为探究TC4钛合金纵扭超声磨削过程中的力热耦合机理，基于TC4钛合金纵扭超声磨削的磨削力模型、工件表面平均温度模型、比热容计算表达式建立其力热耦合模型，并对力热耦合作用下TC4钛合金纵扭超声单颗磨粒去除过程进行有限元仿真，分析磨削力、磨削温度的相互影响特性。
理论与仿真研究发现，磨削区剧烈的温升会降低钛合金抵抗塑性变形的能力，抑制磨削力的增长速率。最后通过TC4钛合金纵扭超声磨削试验进行验证，结果表明，纵扭超声的引入能明显降低磨削力和磨削温度，磨削力和磨削温度的降低幅度分别达到9.39%和2.4%；磨削温度随着磨削深度、砂轮转速和工件进给速度的增大而增大，随着磨削温度的升高磨削力增长趋势变缓；磨削力和磨削热的减小使工件表面塑性变形和犁沟两侧的塑性隆起高度降低，与普通CBN磨削相比纵扭超声的引入对表面粗糙度的降低幅度可达到3.2%，在一定范围内增大超声振幅能显著提高加工表面的质量。
纵扭超声磨削原理示意图纵扭超声磨削单颗磨粒材料去除体积模型纵扭超声磨削砂轮接触模型单颗CBN磨粒磨削力模型纵扭超声磨削TC4钛合金的传热过程力-热耦合模型仿真趋势图CBN磨粒和工件材料物理性能参数纵扭超声磨削磨削力和磨削温度变化趋势工艺参数对磨削力和磨削温度的影响规律工艺参数对表面粗糙度的影响规律不同超声振幅下磨削表面三维形貌联系我们
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