颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)具有优异的物理力学性能,在航空航天领域具有广阔应用前景。但是,PTMCs属于兼具高强韧和高硬度特性的新一代难加工材料。目前虽然在CBN砂轮高速磨削钛基复材技术方面,已进行了一系列的理论和试验研究,但仍然存在效率低、易烧伤的难题。特别是,由于缺乏钛基复材磨削烧伤程度定量评价体系和可靠的高速磨削温度预测方法,导致磨削工艺优化制定缺乏基础数据和理论支持。有鉴于此,本课题开展了颗粒增强钛基复合材料高速磨削烧伤及其控制研究,采用试验与仿真相结合的方法,建立磨削烧伤程度定量评价体系,以及磨削温度对烧伤影响的关系模型,阐明工艺参数对磨削温度、磨削烧伤程度的影响规律。在此基础上,优化磨削工艺参数,实现钛基复材磨削烧伤控制,从而实现PTMCs高效精密加工。本文的主要研究工作与取得的成果如下:(1)发展了PTMCs磨削烧伤程度表面颜色表征法,使用色相和灰度对磨削表面颜色进行了数字化描述,建立了磨削烧伤程度的分级方法、磨削温度对烧伤影响的关系模型、以及磨削力的神经网络预测模型。研究发现,磨削温度对烧伤的影响规律符合玻尔兹曼分布方程,磨削烧伤程度随温度升高可以分三个阶段,未烧伤时处于缓慢上升阶段、轻/中度烧伤时为快速上升阶段、重度烧伤时缓慢增加并最终趋于平稳阶段。(2)建立了PTMCs高速磨削温度场的三维复合材料有限元仿真模型,揭示了钛基复材高速磨削温度分布特征与演化规律,阐明了工艺参数对磨削温度、磨削烧伤程度的影响,并进行了实验验证。结果表明,未发生磨削烧伤时,磨削温度和烧伤程度随磨削速度、工件进给速度和磨削深度增加而缓慢上升;磨削烧伤发生后,磨削烧伤程度随工艺参数提升其增加速率明显增加。(3)建立了磨削烧伤程度、比磨削能和材料去除率的预测模型,并将其作为工艺参数优化评价指标建立了多指标模糊评价准则,实现了PTMCs高速磨削工艺参数优化,获得了无磨削烧伤、高加工效率、低能量消耗的优化工艺参数,即磨削速度v_s=94m/s、工件进给速度v_w=4m/min、磨削深度a_p=35μm。开展了优化工艺参数的磨削实验验证,未发现加工缺陷。