高温合金和钛合金材料的橡胶轮数控抛光试验.pdf

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1、高温合金和钛合金材料的橡胶轮数控抛光试验米ExperimentofRubberWheelCNCPolishingforSuperalloyandTitaniumAlloy北京航空航天大学机械工程及自动化学院陈宇飞崔伟李勋陈志同李秀琴[摘要】提出一种针对高温合金和钛合金的橡胶轮抛光工艺，采用数控机床控制含有磨料的橡胶轮对工件进行抛光。通过具体数控抛光试验，测量采用不同加．-I"-参数条件下工件表面粗糙度和去除深度，得到适合于高温合金和钛合金抛光加工的参数及条件，使表面粗糙度小于0．2bm，可满足航空航天领域高温合金和钛合金工件表面要求。关键词：抛光橡胶轮高温合金钛合金

2、【ABSTRACTlHand—polishingprocessisthemainpolishingprocessforthesuperalloyandtitaniumalloy．Thisarticleputsforwardapolishingprocessforsuperalloyandtitaniumalloys．TherubberwheelscontainingabrasivepolishtheworkpiececontrolledbyCNCmachines．Wedesignseveralexperimentsusingdifferentparametersan

3、dthenmeasurethesurfaceroughnessandremovaldepthoftheworkpiece；Finally，getsuitablepolishingparametersforsuperalloyandtitaniumalloy,thesurfaceroughnessofwhichissmallerthan0．2um．Itcanmeettherequirementsofthesurfaceroughnessintheaerospaceindustry．Keywords：PolishingRubberwheelsSuperal-loyTit

4、aniumalloyDoI：10．16080／j．issnl671—833x．2015．S2．146随着航空航天工业的发展，高温合金材料和钛合金类材料的加工越来越成为加工行业的重点及难点[1-2]。现代航空器、航天器中发动机的关键部件如叶片、整体叶轮等零件大部分采用这两种材料制造。但高温合金导热性差、易产生加工硬化，钛合金导热系数低、化学活性高、弹性模量小[3-51。这些材料特性使得其加工难度很大，一直为制造业中的难点。目前对高温合金和钛合金材料的抛光加工主要由工人手工完成，抛光加工是一个复杂的作业过程，有许多因素影响抛光加工效果[6-8]o手工抛光车间的工作环境恶

5、劣，产生的微小颗粒也危害工人的健康；同时人工抛光效率低，对工人的依赖程度较大，抛光过程中抛光操作者通过触觉、力觉和视觉实时人为地感知抛光程+中航工业集团公司2013年预算增量项目资助。1462015年增刊s2度，容易产生人为误差，因此抛光效果往往因抛光工人的熟练程度而不同[9-10]o因此迫切要求采用自动化的抛光技术，提高抛光加工的效率和表面质量Ill-12]。本文针对高温合金和钛合金的数控抛光工艺，在数控铣床或磨床上采用含有氧化铝磨料的240#橡胶轮对高温合金和钛合金进行数控抛光，替代工人手工抛光操作，可提高加工质量的稳定性，改善工人劳动环境。1试验设备及试件常见

6、的抛光用橡胶轮如图1所示，由内含磨料的橡胶和硬质合金杆组成，与其他抛光工具相比，橡胶轮刚性好，抛光精度高，易于修整。图2是橡胶轮修整方法，当抛光加工一段时间后，橡胶轮圆周表面会有磨损，需要重新修整才能继续使用。试验前采用胛=1000r／min的转速使橡胶轮与砂轮对图1橡胶抛光轮Fig．1Rubberpolishingwhee橡胶轮砂轮图2橡胶抛光轮修整Fig．2Repairofrubberpolishingwhee垒巨基Q型垒堕!!堡垒!丛垒丛堕。垒鱼工型垦!邕鱼工呈垦旦丝Q!Q鱼∑．!墅至三主：星!!!jl!至i!鉴磨，将橡胶轮修整成合适的形状。本试验采用立式三轴

7、数控磨床，通过数控程序控制橡胶轮的轨迹对工件进行抛光。抛光加工过程类似于磨削加工，但抛光工具使用柔性的抛光轮，加工参数也与磨削加工不同。抛光前试件表面如图3所示，表面刀纹清晰可见。本试验采用平面鼓形砂轮磨削加工后的试件作为抛光试件，其加工方式与曲面磨削加工方式相同，以便进一步研究曲面抛光效果。如图4所示，抛光的走刀轨迹垂直于磨削刀纹，试件抛光前Y向表面粗糙度为0．2．0．3斗m，工向表面粗糙度为0．6～0．8斗m，表面纵向刀纹清晰可见。抛光后分别测量垂直于走刀轨迹的Y向表面粗糙度和平行于走刀轨迹的X向表面粗糙度值，选取其中较大的量作为衡量表面质量的标准。图3抛光