基于量纲分析法的旋转超声磨削钛合金刀具磨损数学模型

刘凡，秦娜，牛健地，郑亮

(西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031)

0 引言

钛合金因密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀等一系列优点，广泛应用在航空制造业中[1]。但钛合金材料亦具有导热系数小、高温化学活性大和弹性模量低等特性，是典型的难加工材料[2]。钛合金的难加工特性直接影响零部件的加工效率和加工成本。随着钛合金应用日益广泛，急需一种新的加工方法满足日益增长的钛合金市场扩展的需要。

旋转超声磨削加工是固结磨料工具的磨削加工与普通超声振动加工为一体的复合加工方式[3]。相对比传统加工钛合金的方法而言，旋转超声磨削加工具有磨削力较小、材料去除率高、加工表面质量好等突出优势，可以有效地提高刀具使用寿命与已加工表面的表面完整性，因此固结磨粒旋转超声磨削加工在许多工业领域正得到越来越广泛的应用。

1 旋转超声磨削刀具磨损

在旋转超声磨削加工中，影响刀具磨损的因素众多，例如刀具主轴转速、进给速度、超声功率、超声频率、磨料粒度、磨料类型、磨料浓度、刀具内壁厚度、刀具结合剂类型等。这些因素对超声振动刀具磨损的影响程度不尽相同，且某些因素之间存在一定的交互作用，因此将影响超声振动刀具磨损的因素全部加以考虑不现实。本文在相关预实验分析的基础上，确认了6个主要并且相对容易控制的加工工艺参数和刀具结构参数，即：刀具主轴转速(S)、进给速度(V)、超声功率(W)、超声频率(F)、磨料粒度(R)、磨料浓度(C)，将影响刀具磨损的其他因素忽略。……