原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法

摘要

本发明公开了一种原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法，用于解决现有原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料无磨削加工方法的技术问题。技术方案是该方法采用不同粒度的单晶刚玉砂轮进行粗/精加工，以及合理的选用磨削参数和冷却液，实现了TiB2/Al复合材料的高精度磨削加工，采用本发明的加工方法，磨削工件表面粗糙度可达Ra0.2μm，尺寸精度和形状精度完全符合图纸要求，磨削表面没有烧伤和明显划痕，同时TiB2/Al复合材料以延性去除方式去除，表面未见增强颗粒拔出造成的孔洞缺陷。

权利要求

1.一种原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选择砂轮：采用粒度为60～80#、中软级别的单晶刚玉砂轮进行粗加工；采用粒度为

100～120#、中软级别单晶刚玉砂轮进行精加工；磨削加工时采用添加磨削液的加工方式；

(2)选择磨削液：磨削液采用乳化液，加工时乳化液速度为40～60L/min；

(3)修整砂轮：粗加工前采用单颗粒金刚石修整器对砂轮进行修整，每行程修整深度为

0.03～0.08mm，修整深度共计0.2～0.3mm，进给速度为0.02～0.08mm/r，之后进行1～2次不进刀的光修整；精加工前采用单颗粒金刚石修整器对砂轮进行修整，每行程修整深度为

0.03mm，修整深度为共计0.27mm，进给速度为0.02mm/r，之后进行1～2次不进刀的光修整；

为使得大量磨削液直接浇注在砂轮与单颗磨粒金刚石修整器的接触区内，修整砂轮时乳化液的速度为70L/min；

(4)选择粗加工磨削参数：砂轮线速度为20～28m/s，工作台速度为17～21m/min，磨削深度为0.03～0.05mm；

(5)选择精加工磨削参数：砂轮线速度为28～36m/s，工作台速度为9～13m/min，磨削深度为0.01～0.03mm。

说明书

原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法

技术领域

[0001] 本发明属于磨削加工技术领域，特别是涉及一种原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法。

背景技术

[0002] 原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料(简称TiB2/Al复合材料)是一种新型颗粒增强铝基复合材料，TiB2/Al复合材料中的TiB2增强颗粒通过在铝基体中的原位反应直接生成，尺寸细小，外形圆整，并且与基体之间具有良好的相容性，具有高比强度、高比模量、耐疲劳等特性，在航空航天、汽车、电子、体育用品等领域具有广泛的应用前景，然而该材料的磨削加工方法尚为空白，严重制约了TiB2/Al复合材料在工业上的推广应用。

[0003] 磨削加工是精密加工中常用的加工方法，用于各种精密零件的加工制备，磨削表面质量会影响零件的疲劳寿命和可靠性。对于不同材料零件，砂轮磨料种类，磨料粒度，磨削参数会影响磨削表面形貌和表面粗糙度。因此针对TiB2/Al复合材料，有必要提出一种全新的加工工艺方法，以满足相关领域对TiB2/Al复合材料磨削加工技术的迫切需求，同时促进颗粒增强铝基复合材料磨削加工技术的发展。

发明内容

[0004] 为了克服现有原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料无磨削加工方法的不足，本发明提供一种原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法。该方法采用不同粒度的单晶刚玉砂轮进行粗/精加工，以及合理的选用磨削参数和冷却液，实现了TiB2/Al复合材料的高精度磨削加工，采用本发明的加工方法，磨削工件表面粗糙度可达Ra0.2μm，尺寸精度和形状精度完全符合图纸要求，磨削表面没有烧伤和明显划痕，同时TiB2/Al复合材料以延性去除方式去除，表面未见增强颗粒拔出造成的孔洞缺陷。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法，其特点是包括以下步骤：

[0006] (1)选择砂轮：采用粒度为60～80#、中软级别的单晶刚玉砂轮进行粗加工；采用粒度为100～120#、中软级别单晶刚玉砂轮进行精加工。磨削加工时采用添加磨削液的加工方式。

[0007] (2)选择磨削液：磨削液采用乳化液，加工时乳化液速度为40～60L/min。

[0008] (3)修整砂轮：粗加工前采用单颗粒金刚石修整器对砂轮进行修整，每行程修整深度为0.03～0.08mm，修整深度共计0.2～0.3mm，进给速度为0.02～0.08mm/r，之后进行1～2次不进刀的光修整；精加工前采用单颗粒金刚石修整器对砂轮进行修整，每行程修整深度为0.03mm，修整深度为共计0.27mm，进给速度为0.02mm/r，之后进行1～2次不进刀的光修整。为使得大量磨削液直接浇注在砂轮与单颗磨粒金刚石修整器的接触区内，修整砂轮时乳化液的速度为70L/min。

[0009] (4)选择粗加工磨削参数：砂轮线速度为20～28m/s，工作台速度为20～28m/s，磨削深度为0.03～0.05mm。

[0010] (5)选择精加工磨削参数：砂轮线速度为0.03～0.05mm，工作台速度为9～13m/min，磨削深度为9～13m/min。

[0011] 本发明的有益效果是：该方法采用不同粒度的单晶刚玉砂轮进行粗/精加工，以及合理的选用磨削参数和冷却液，实现了TiB2/Al复合材料的高精度磨削加工，采用本发明的加工方法，磨削工件表面粗糙度可达Ra0.2μm，尺寸精度和形状精度完全符合图纸要求，磨削表面没有烧伤和明显划痕，同时TiB2/Al复合材料以延性去除方式去除，表面未见增强颗粒拔出造成的孔洞缺陷。

[0012] 下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

具体实施方式

[0013] 本发明原位自生型TiB2颗粒增强铝基复合材料磨削加工方法具体步骤如下：

[0014] (1)选择砂轮：采用粒度为70#、中软级别的单晶刚玉砂轮进行粗加工；采用粒度为100#、中软级别单晶刚玉砂轮进行精加工。磨削加工时采用添加磨削液的加工方式。

[0015] (2)选择磨削液：磨削液采用乳化液，加工时乳化液速度为50L/min，磨削加工TiB2/Al复合材料时添加乳化液能够降低表面粗糙度、降低磨削弧区温度、减少表面烧伤。

[0016] (3)修整砂轮：粗加工前采用单颗粒金刚石修整器对砂轮进行修整，每行程修整深度为0.05mm，修整深度共计0.25mm，进给速度为0.06mm/r，之后进行2次不进刀的光修整；精加工前采用单颗粒金刚石修整器对砂轮进行修整，每行程修整深度为0.03mm，修整深度为共计0.27mm，进给速度为0.02mm/r，之后进行2次不进刀的光 修整。为使得大量磨削液直接浇注在砂轮与单颗磨粒金刚石修整器的接触区内，修整砂轮时乳化液的速度为70L/min。

[0017] (4)选择粗加工磨削参数：砂轮线速度为24m/s、工作台速度为19m/min，磨削深度为0.04mm。

[0018] (5)选择精加工磨削参数：砂轮线速度为36m/s、工作台速度为9m/min，磨削深度为0.01mm。

[0019] 采用单晶刚玉砂轮进行粗加工和精加工。采用粒度为60～80#、中软级别的单晶刚玉砂轮进行粗加工；采用粒度为100～120#、中软级别的单晶刚玉砂轮进行精加工，磨削加工时采用添加磨削液的磨削加工方式。

[0020] 所述单晶刚玉砂轮磨料为刚玉系列磨料，磨粒形状多为等积状、是完整的晶体，具有良好的多角多棱切削刃，切削能力较强。

[0021] 所述磨削液为乳化液，磨削加工时乳化液速度为40～60L/min，磨削加工TiB2/Al复合材料时添加乳化液能够降低表面粗糙度、降低磨削弧区温度、减少表面烧伤。

[0022] 具体的，粗加工优选磨削工艺参数为：砂轮线速度为20～28m/s、工作台速度为17～21m/min，磨削深度为0.03～0.05mm。

[0023] 具体的，精加工优选磨削工艺参数为：砂轮线速度为28～36m/s、工作台速度为9～13m/min，磨削深度为0.01～0.03mm。

[0024] 优选的，为了恢复砂轮的锐度和表面形状，采用单颗粒金刚石修整器修整单晶刚玉砂轮，修整用量为：每行程修整深度为0.03～0.08mm，修整深度为共计0.2～0.3mm，进给速度为0.02～0.08mm/r，采用较小的每行程修整深度，可使修整出来的新磨粒刃口精细的排列在砂轮表面，同时还要进行1～2次不进刀的光修整，以保证修整后的砂轮表面光滑平整。修整砂轮时尽量使大量磨削液直接浇注在砂轮与单颗磨粒金刚石修整器的接触区内。