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丁蘭英1，蘇宏華2范敏2 

(1．南京農業大學工學院，南京210031)(2．南京航空航天大學機電學院，南京210016)

　　摘要：鈦合金在磨拋加工時容易產生燒傷和黏附現象，嚴重影響其磨拋質量。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TC4鈦合金進行了磨拋試驗。試驗結果表明:涂敷六方氮化硼潤滑劑的磨頭磨拋鈦合金時，能獲得Ra為1．30μm的磨拋表面，且磨削加工性能要優于無潤滑劑的單層電鍍cBN磨頭。

　　關鍵詞：六方氮化硼;電鍍cBN磨頭;鈦合金;表面粗糙度

　　中圖分類號TG58;TG74文獻標識碼ADOI編碼10．3969/j．issn．1006－852X．2010．05．010

　　文章編號: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，使用時通常裝在手提式工具上作高速旋轉，一般不使用冷卻液。該種打磨加工方式在消除飛機上由銑削而成的大型鈦合金結構件的接刀痕和保證零件轉角處的圓弧自然過渡等場合得到了廣泛的應用。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，采用適當工藝，將其涂敷于電鍍cBN磨頭表面，進行銑削后鈦合金工件的磨削試驗研究，對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·試驗方法

　　圖1為試驗裝置圖。其中，電鍍cBN磨頭以vs=10m/s的線速度旋轉，工件以vw=4m/min的速度縱向往復運動，從而實現磨頭對工件的磨削加工。本文磨削試驗的工件為銑削原始狀態的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，借助磨床的縱向進給運動，在試驗裝置上對工件進行打磨，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過超聲振蕩制備的均勻固體潤滑劑，經合適工藝將其均勻涂敷在電鍍cBN磨頭上(如圖2所示)。

　　2·試驗結果與討論

　　2．1表面粗糙度

　　試驗結果如圖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內隨著磨削時間的增加而急劇降低，5～12min內隨著磨削時間的增加而升高。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律不明顯。經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，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間的關系。

　　當恒壓F=1．99N時，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，與無潤滑劑時相反。經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間的關系。

　　當恒壓F=2．82N時，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，仍然呈現先增大后降低的趨勢，與無潤滑劑時相反。此時，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間的關系。

　　當恒壓F=3．65N時，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

　　試驗結果如圖7所示，橫坐標為時間t(min)，縱坐標Qw(mm3/mm)為磨頭單位寬度的材料累計去除量。

　　試驗結果表明，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，隨著磨削時間的延長，表面出現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，使得打磨一定時間后，磨粒仍保持有較好的磨削加工性能。

　　3·結論

　　通過對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研究，得到以下主要結論:

　　(1)無潤滑劑時，工件的加工表面粗糙度值在打磨加工初期，隨著磨削時間的增加而急劇降低。在磨削后期，隨著磨削時間的增加而升高。經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，加工表面粗糙度值，呈現隨著磨削時間的增加先升高后降低的變化。經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的打磨時間內，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。