丁蘭英1，蘇宏華2范敏2 

(1．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，南京210031)(2．南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京210016)

　　摘要：鈦合金在磨拋加工時(shí)容易產(chǎn)生燒傷和黏附現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其磨拋質(zhì)量。本文利用超聲振蕩的方法，將六方氮化硼和縮丁醛制備成固體潤滑劑并均勻涂敷在電鍍cBN磨頭上，對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行了磨拋試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:涂敷六方氮化硼潤滑劑的磨頭磨拋鈦合金時(shí)，能獲得Ra為1．30μm的磨拋表面，且磨削加工性能要優(yōu)于無潤滑劑的單層電鍍cBN磨頭。

　　關(guān)鍵詞：六方氮化硼;電鍍cBN磨頭;鈦合金;表面粗糙度

　　中圖分類號(hào)TG58;TG74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼ADOI編碼10．3969/j．issn．1006－852X．2010．05．010

　　文章編號(hào):1006－852X(2010)05－0049－03

　　0·引言

　　磨頭常用于倒角、銑削接刀痕等的打磨加工，使用時(shí)通常裝在手提式工具上作高速旋轉(zhuǎn)，一般不使用冷卻液。該種打磨加工方式在消除飛機(jī)上由銑削而成的大型鈦合金結(jié)構(gòu)件的接刀痕和保證零件轉(zhuǎn)角處的圓弧自然過渡等場合得到了廣泛的應(yīng)用。目前在鈦合金的打磨加工中，常采用單層電鍍cBN磨頭，該種超硬磨料磨頭較之普通磨料磨頭的磨削性能有明顯的提高。由于鈦合金的材料特性和打磨加工中不用冷卻液，在打磨加工中仍存在磨削一段時(shí)間后，單層電鍍cBN磨頭表面有明顯的鈦屑黏附，造成磨粒間容屑空間的堵塞，磨頭的材料去除能力下降的問題。

　　本文選擇六方氮化硼(俗名白石墨)作為固體潤滑劑，采用適當(dāng)工藝，將其涂敷于電鍍cBN磨頭表面，進(jìn)行銑削后鈦合金工件的磨削試驗(yàn)研究，對(duì)比分析涂敷六方氮化硼潤滑劑和無潤滑劑的電鍍cBN磨頭，打磨加工鈦合金的表面粗糙度值和工件材料的累計(jì)去除量，以探求提高單層電鍍cBN磨頭打磨加工鈦合金材料去除率的有效方法。

　　1·試驗(yàn)方法

　　圖1為試驗(yàn)裝置圖。其中，電鍍cBN磨頭以vs=10m/s的線速度旋轉(zhuǎn)，工件以vw=4m/min的速度縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)磨頭對(duì)工件的磨削加工。本文磨削試驗(yàn)的工件為銑削原始狀態(tài)的TC4鈦合金，采用粒度為80/100的電鍍cBN磨頭，依次改變加載恒壓力F為1．99N、2．82N和3．65N，借助磨床的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在試驗(yàn)裝置上對(duì)工件進(jìn)行打磨，分別打磨2min、5min、8min、12min后，用MarSurfPs1表面粗糙度儀測量工件表面粗糙度值，并測量材料去除率。

　　潤滑劑為六方氮化硼和縮丁醛經(jīng)過超聲振蕩制備的均勻固體潤滑劑，經(jīng)合適工藝將其均勻涂敷在電鍍cBN磨頭上(如圖2所示)。

　　2·試驗(yàn)結(jié)果與討論

　　2．1表面粗糙度

　　試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3a可看出，無潤滑劑磨頭打磨加工鈦合金表面粗糙度值，在0～5min內(nèi)隨著磨削時(shí)間的增加而急劇降低，5～12min內(nèi)隨著磨削時(shí)間的增加而升高。加工表面粗糙度值隨恒壓值增加而增大。經(jīng)12min打磨加工后，工件表面粗糙度值變化范圍為Ra1．56～1．72μm。

　　由圖3b可以看出，涂敷六方氮化硼潤滑劑的磨頭打磨加工鈦合金表面粗糙度值，隨磨削時(shí)間的增加先升高后降低，加工表面粗糙度值隨恒壓改變的變化規(guī)律不明顯。經(jīng)12min打磨加工后，工件表面粗糙度值變化范圍為Ra1．42～1．50μm，與無潤滑劑的磨頭12min打磨后工件表面粗糙度基本一致。

　　如圖4所示，為恒壓F=1．99N時(shí)，無潤滑劑與涂敷六方氮化硼潤滑劑兩種不同電鍍cBN磨頭，打磨加工的工件表面粗糙度值與時(shí)間的關(guān)系。

　　當(dāng)恒壓F=1．99N時(shí)，涂敷六方氮化硼潤滑劑的磨頭打磨的工件表面粗糙度值，呈先增大后降低的趨勢，與無潤滑劑時(shí)相反。經(jīng)12min打磨后工件表面粗糙度值大致相等，為Ra1．55μm。

　　如圖5所示，為恒壓F=2．82N時(shí)無潤滑劑與涂敷六方氮化硼潤滑劑兩種不同電鍍cBN磨頭，打磨得到的工件表面粗糙度值與時(shí)間的關(guān)系。

　　當(dāng)恒壓F=2．82N時(shí)，涂敷六方氮化硼潤滑劑磨頭打磨得到的工件表面粗糙度值，仍然呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，與無潤滑劑時(shí)相反。此時(shí)，涂敷六方氮化硼潤滑劑可以得到略低的表面粗糙度值，其范圍為Ra1．30～1．55μm。如圖6所示，為恒壓F=3．65N時(shí)無潤滑劑與涂敷六方氮化硼潤滑劑兩種不同電鍍cBN磨頭，打磨得到的工件表面粗糙度值與時(shí)間的關(guān)系。

　　當(dāng)恒壓F=3．65N時(shí)，在磨削初期，涂敷六方氮化硼潤滑劑磨頭打磨加工的工件表面粗糙度值，略高于無潤滑劑磨頭打磨加工的工件表面粗糙度值，而在磨削后期，無潤滑劑條件下，打磨得到的工件表面粗糙度值有不斷增大的趨勢，涂敷六方氮化硼潤滑劑打磨后工件表面粗糙度值保持基本不變，其值為Ra1．42μm。

　　2．2材料去除率

　　試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間t(min)，縱坐標(biāo)Qw(mm3/mm)為磨頭單位寬度的材料累計(jì)去除量。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，三種不同恒壓值下，無潤滑劑和涂敷六方氮化硼潤滑劑磨頭，打磨工件的材料去除量都隨著加工時(shí)間的延長而增加，在打磨加工的初期(0～5min)，無潤滑劑和涂敷六方氮化硼潤滑劑的電鍍cBN磨頭，打磨加工鈦合金的去除量基本相等，隨著打磨加工時(shí)間的延長(5～12min)，涂敷六方氮化硼潤滑劑磨頭打磨鈦合金的材料去除量，要高于無潤滑劑磨頭的打磨加工去除量，這是由于無潤滑劑的電鍍cBN磨頭，隨著磨削時(shí)間的延長，表面出現(xiàn)明顯的鈦合金磨屑的黏附，即磨頭的容屑空間被堵，其磨削加工性能減弱，而涂敷六方氮化硼潤滑劑的磨頭表面則無明顯的鈦屑黏附，使得打磨一定時(shí)間后，磨粒仍保持有較好的磨削加工性能。

　　3·結(jié)論

　　通過對(duì)無潤滑劑和涂敷六方氮化硼潤滑劑的電鍍cBN磨頭打磨加工鈦合金的試驗(yàn)研究，得到以下主要結(jié)論:

　　(1)無潤滑劑時(shí)，工件的加工表面粗糙度值在打磨加工初期，隨著磨削時(shí)間的增加而急劇降低。在磨削后期，隨著磨削時(shí)間的增加而升高。經(jīng)12min打磨后加工表面粗糙度值的變化范圍為Ra1．56～1．72μm。涂敷六方氮化硼潤滑劑的磨頭打磨工件時(shí)，加工表面粗糙度值，呈現(xiàn)隨著磨削時(shí)間的增加先升高后降低的變化。經(jīng)12min打磨后加工表面粗糙度值的變化范圍為Ra1．42～1．50μm。

　　(2)在12min的打磨時(shí)間內(nèi)，涂敷六方氮化硼潤滑劑的電鍍cBN磨頭，打磨后工件表面粗糙度值與無潤滑劑時(shí)的工件表面粗糙度值基本一致。

　　(3)涂敷六方氮化硼潤滑劑的電鍍cBN磨頭，打磨加工鈦合金的累計(jì)材料去除量，要高于無潤滑劑的電鍍cBN磨頭，打磨加工的材料去除量，即單層電鍍cBN磨頭經(jīng)涂敷六方氮化硼潤滑劑后，其磨粒的磨削加工性能得到了改善。