，定(ding)期(qi)更换刀具(ju)[11]。以(yi)磨削(xue)深度和砂轮速度(du)为(wei)例(li)，可通(tong)过(guo)试验(yan)确定减少(shao)砂轮(lun)粘(zhan)附(fu)磨(mo)损(sun)的(de)磨(mo)削(xue)参(can)数(shu)。
使用(yong)能谱分(fen)析(xi)仪对磨削(xue)后(hou)的(de)砂轮进(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，计(ji)算钛合金(jin)相(xiang)对砂(sha)轮(lun)的特(te)有成分Al、砂(sha)轮(lun)中的成分(fen)Si比(bi)例(li)，从(cong)而确定砂(sha)轮(lun)的(de)粘(zhan)附率。切入式(shi)磨削(xue)，磨(mo)削(xue)深度(du)就是(shi)工(gong)件(jian)转(zhuan)一周时(shi)，相(xiang)对(dui)于(yu)砂轮的径向(xiang)移(yi)动距离。在(zai)无心磨床(chuang)上(shang)，工件(jian)速(su)度Vw和(he)导(dao)轮线(xian)速度Vc相(xiang)等，即Vw=Vc，这两(liang)者(zhe)的计算方(fang)法(fa)是：
工(gong)件(jian)转速nw和转一(yi)周(zhou)需(xu)要的(de)时间(jian)tw，计算(suan)方(fang)法(fa)是(shi)：
工(gong)件(jian)转(zhuan)一周(zhou)，相(xiang)对(dui)砂(sha)轮的(de)进(jin)给量(liang)fr，计算(suan)方法是：
因(yin)此(ci)，磨(mo)削(xue)深(shen)度(du)计(ji)算方(fang)法是：
使用(yong)GC60KV砂(sha)轮(lun)磨削(xue)TC4材料(liao)，当工件(jian)速度(du)为(wei)2.5m/s，磨削(xue)距离为100mm时，通(tong)过试验得(de)到(dao)砂轮(lun)粘(zhan)附(fu)率(lv)见(jian)表1。分(fen)析可(ke)知：对(dui)TC4材料磨削(xue)时(shi)，最(zui)佳磨削深(shen)度为(wei)0.05～0.1mm，最(zui)佳砂轮(lun)速度为25m/s，此时(shi)砂(sha)轮(lun)粘附(fu)率(lv)最小。
（3）控制(zhi)切(qie)削范围(wei)。钛(tai)合(he)金(jin)材(cai)料切(qie)削时(shi)，控制(zhi)切削(xue)范围(wei)需(xu)要注意以(yi)下(xia)几点(dian)：首(shou)先(xian)控制好(hao)切削速度(du)，不仅(jin)影(ying)响刀(dao)具的(de)切(qie)削(xue)强(qiang)度，也关(guan)系(xi)到(dao)刀(dao)刃的使(shi)用(yong)寿(shou)命。其次控(kong)制好(hao)切削深度，一(yi)般来(lai)说(shuo)切削(xue)深度不(bu)能太(tai)浅(qian)。加工(gong)作业中(zhong)，适(shi)当减慢切削速度(du)，并增(zeng)加切(qie)削(xue)深(shen)度，有助(zhu)于(yu)提(ti)高(gao)切削质(zhi)量。
（4）改(gai)造(zao)冷却(que)方(fang)式(shi)
针(zhen)对(dui)当(dang)前冷却(que)润(run)滑(hua)系统(tong)的(de)缺(que)陷(xian)，我(wo)们(men)通过技术改造(zao)研发(fa)出一(yi)套(tao)新型的冷却润滑系统(tong)，改(gai)造要点(dian)是(shi)：①在主(zhu)喷嘴的基础上，加装(zhuang)一(yi)个(ge)辅(fu)助(zhu)喷嘴(zui)，能隔离(li)回(hui)转气(qi)流(liu)；②在(zai)砂轮(lun)对应方向(xiang)上(shang)，加装一(yi)个(ge)高(gao)压(ya)喷嘴(zui)，用于(yu)清洗(xi)工件(jian)。改(gai)造(zao)后，能(neng)防止钛(tai)合(he)金(jin)工件的(de)废屑积聚(ju)在(zai)砂(sha)轮(lun)表面。为了确保(bao)液体(ti)供应(ying)，我(wo)们对供(gong)液压力、流量(liang)、喷嘴结(jie)构及尺(chi)寸(cun)等(deng)指标(biao)进(jin)行优(you)化(hua)，配合高(gao)效(xiao)率的吸风(feng)排风(feng)装置，防(fang)止油(you)雾(wu)喷溅。
以GC60KV砂(sha)轮(lun)磨(mo)削(xue)TC4材料为(wei)例(li)，对(dui)比(bi)改造后的冷(leng)却(que)效(xiao)果(guo)见(jian)表2。分析可(ke)知(zhi)：增(zeng)加(jia)辅助喷(pen)嘴(zui)和清洗喷(pen)嘴(zui)，能减轻(qing)砂轮(lun)磨(mo)损，防(fang)止零件表面(mian)烧(shao)伤，并(bing)且有助于提高零件(jian)的圆(yuan)度(du)指标。
3、无心(xin)磨削技(ji)术(shu)在钛(tai)合金材料(liao)加工(gong)中的(de)应(ying)用
3.1无心磨削(xue)特点
磨削(xue)工艺中(zhong)，无(wu)心(xin)磨(mo)削(xue)是(shi)一(yi)种(zhong)特殊(shu)类型(xing)，工件在(zai)无(wu)心(xin)磨(mo)床上(shang)，只(zhi)有磨(mo)削(xue)点(dian)被(bei)磨(mo)削(xue)，而支(zhi)承点(dian)没有(you)被(bei)磨(mo)削，工(gong)件本(ben)身(shen)会(hui)不断(duan)变(bian)化。钛合(he)金采用无(wu)心磨(mo)削(xue)技(ji)术(shu)，因(yin)工(gong)件中(zhong)心(xin)没(mei)有(you)定位，容(rong)易(yi)造成磨(mo)削外(wai)圆不(bu)圆(yuan)的(de)问(wen)题。因此，企业(ye)和(he)加工人员关注(zhu)的(de)重点(dian)，是(shi)工件如何被(bei)磨(mo)圆。
3.2无(wu)心磨(mo)削(xue)成(cheng)圆理(li)论
无(wu)心(xin)磨(mo)削(xue)时，钛合(he)金工件的被磨(mo)削(xue)表(biao)面、定(ding)位(wei)表面(mian)，都(dou)是(shi)工(gong)件(jian)表面。第1圈，工件(jian)原始表(biao)面(mian)误差为Δ0，和导轮、托(tuo)板接触(chu)时的定位误差(cha)为(wei)ΔF，这(zhe)两者(zhe)联(lian)合(he)作(zuo)用并(bing)反(fan)映(ying)到(dao)磨(mo)削点上，工(gong)件(jian)表(biao)面磨削(xue)后的加(jia)工(gong)误(wu)差就是(shi)Δ1。第(di)2圈，以(yi)上(shang)误(wu)差(cha)再次(ci)出现(xian)，最终(zhong)形(xing)成(cheng)加工误差(cha)Δ2。以此类推，随着(zhe)磨削(xue)进(jin)行，工件转(zhuan)过(guo)第m圈(quan)，加工误差(cha)就是(shi)Δm。而且(qie)，这(zhe)些加(jia)工(gong)误(wu)差(cha)的(de)关(guan)系见(jian)式5。
Δm＜Δ(m-1)＜…＜Δ2＜Δ1＜Δ0（5）
也(ye)就(jiu)是(shi)说(shuo)，无心磨削(xue)过(guo)程中，钛(tai)合金工件会(hui)越磨越圆(yuan)，加(jia)工误差(cha)也(ye)会(hui)越来(lai)越(yue)小。然而，这(zhe)一(yi)结(jie)论是(shi)在(zai)理想状态(tai)下(xia)，实际(ji)上(shang)工件(jian)表面(mian)并(bing)不(bu)光(guang)滑(hua)，微(wei)观上(shang)看是凹凸起伏(fu)的，要想(xiang)使工(gong)件(jian)磨(mo)圆，就(jiu)要多(duo)磨凸起处(chu)，不磨(mo)或少(shao)磨(mo)低凹处(chu)，才能提高磨削精(jing)度。工件(jian)存在原始(shi)表面误差，定位(wei)时发生位移是(shi)定位误差(cha)，这两(liang)者(zhe)之和就(jiu)是(shi)合成误(wu)差。为了(le)减少合成误差(cha)，采取的(de)措施(shi)包括：
第(di)一(yi)，提(ti)高磨(mo)削前(qian)半成品的外圆质量(liang)。对(dui)比数控(kong)车(che)床和(he)六(liu)角车(che)床(chuang)对半(ban)成(cheng)品进(jin)行加(jia)工(gong)，前者(zhe)加工(gong)后(hou)的(de)圆度(du)误(wu)差更(geng)小，仅有(you)0.007～0.008mm；而(er)后者因(yin)加(jia)工精度低(di)，圆(yuan)度(du)误(wu)差(cha)达到(dao)0.01～0.02mm。因(yin)此，半(ban)成品(pin)在磨削(xue)前，首先减(jian)小(xiao)原(yuan)始(shi)误(wu)差，就能减(jian)小磨削(xue)后(hou)的圆度(du)误(wu)差(cha)。
第二(er)，提(ti)高托(tuo)板(ban)的制(zhi)造质量。托板的平面(mian)度越高，定位(wei)误(wu)差越(yue)小(xiao)，零件(jian)加(jia)工的(de)圆(yuan)度(du)误差越(yue)小。试验数(shu)据显(xian)示(shi)：托(tuo)板支撑斜面(mian)的(de)平面度，从(cong)0.002mm变为0.0004mm，工件表(biao)面(mian)的(de)粗(cu)糙度从(cong)Ra1.6提(ti)升(sheng)至Ra0.8。另(ling)外(wai)，也(ye)可以在(zai)托板支撑(cheng)面上(shang)，使用(yong)镶(xiang)嵌式(shi)的硬质(zhi)合(he)金(jin)，提(ti)高(gao)托(tuo)板(ban)的(de)耐磨(mo)性，减小(xiao)磨(mo)损(sun)引(yin)起(qi)的定(ding)位误(wu)差(cha)。
第三(san)，清(qing)理砂轮(lun)表(biao)面的(de)残留物(wu)。使用高压(ya)清洗装(zhuang)置(zhi)，对砂轮表(biao)面(mian)的粘(zhan)附(fu)物进(jin)行及时(shi)清洗，有助(zhu)于减小(xiao)定位(wei)误(wu)差。
一方(fang)面合理(li)选择砂(sha)轮参数，优化(hua)设(she)备(bei)的冷(leng)却(que)润滑(hua)系统；另(ling)一方面(mian)可增(zeng)加驱(qu)动(dong)器，促使无(wu)心(xin)磨床对砂轮(lun)进行(xing)自动(dong)修(xiu)整，去(qu)除(chu)砂轮(lun)表面(mian)的(de)粘(zhan)附物，对(dui)误(wu)差(cha)进行(xing)自(zi)动补偿[12]。
3.3应(ying)用(yong)成(cheng)果
以某钛合(he)金(jin)材(cai)料(liao)为例，是D型螺栓(shuan)材料(liao)，牌号为TC4，原形(xing)态(tai)是棒(bang)料(liao)，加工工艺流(liu)程(cheng)是：热处(chu)理(li)→加工(gong)外(wai)形→加(jia)工(gong)平端面(mian)及(ji)倒角(jiao)→铣(xi)扁(bian)→滚压(ya)螺(luo)纹(wen)→去毛(mao)刺(ci)→磨(mo)外圆。在磨外圆(yuan)环(huan)节(jie)，采(cai)用无(wu)心(xin)磨削(xue)工(gong)艺，要求圆(yuan)度(du)达到0.004mm，表(biao)面粗(cu)糙(cao)度(du)为(wei)0.8。
砂(sha)轮和(he)磨削参数确定如(ru)下(xia)：①砂轮(lun)选用绿碳化硅(gui)材料(liao)，粒(li)度(du)为(wei)60粒，硬度(du)选(xuan)择K级(ji)，砂轮代(dai)号(hao)为(wei)GC60KV。②砂(sha)轮规格：外径455mm，宽度(du)80mm，孔(kong)径228.6mm。③砂
轮速度为25m/s，转速为1050r/min。④进(jin)给(gei)量粗(cu)磨(mo)时为(wei)0.02mm/str，精(jing)磨(mo)时为0.001mm/str。⑤磨削余(yu)量粗(cu)磨时(shi)为(wei)0.15mm，精(jing)磨时为0.05mm，将圆(yuan)度误差控制(zhi)在0.01mm以(yi)内(nei)。⑥无心磨床型(xing)号是CM100-D，设备主轴(zhou)为(wei)高(gao)精(jing)度(du)的(de)极限(xian)间(jian)隙(xi)滚动(dong)轴承，并(bing)且配(pei)置(zhi)清洗(xi)装(zhuang)置。⑦砂轮(lun)自动修整、自(zi)动(dong)进给补(bu)偿、自(zi)动上下料，经过(guo)编程(cheng)实(shi)现。
常规(gui)加工作业(ye)时(shi)，使(shi)用(yong)白刚玉砂轮(lun)磨削，砂轮磨(mo)损严(yan)重，而(er)且加工(gong)效率(lv)低，批量加工时还易造(zao)成(cheng)工件(jian)烧伤(shang)现(xian)象，烧伤(shang)率(lv)为15%；圆(yuan)度要(yao)求(qiu)合(he)格(ge)率仅(jin)为50%～80%。通(tong)过优化砂轮(lun)参数，控(kong)制(zhi)磨(mo)削(xue)用(yong)量(liang)，重新(xin)对(dui)设(she)备(bei)进(jin)行编程，结(jie)果(guo)显示工(gong)件加工(gong)后圆(yuan)度合(he)格(ge)率(lv)为(wei)98%，不(bu)仅满足(zu)圆(yuan)度(du)要求(qiu)，而(er)且表(biao)面没有烧伤现(xian)象，可(ke)见(jian)优(you)化(hua)工(gong)艺后的成果显著，见表2。
4、结(jie)语(yu)
综上所(suo)述，钛(tai)合金材(cai)料(liao)刚度(du)强(qiang)度大(da)、热强(qiang)度高(gao)、耐(nai)腐蚀性强(qiang)，具有(you)广阔(kuo)的(de)应用(yong)市(shi)场(chang)。结(jie)合钛(tai)合金(jin)材料的(de)磨(mo)削特(te)点(dian)和(he)注(zhu)意事项(xiang)，合(he)理选择(ze)刀具(ju)，改善磨削条件，控制切(qie)削范围(wei)，能提(ti)高磨(mo)削精度(du)和质(zhi)量(liang)。本(ben)文以(yi)无心(xin)磨削(xue)工艺为例(li)，工(gong)艺改进(jin)后(hou)不仅(jin)满(man)足(zu)圆(yuan)度(du)要求，而且表面(mian)没有烧伤(shang)现象，是一种(zhong)安(an)全可(ke)行(xing)的磨削(xue)工艺，具有较高的(de)推(tui)广(guang)价值。在未来(lai)，随着钛合金(jin)材料的应用范(fan)围更加(jia)广(guang)泛，为(wei)了(le)保(bao)证材料(liao)特(te)性(xing)，对(dui)于(yu)加(jia)工环节提出(chu)更高要(yao)求。对钛合(he)金(jin)材料进(jin)行磨(mo)削(xue)加(jia)工(gong)时，只(zhi)有不(bu)断改进工(gong)艺，优化(hua)设备仪(yi)器(qi)，加强质量(liang)管理(li)，才能获得高精度(du)、高性(xing)能(neng)的(de)钛合金工件，为后续生产(chan)制造(zao)打(da)下(xia)坚(jian)实基础。
【参(can)考文(wen)献】
[1]黄(huang)云(yun)，刘(liu)帅(shuai)，黄涛，等.钛(tai)合金(jin)材(cai)料(liao)砂(sha)带磨削表面残余应(ying)力形(xing)成模型及(ji)其(qi)实(shi)验(yan)研究[J].表(biao)面技(ji)术，2020，49(4)：30-37.
[2]连美(mei)娟(juan)，王(wang)吉(ji)芳.基(ji)于有限(xian)元法的(de)钛合金(jin)材(cai)料磨削(xue)热分析(xi)[J].北京(jing)信息科技(ji)大学(xue)学(xue)报(自然科学版(ban))，2020，35(1)：54-57.
[3]刘智，孙桓(huan)五(wu)，侯治(zhi)秀(xiu)，等.液体磁(ci)性磨(mo)具光整加(jia)工(gong)TC4钛(tai)合金(jin)的(de)试验(yan)研(yan)究(jiu)[J].现(xian)代制造工(gong)程，2020(1)：29-34.
[4]吴进(jin)进(jin).钛合(he)金材(cai)料的机(ji)械加(jia)工工(gong)艺(yi)分析(xi)[J].南方(fang)农(nong)机(ji)，2019，50(10)：256.
[5]徐(xu)吉存，陈洪军(jun)，曹(cao)文(wen)智(zhi)，等(deng).钛(tai)合(he)金(jin)材料(liao)高(gao)效高速(su)加(jia)工(gong)机(ji)床应用现(xian)状及发展趋(qu)势[J].金属(shu)加工(冷加(jia)工)，2018(5)：61-63.
[6]于振(zhen)涛(tao)，余森，程(cheng)军，等.新型医(yi)用(yong)钛(tai)合(he)金材料的(de)研(yan)发和应用现状[J].金属(shu)学报(bao)，2017，53(10)：1238-1264.
[7]席(xi)明(ming)哲(zhe)，吕(lv)超，吴(wu)贞(zhen)号(hao)，等.连(lian)续(xu)点(dian)式(shi)锻(duan)压(ya)激光快速成(cheng)形TC11钛(tai)合金的组织和力学(xue)性能[J].金(jin)属(shu)学(xue)报(bao)，2017，53(9)：1065-1074.
[8]李(li)卫(wei)，严(yan)世榕(rong)，张(zhang)乐(le).表(biao)面(mian)喷(pen)丸强化处理对TC11钛(tai)合金疲(pi)劳性能(neng)的(de)影响(xiang)[J].表(biao)面技(ji)术，2017，46(3)：172-176.
[9]范(fan)迎(ying)九(jiu).浅谈(tan)钛合金(jin)弱(ruo)刚性零(ling)件的数控(kong)铣削技(ji)术[C]//第十四届中国标准(zhun)化论(lun)坛(tan)论(lun)文集.海口，2017：1157-1162.
[10]杜红春，张(zhang)祺(qi).钛合金(jin)切(qie)削(xue)加(jia)工参(can)数(shu)优(you)化数(shu)学模(mo)型及工艺(yi)参数(shu)分(fen)析研(yan)究(jiu)[J].机电工(gong)程(cheng)，2020，37(11)：1280-1287.
[11]庞(pang)记(ji)明，赵军，李安海，等(deng).钛(tai)合金加(jia)工(gong)表面(mian)晶体(ti)塑性(xing)模拟(ni)和(he)分(fen)析(xi)[J].机(ji)械设计与(yu)制(zhi)造(zao)，2018(4)：159-161.
[12]李(li)卓梁(liang)，丁桦(hua)，李继忠.钛及(ji)钛(tai)合金(jin)剧烈(lie)塑性(xing)变(bian)形的研(yan)究进(jin)展(zhan)[J].航(hang)空制造(zao)技术，2013，56(16)：139-142.
作(zuo)者简(jian)介：杨蒙（1992-），女，陕(shan)西商(shang)洛(luo)，硕士，助理(li)工程师(shi)
研(yan)究方(fang)向(xiang)：钛(tai)合(he)金(jin)成(cheng)分、组织、性能。
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