机械工程学报

作者：陈博川, 张翀, 李麒麟, 高晓星, 袁松梅

单位：1. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京 100191;2. 北京市高效绿色数控加工工艺及装备工程技术研究中心 北京 100191;3. 航天材料及工艺研究所 北京 100076;4. 北京航空航天大学宁波创新研究院高精尖中心 宁波 315100

关键词：微小孔,螺旋磨削,运动学分析,未变形切屑；

基金：航空发动机及燃气轮机基础科学中心(P2022-AB-IV-002-002)资助项目。

螺旋磨削工艺是实现难加工材料微小孔制造的有效方法之一。由于刀具挠度不可忽略，对刀具挠曲变形条件下磨粒切削性能的研究至关重要。因此，首先分析了刀具挠度对螺旋磨削侧刃未变形切屑形态的影响，建立了侧刃未变形切屑厚度/高度和截面积模型。其次，分析了刀具挠度对底刃未变形切屑形态的影响；通过显微观测法确定了底刃有效磨粒数分布，进而定义了名义刃数，并进一步建立了底刃单颗磨粒未变形切屑厚度模型。基于以上模型研究了微小孔螺旋磨削中刀具不同位置磨粒的切削特性，发现刀具底刃存在纯底刃切削磨粒、纯侧刃切削磨粒以及底刃和侧刃同时参与切削的混合切削磨粒；首次定义了纯底刃切削磨粒的分布范围Dp；当刀具直径为目标孔直径的2/3或更小时即可消除纯底刃切削磨粒的影响，此时刀具底刃切屑黏结大幅减少，磨粒切削性能最佳。最后在高体积分数铝基碳化硅复合材料和淬火处理的钢结硬质合金材料上开展了微小孔螺旋磨削试验，通过分析切削力并观测刀具磨损状态，验证了纯底刃切削磨粒的切削特性。以上研究成果可为微小孔螺旋磨削加工的切削参数选择和刀具优化设计提供理论指导。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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