航空发动机钛铜合金薄壁缸套高效超声珩磨加工技术的研究.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１３年第１１期航空发动机钛铜合金薄壁缸套高效超声倡珩磨加工技术的研究１２徐兵，芮延年（１苏州信息职业技术学院，苏州２１５２００；２苏州大学，苏州２１５０２１）摘要：怎样进一步提高航空发动机薄壁钛铜合金缸套珩磨加工效率问题一直是行业研究探索的难题。利用超声振动的方法来改进珩磨加工中冷却液不易进入工作面、磨屑排出不畅及油石易堵塞等问题。通过对超声振动运动学模型的研究，设计了一种纵向与横向运动可控的复合超声振动珩磨装置；通过实验，证明其有效地优化了磨削运动过程，提高了航空发动机薄壁钛铜合

2、金缸套珩磨加工表面质量和效率。关键词：航空发动机；薄壁钛铜合金缸套；超声珩磨加工中图分类号：ＴＢ５５９　文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１３）１１—００８１—０４Researchonthehigh-efficientultrasonichoningprocessingtechnologyofaeroengine’sTi-Cualloythin-walledcylinder１２ＸｕＢｉｎｇ，ＲｕｉＹａｎｎｉａｎ（１ＳｕｚｈｏｕＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５２００，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；２ＳｏｏｃｈｏｗＵｎｉｖ

3、ｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５０２１，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｈｏｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ’ｓＴｉ-Ｃｕａｌｌｏｙｔｈｉｎ-ｗａｌｌｅｄｃｙｌｉｎｄｅｒｈａｓａｌｗａｙｓｂｅｅｎａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｂｉｎｇａｎｄｅｘｐｌｏｒｉｎｇ．Ｆｏｃｕｓｅｓｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅｗａｙｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｏｏｌａｎｔ’ｓｈａｒｄｅｎｔｒａｎｃｅｉｎｔｏｔｈｅｗｏｒｋ

4、ｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ，ｐｏｏｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆａｂｒａｓｉｖｅｄｕｓｔ，ａｎｄｅａｓｙｂｌｏｃｋｏｆｗｈｅｔｓｔｏｎｅｓｉｎｈｏ-ｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｃｏｍｐｏｕｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｈｏｎｉｎｇｄｅｖｉｃｅｗｉｔｈｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌｍｏｖｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｆｔｅｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅｍｏｔ

5、ｉｏｎｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ’ｓＴｉ-Ｃｕａｌｌｏｙｔｈｉｎ-ｗａｌｌｅｄｃｙｌｉｎｄｅｒ．Keywords：ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ；Ｔｉ-Ｃｕａｌｌｏｙｔｈｉｎ-ｗａｌｌｅｄｃｙｌｉｎｄｅｒ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｈｏｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ针对薄壁钛铜合金缸套珩磨加工效率问题，本文０　引言提出一种高效超声珩磨组合加工方法，利用超声振动为了降低高速航空发动机温度，薄壁钛铜合金缸原理来改善磨削运动过程。拟首先通过对超声振

6、动套成为一种较好的设计选择。众所周知，钛铜合金材作用机理的研究，构思设计一种纵向与横向运动可控料具有黏性大、切削性能差等特性，珩磨加工过程中的复合超声振动珩磨装置；然后针对所设计的装置，存在着冷却液不易进入工作面、磨屑排出不畅、油石构建其运动学模型；最后在理论研究的基础上，再通易堵塞等问题，当磨削量稍大点时，经常出现表面过过实验研究来验证和优化该技术方法。烧以及划痕现象，严重影响加工表面质量和加工效［１］１　超声珩磨装置的设计率。因此，怎样进一步提高航空发动机薄壁钛铜合金缸套珩磨加工效率问题一直是行业研究探索的１．１　超声珩磨装置原理及结构难题。超声珩磨是将超声波能量通过超声换

7、能器传输倡工信部国家０４重大专项项目（２０１１ＺＸ０４００４-０６１）１８　２０１３年第１１期现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）到珩磨工具，从而提高加工质量与效率的一种加工方纵向振动可以用贝塞尔函数表达：［２］２２法。针对航空发动机薄壁钛铜合金缸套珩磨加工ｄU２ｄUω２＋＋U２＝０（２）［３-４］ｄxxｄxc效率问题，本文设计思路如下。１１）根据航空发动机缸套壁薄、易变形的特点，超所以：声珩磨装置采用立式布局，以减小珩磨头本身重量对AωBωU１＝ｓｉ