机械工程学报

作者：杨浩, 谢晋, 陈佳欣, 陈钊杰, 何铨鹏

单位：华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640

关键词：金刚石磨粒,钛合金,切削-滚压,磨削系统,模糊控制；

基金：国家自然科学基金(51975219，52375493)和广东省基础与应用基础研究基金(2022A1515220053)资助项目。

生物及航空用钛合金及加工工具的低导热率导致机械加工表面热量集中，而超导热金刚石磨粒在磨削中受钛原子催化会发生石墨化磨损，故均需使用难回收的冷却液。基于金刚石的超导热性，增大磨粒刃端面积可以分散钛合金表面的热力集中和抑制磨粒切削刃的石墨化实现干式加工，但超硬金刚石磨粒修整困难。采用放电热化学干式修整技术可以修平金刚石磨粒切削刃端，但修整过程砂轮与电极间的脉冲放电热能不稳定，无法有效进行热化学修整。因此，针对金刚石放电热化学修整功率，研究修整参数的模糊控制技术，提出基于磨粒修平刃端面积的切削-滚压的钛合金干磨削方法，旨在开发加工目标-磨粒形貌-修整工艺-切削滚压状态全流程逻辑链控制的干磨削系统。首先，依据磨粒修整的刃端后刀面积建立磨粒切削-滚压转变系数相关的钛合金加工模型；其次，分析金刚石切削界面热传递平衡的触发条件，建立放电热化学机械复合修整工艺的模糊控制模型；最后进行TC4钛合金干磨削系统的控制实验。结果表明，调节磨粒切削-滚压转变系数可在加工过程中控制磨粒的加工行为由切削转变为滚压精整，增大该系数能够依次实现加工表面的法向切削力分散、金刚石磨粒的石墨化抑制及加工表面的热量分散。同时，磨削系统能够实时控制修整过程非线性相关的放电电源参数和机械运动参数，保持放电热化学修整功率在±5%以内，实现了12 μm大切深的钛合金干磨削，粗糙度下降55%到496 nm，表面硬度保持在340 HV，不仅效率高且可以实现钛合金表面强化的抛光功能。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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