難加工材料孔超硬磨料高速高效珩磨技術的基礎研究

《難加工材料孔超硬磨料高速高效珩磨技術的基礎研究》是依託南京航空航天大學，由楊長勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：難加工材料孔超硬磨料高速高效珩磨技術的基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊長勇
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

課題針對難加工材料孔珩磨時效率低、表面質量不易控制、工具損耗快等問題，提出利用超硬磨料工具和高速珩磨工藝二者的集成優勢，開展難加工材料孔超硬磨料高速高效珩磨技術的基礎研究。深入研究難加工材料孔高速高效珩磨加工機理，探討速度效應對材料去除及加工表面形成的影響機制,闡明高速條件下難加工材料孔珩磨既能保證加工精度和表面質量又能大幅提高加工效率的本質原因；在此基礎上，依據難加工材料孔高速高效珩磨加工要求與用量條件最佳化設計工具；闡明工具地貌演變行為及其對加工質量的影響規律，指導用量條件最佳化，實現工件-工具-工藝的合理匹配；採用最佳化的電鍍CBN珩磨工具和工藝進行典型難加工材料（高溫合金）孔珩磨驗證試驗。課題的研究可為實現難加工材料孔的高效、高精和表面質量優異的精密加工提供理論基礎，並為超硬磨料高速高效珩磨技術的工程套用提供參數依據。

結題摘要

為實現難加工材料孔的高效精密加工，本項目開展了難加工材料孔超硬磨料高速高效珩磨技術基礎研究。採用仿真結合試驗的方法對珩磨加工的材料去除機制進行研究，結果表明珩磨過程中連續切削與斷續切削共存，磨粒在網紋交叉點處的磨削力會突然降低，斷續切削時磨粒行經交叉點處時磨屑會發生“失穩”，繼而從工件表面脫離。研究了工藝參數對珩磨表面質量和材料去除率的影響。普通珩磨條件下，主軸轉速和往復速度對表面粗糙度影響不顯著，油石粒徑的影響最顯著，其次是每往復進給量，隨著粒徑和每往復進給量的增大，表面越來越粗糙，網紋溝槽的深度和寬度也逐漸增加。每往復進給量、油石粒徑對材料去除率影響非常顯著，往復速度影響顯著，且材料去除率與三者之間均呈現正相關關係；主軸轉速對材料去除率影響不顯著。高速珩磨條件下，主軸轉速、漲刀行程和漲刀時間對表面粗糙度Ra影響顯著，往復速度對Ra影響不顯著；主軸轉速和漲刀時間對Rz影響顯著，往復速度和漲刀行程對Rz影響不顯著；表面粗糙度隨著主軸轉速的提高和漲刀時間的增加而下降，隨漲刀行程的增大而增大。主軸轉速、漲刀行程和漲刀時間對材料去除率影響顯著，往復速度影響不顯著；隨著主軸轉速的提高和漲刀行程的增大，材料去除率增大；隨漲刀時間增大材料去除率減小。珩磨工件表層微觀金相組織都未發現明顯變化，未發現磨削變質層，珩磨加工未引起新的表層加工硬化。基於Matlab建立了珩磨加工表面質量、工具特徵及工藝參數的關聯模型，並進行了高速珩磨試驗驗證；採用回響曲面法進行了珩磨工藝參數的優選。最後，最佳化設計了電鍍珩磨工具及其製備工藝，採用自研的電鍍CBN珩磨工具結合最佳化的珩磨工藝參數，實現了難加工材料模擬件和航空發動機燃油噴嘴活門孔的高速珩磨加工。