超声辅助磁性磨料光整加工工艺对钛合金表面完整性的影响

为了研究超声辅助磁性磨料光整加工工艺对钛合金表面完整性的影响,采用对比试验和建立切削力和材料去除模型理论分析相结合的方法,分析加工后的表面形貌、粗糙度、显微硬度、残余应力和亚表面组织,并讨论了加工中超声的作用机理。结果表明:在超声频率为21.91 kHz、振幅10μm,主轴转速1000 r/min,加工间隙1.5 mm,磁性磨料粒径300μm条件下,经过40 min加工后,表面粗糙度Ra降低到0.075μm,与普通磁性磨料光整加工相比降低近60%。超声的引入,增大了切削力和材料去除率,由于加工的尖点效应,使超声辅助磁性磨料光整加工的表面粗糙度快速降低;同时超声振动的碰撞作用使加工后的表面更加均匀光滑,在亚表面可形成一层近20μm的组织细化层,表面显微硬度可达到450.6 HV0.2,与普通磁性磨料光整加工相比提高了15%,表面残余应力由普通磁性磨料光整加工的+68 MPa的拉应力变为–34.1 MPa的压应力,可有效改善工件表面完整性,提高加工表面的综合性能。

钛合金超声辅助磁性磨料光整加工工艺优化

为了研究加工参数对钛合金超声辅助磁性磨料光整加工(UAMAF)的影响,以表面粗糙度和材料去除率(MRR)为指标开展正交试验研究,运用信噪比与灰色关联度分析方法分别对加工参数进行单目标和多目标优化。结果表明,以表面粗糙度和MRR为目标的最佳工艺为磨粒粒度均为50/60#,振幅均为14μm,工具转速分别为1000r/min和1200r/min,磁极–工件间隙分别为1mm和1.25mm,加工时间分别为40min和30min,优化的表面粗糙度R;和MRR分别为0.08μm和30.5mg/h;综合考虑表面粗糙度和MRR的最佳工艺为磨粒粒度50/60#、振幅14μm、工具转速1200r/min、磁极–工件间隙1.00mm、加工时间30min,表面粗糙度R;和MRR分别为0.12μm和27.9mg/h。