專利名稱：一種tc17鈦合金平面磨削的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
'本發(fā)明涉及一種TC17鈦合金平面磨削的方法，屬于TC17鈦合金平面磨削的工 藝方法，涉及TC17鈦合金平面磨削的砂輪及磨削液和工藝參數(shù)的選用。
背景技術(shù)：
TC17鈦合金具有比強度高、耐熱性和耐腐蝕性好等優(yōu)良性能，在各工業(yè)領(lǐng)域特別 是航空航天領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是，鈦合金的熱導(dǎo)率低、彈性模量小、化 學(xué)活性高，是一種典型的難加工材料。雖然鈦合金具有優(yōu)良的性能，但最大的缺點是 加工困難，加工費用高，磨削加工更為困難，磨削加工雖可獲得較高精度，由于鈦合 金的特有性質(zhì)決定了鈦合金磨削非常困難。磨削時砂輪磨損嚴重，容易變鈍，磨削比 也較低；同時易在表面產(chǎn)生有害的拉應(yīng)力及嚴重的表面劃傷、燒傷等問題。而現(xiàn)有的 鈦合金磨削技術(shù)主要集中在對鈦合金的緩進給、砂帶磨削、低應(yīng)力磨削等工藝的開發(fā)。 緩進給磨削鈦合金的磨削用量為砂輪速度30mm/s，磨削深度1-2mm，工件速度 70mm/min，其不足之處是在磨削過程中需要采用金剛石滾輪對砂輪進行連續(xù)自動修整 補償，并且還要采用高壓大流量沖洗冷卻，砂輪修整工具及冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，僅適合成 型磨削。砂帶磨削鈦合金的磨削用量為砂輪速度25-28mm/s，磨削深度0. 04-0. 08mm， 工件速度4-6mm/min;其不足之處是設(shè)備不同于磨床，主要磨削復(fù)雜型面的工件，僅 限于對鈦合金工件進行光整加工，不能用于粗精加工。低應(yīng)力磨削鈦合金的磨削用量 為砂輪速度10-15mm/s，工件速度12-30隱/min，但是，低應(yīng)力磨削鈦合金的生產(chǎn)效率 低，并且要大量充分地使用合適的切削液，只有在工件表面完整性要求較高時才采用。 當然，在生產(chǎn)中也有鈦合金平面磨削的工藝，其磨削用量為砂輪速度15-20mm/s， 磨削深度0.025醒，工作臺速度8-14mm/min;所用砂輪為立方氮化硼砂輪和金剛石砂輪，但這種砂輪價格昂貴，使得加工成本過高；而現(xiàn)有的磨削液是使用亞硝酸鈉溶液， 亞硝酸鈉是一種低毒性物質(zhì)，與有機胺生成亞硝胺，對人體十分不利，同時現(xiàn)有的平 面磨削的工藝方法只是針對常用鈦合金的磨削，而對TC17這種鈦合金平面磨削的工 藝方法還不適合。
TC17鈦合金具有優(yōu)良的性能，但最大的缺點是加工困難，加工費用高，磨削加 工更為困難，尤其是平面磨削時砂輪和工件的接觸面積大，磨削時發(fā)熱量大，而鈦合 金的熱導(dǎo)率低，在相同的磨削條件下，鈦合金的磨削溫度約為45號鋼的1.5-2倍，磨 削時發(fā)熱容易產(chǎn)生翹曲和燒傷，嚴重影響工件加工質(zhì)量。對于TC17鈦合金平面磨削 的工藝參數(shù)目前還沒有一個具體定量的合適的工藝方法。由于工藝參數(shù)中砂輪速度、 工作臺速度、磨削深度及磨削液和砂輪選擇不當，在TC17鈦合金磨削中存在著磨削 力大、磨削溫度高、磨削過程中砂輪易粘結(jié)堵塞和損耗、工件表面的磨削質(zhì)量不易保 證，導(dǎo)致工件表面容易劃傷或燒傷等問題，使得在生產(chǎn)中難以提高TC17鈦合金平面 磨削的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，加工成本也難以降低。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種TC17鈦合金平面磨削的方法， 可以提高TC17鈦合金平面磨削的磨削比、磨削質(zhì)量和磨削效率，降低加工成本，改 善TC17鈦合金工件表面質(zhì)量，減少表面劃傷和燒傷，提高工件的可靠性。
技術(shù)方案
一種TC17鈦合金平面磨削的方法，其特征在于采用普通平面磨床，選用陶瓷 .結(jié)合劑的單晶剛玉、中軟硬度級別的砂輪；磨削中的工藝用量為砂輪速度為
25-30m/s，工作臺速度為12-15mm/min，磨削深度為0. 015-0. 020mm;磨削中將磨削液注入磨削區(qū)；所述的磨削液是在85%的IO號機油中加入了 15%含硫化學(xué)元素的極 壓添加劑的硫化脂肪油。
所述的陶瓷結(jié)合劑的單晶剛玉砂輪的砂輪粒度采用60號。
加工時，對于砂輪的修整采用單顆粒金剛石修整器修整砂輪，修整用量為修整 深度為0. 005-0. 02mm，進給速度為0. 02-0. 08咖/r。 所述的修整砂輪進行1-2次不吃刀的光修整。 有益效果
本發(fā)明提出的TC17鈦合金平面磨削的方法，選用陶瓷結(jié)合劑的單晶剛玉砂輪， 磨削TC17鈦合金時粘結(jié)少，砂輪也不易堵塞。采用高效極壓磨削油，其主要成分是 IO號機油，為了在工件表面形成牢固的潤滑膜，在IO號機油中加入了含硫化學(xué)元素 的極壓添加劑的硫化脂肪油，形成了極壓磨削油。選擇了合適的磨削中的工藝用量， 提高了TC17鈦合金平面磨削的磨削比、磨削質(zhì)量和磨削效率，降低加工成本，改善 TC17鈦合金工件表面質(zhì)量，減少表面劃傷和燒傷，提高工件的可靠性。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述 第一步驟選擇砂輪
平面磨削TC17鈦合金時，磨粒頂部將與被磨鈦合金產(chǎn)生粘結(jié)，會使磨削力發(fā)生
變化，粘結(jié)是磨削TC17鈦合金的主要物理現(xiàn)象，對磨削過程有顯著影響。本發(fā)明選 用陶瓷結(jié)合劑的單晶剛玉GD60AZR1砂輪，磨削TC17鈦合金時粘結(jié)少，砂輪也不易 堵塞。陶瓷結(jié)合劑單晶剛玉砂輪呈灰白色，其每個顆粒基本上都是自然形成的六方單 晶體，晶體內(nèi)不含雜質(zhì)，具有多棱角的切削刃，在同樣的磨削力作用下，所形成的力 矩小于其它磨料，因此它不易折碎，機械強度較高，單顆?？箟簭姸葹?2~38kg，由于其具有較高的硬度和韌性，切削能力較強，磨削時發(fā)熱少，可用來加工鈦合金等韌 性大的難磨材料。單晶剛玉磨粒多是球狀多面體的單晶，磨削中很少產(chǎn)生單個磨粒的 突然破碎，有良好的磨削性，工件表面磨削劃傷明顯減少。陶瓷結(jié)合劑的化學(xué)穩(wěn)定性
好，對保持砂輪形狀有利。砂輪粒度采用60號左右，該粒度的砂輪其磨削溫度和磨削 力的變化不大。砂輪硬度是指砂輪在外力作用下磨粒脫落的難易程度。砂輪過硬，磨 鈍的磨粒不易脫落，砂輪易堵塞，使磨削力增大，磨削熱量增加，降低磨削效率，且 工件易燒傷；如果砂輪過軟，砂輪又容易被損耗，用軟砂輪磨削鈦合金，比用硬砂輪 磨削鈦合金時磨削力和磨削溫度都低，根據(jù)TC17鈦合金的性質(zhì)，選用中軟硬度(ZRi) 級別的砂輪。
第二步驟砂輪的修整
鈦合金磨削時粘結(jié)嚴重，砂輪磨損較快，為了恢復(fù)砂輪的銳度和保持正確的表面 形狀，本發(fā)明采用單顆粒金剛石修整器修整砂輪，修整用量為修整深度為 0.005-0.02mm，進給速度為0. 02-0. 08mm/r，采用較小的修整用量，可使修整出來的 新磨粒刃口精細地排列在砂輪表面，同時還要進行1-2次不吃刀的光修整，以保證修 整后的砂輪表面光滑平整，對改善TC17鈦合金工件表面質(zhì)量，減少表面劃傷和燒傷 十分有利。修整砂輪時應(yīng)盡可能使用大量磨削液直接澆注在砂輪與單顆粒金剛石修整 器的接觸區(qū)內(nèi)。
第三步驟磨削液
磨削時，在磨削區(qū)由于磨粒的高速切削和滑擦，使之產(chǎn)生極高的溫度，該溫度往 往會造成工件表面燒傷，并導(dǎo)致砂輪的嚴重磨損，結(jié)果使工件的精度和表面完整性惡 化。因此，磨削時必須把磨削液注入磨削區(qū)以降低磨削溫度。由于磨削液具有潤滑、 冷卻和洗漆作用，對改善砂輪的磨損、堵塞及磨削質(zhì)量十分有益。本發(fā)明的磨削液采用高效極壓磨削油，其主要成分是10號機油，為了在工件表面形成牢固的潤滑膜，在
IO號機油中加入了含硫化學(xué)元素的極壓添加劑的硫化脂肪油，形成了極壓磨削油。含 硫的極壓添加劑在70(TC-80(TC與工件材料起化學(xué)反應(yīng)，生成的硫化膜，在高溫下不 易破壞，能在IOO(TC左右的高溫下，仍保持其潤滑性，還能有效地抑制鈦與磨料的粘 附和化學(xué)反應(yīng)，該磨削油呈半透明均勻液體，無水份及機械雜質(zhì)，用于磨削溫度較高 和TC17鈦合金材料的磨削，與普通硫化切削油和亞硝酸鈉溶液相比，該磨削油具有 優(yōu)良的潤滑、滲透、清洗、導(dǎo)熱和抗粘附能力。 第四步驟磨削工藝用量
為了提高TC17鈦合金平面磨削的磨削比、磨削質(zhì)量和磨削效率，降低加工成本， 改善TC17鈦合金工件表面質(zhì)量，減少表面劃傷和燒傷，必須恰當選擇平面磨削TC17 鈦合金的磨削工藝用量。
1. 砂輪速度
采用MM7120平面磨床時，砂輪速度為30m/s左右。 采用應(yīng)7140平面磨床時，砂輪速度為25m/s。
砂輪速度影響磨削力和磨削溫度。增大砂輪速度，磨削溫度升高，而磨削力下降， 但是鈦合金表面殘余拉應(yīng)力增大，磨削比下降。磨削比是評定材料磨削加工性的重要 指標之一，它反映了材料的可磨性及砂輪性能的好壞。磨削比越大，表明磨削加工越 容易進行，工件表面質(zhì)量好，砂輪磨損小，生產(chǎn)效率高，從這個角度來講，平面磨削 TC17鈦合金時，砂輪速度不宜過高和過低，本發(fā)明宜為30m/s左右。
2. 工作臺速度
采用醒7120平面磨床時，工作臺速度為12mm/min。 采用MM7140平面磨床時，工作臺速度為15mm/min。在磨削用量參數(shù)中，工件速度是影響表面粗糙度^值大小的主要因素，直接影響 工件的表面質(zhì)量。隨著工件速度的增大，工件表面粗糙度減小，但是，每顆磨粒的未
變形切屑厚度增大，因而磨削力增大，磨削溫度升高，因此，TC17鈦合金平面磨削 時，工件速度不宜取太小或太大，考慮到磨削的表面質(zhì)量和磨削溫度，本發(fā)明工作臺 速度應(yīng)為12m/min。 3.磨削深度
采用MM7120平面磨床時，磨削深度為0. 015mm。 采用MM7140平面磨床時，磨削深度為0. 020mm。
磨削深度增大，不僅使單顆磨粒的未變形切屑厚度增大，還使砂輪與工件的磨削 接觸弧長加長，同時參加的工作磨粒數(shù)增多，使磨削溫度增大，磨削力也增大；磨削 深度增大時，殘余拉應(yīng)力也增大，磨削比亦降低，考慮到TC17鈦合金磨削加工性及 磨削效率，本發(fā)明磨削深度應(yīng)為0. 015mm。
權(quán)利要求
1.一種TC17鈦合金平面磨削的方法，其特征在于采用普通平面磨床，選用陶瓷結(jié)合劑的單晶剛玉、中軟硬度級別的砂輪；磨削中的工藝用量為砂輪速度為25-30m/s，工作臺速度為12-15mm/min，磨削深度為0.015-0.020mm；磨削中將磨削液注入磨削區(qū)；所述的磨削液是在85％的10號機油中加入了15％含硫化學(xué)元素的極壓添加劑的硫化脂肪油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的TC17鈦合金平面磨削的方法，其特征在于所述的陶 瓷結(jié)合劑的單晶剛玉砂輪的砂輪粒度采用60號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TC17鈦合金平面磨削的方法，其特征在于加工時，對于 砂輪的修整采用單顆粒金剛石修整器修整砂輪，修整用量為修整深度為 0.005-0.02mm，進給速度為0.02-0.08mm/r。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的TC17鈦合金平面磨削的方法，其特征在于所述的修整砂 輪進行1-2次不吃刀的光修整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TC17鈦合金平面磨削的方法，其特征在于采用普通平面磨床，選用陶瓷結(jié)合劑的單晶剛玉、中軟硬度級別的砂輪；磨削中的工藝用量為砂輪速度為25-30m/s，工作臺速度為12-15mm/min，磨削深度為0.015-0.020mm；磨削中將磨削液注入磨削區(qū)；所述的磨削液是在85％的10號機油中加入了15％含硫化學(xué)元素的極壓添加劑的硫化脂肪油。本發(fā)明提出的TC17鈦合金平面磨削的方法，選用陶瓷結(jié)合劑的單晶剛玉砂輪，采用高效極壓磨削油，選擇了合適的磨削中的工藝用量，提高了TC17鈦合金平面磨削的磨削比、磨削質(zhì)量和磨削效率，降低加工成本，改善TC17鈦合金工件表面質(zhì)量，減少表面劃傷和燒傷，提高工件的可靠性。
文檔編號B24B7/00GK101628389SQ20081015036
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者吳小玲, 楊巧鳳, 閻光明 申請人:西北工業(yè)大學(xué)