TC4钛合金因其优异的物理和力学性能,被广泛地应用于国防和民用工业中,如航空航天、汽车、船舶和生物医学等重要领域。但作为一种典型的难加工材料,钛合金在磨削加工等机加工工序中,因为工件材料导热系数低、弹性模量小、变形量大,加工时会导致表面温升过高、粘连等问题,甚至会出现表面烧伤、烧灼、热应力和微裂纹等热损伤问题,极大地影响了TC4钛合金零部件表面加工的精度和性能,其中典型的零件有喷气发动机机闸、尾椎和火箭发动机鼻锥等回转体零件。液体磁性磨具光整加工技术是一种柔性光整加工技术,具有材料适应性较强、可控性较好、加工质量较高、工艺简单等特点,同时本身是悬浮液,可以起到冷却与润滑作用,进而有效避免表面加工中工件表面烧伤和烧蚀导弹现象,从而提高加工零部件的精度和性能。为此,本文采用液体磁性磨具光整加工技术对TC4钛合金零件外圆表面进行加工。本课题获国家自然基金(51075294)、精密与特种加工教育部重点实验室开放课题(JMTZ201603)、山西省自然科学基金(201601D011060)、山西省重点研发项目(201903D121091)以及山西省教育厅2019年度研究生创新项目(RC1900001671)等项目资助。本文研究的主要内容如下:(1)针对TC4钛合金加工困难问题,提出了采用液体磁性磨具光整加工技术来加工TC4钛合金外圆表面的方案。(2)根据磁流变液的流变机理结合Preston材料去除公式,分析并得出了对钛合金外圆表面光整加工影响的主要因素;采用立式数控钻床设备搭建了加工实验台,对装置中涉及的磁场发生装置、工件夹具、电源型号、磨具组分及配置工艺等进行了相关设计和选型,并对TC4钛合金外圆表面进行了液体磁性磨具光整加工的初步试验,验证了加工的可行性。(3)设计了TC4钛合金外圆表面液体磁性磨具光整加工的试验方案,对光整加工前后的工件进行了表面质量检测,包括表面粗糙度Ra、Rz和表面微观形貌。分析了主要工艺参数(工件转速、磨料粒径、磨料类型、磁感应强度和加工时间等)对液体磁性磨具光整加工TC4钛合金的影响。(4)采用田口方法设计并进行了实验,得出了液体磁性磨具光整加工TC4钛合金外圆表面的最佳参数组合为:磨料类型为白刚玉、磨料粒径为2000目、转速为700 r/min、电流强度为2.0 A。各因素对加工效果的影响规律及排序为:磨料类型>磨料粒径>工件转速>电流强度。深入探究了各工艺参数对加工效果的影响规律,对工艺参数进行了优化。并选择得到的最优工艺参数对回转曲面典型零件“鼻锥”进行了加工实验,工件表面质量大幅提升,表面粗糙度相对下降率达到了87.55%。(5)采用了响应曲面分析法中的BOX-Benhnken试验设计,以表面粗糙度相对下降率%ΔRa为表征参数,筛选出了对TC4钛合金外圆表面显著的三个因素:加工时间、磨料粒径和工件转速,探究了工艺参数及其交互作用与上述表征参数的关系。建立了TC4钛合金外圆表面的表面粗糙度预测模型,并通过设计随机实验验证了模型的精确性。