研究還表明，在高速粗加工過(guò)程中，要著重考慮以下幾方面。

　　(1)采用順銑(爬升切削)方式，以保持切削條件恒定，獲得較好的表面質(zhì)量;

　　(2)保持金屬去除率恒定和選擇合理的走刀方式;

　　(3)盡量減少刀具的切入次數(shù)，可選擇回路或單一路徑切削模式來(lái)進(jìn)行順銑。

　　4.2 銑削精加工

　　精加工的基本要求是獲得很高的精度、光滑的零件表面，實(shí)現(xiàn)精細(xì)區(qū)域的加工，如小的圓角、溝槽等。三維螺旋策略綜合了螺旋加工和等高加工策略的優(yōu)點(diǎn)，可避免平行策略和偏置精加工策略中出現(xiàn)的頻繁方向改變，從而提高了加工速度，減少了刀具磨損，還可以在很少抬刀的情況下生成連續(xù)光滑的刀具路徑。

　　針對(duì)激光快速成形某大型TA15鈦合金飛機(jī)構(gòu)件切削加工中存在大量R圓角的實(shí)際情況，在精加工中應(yīng)采用筆式加工。首先找到先前大尺寸刀具加工后留下的拐角和凹槽，然后自動(dòng)沿著這些拐角走刀，允許采用越來(lái)越小的刀具，直到刀具半徑與三維拐角或凹槽的半徑相一致，從而降低了拐角處的切削難度，也降低了讓刀量和噪聲的產(chǎn)生。

　　采用該精加工編程策略對(duì)激光快速成形TA15鈦合金某大型“腹板+筋條結(jié)構(gòu)”飛機(jī)構(gòu)件進(jìn)行機(jī)械加工，獲得了較好的效果，精加工后的局部如圖8所示。

　　圖8 激光快速成形TA15鈦合金工件精加工狀態(tài)實(shí)物圖

　　4.3 鏜孔、鉆孔與攻絲

　　精加工后直接在數(shù)控加工中心上對(duì)工件上不同孔徑、不同方向的百余個(gè)孔進(jìn)行鉆削(圖9(a));然后在臥式數(shù)控鏜銑床上對(duì)左右2個(gè)對(duì)稱的軸承孔進(jìn)行鏜削(圖9(b));最后采用配模手工鉆制個(gè)別孔，并對(duì)軸承孔上的注油孔內(nèi)螺紋進(jìn)行手動(dòng)攻絲，工藝參數(shù)基本參照BT20鈦合金鍛件的加工工藝。

　　圖9 激光快速成形TA15鈦合金構(gòu)件鏜削、鉆削和攻絲等加工后實(shí)物照片

 

　　檢測(cè)結(jié)果表明，加工后獲得了精確的孔徑、孔位和良好的孔表面質(zhì)量。實(shí)際加工過(guò)程中同時(shí)發(fā)現(xiàn)，鏜削和鉆削的穩(wěn)定性較好，刀具的磨損程度與鍛件相當(dāng)，基本未發(fā)生斷鉆現(xiàn)象。

　　4.4 切削變形控制

　　針對(duì)激光快速成形尺寸達(dá)1730mm×380mm×275 mm的飛機(jī)某大型鈦合金構(gòu)件銑削等加工過(guò)程中不可避免的殘余應(yīng)力及由此帶來(lái)的加工變形，本課題從切削工藝、裝夾和冷卻等多方面研究了變形控制方法。

　　激光快速成形鈦合金薄壁/細(xì)長(zhǎng)零件與鍛造鈦合金的對(duì)比試切工藝試驗(yàn)表明，激光快速成形鈦合金零件的加工回彈量相對(duì)較小，但由于所研究零件具有大平面腹板+單側(cè)不等厚/漸變厚度筋條的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且零件腹板平面度要求很高，這給切削變形控制帶來(lái)了較大難度。

　　首先，對(duì)切削工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。針對(duì)該激光成形鈦合金零件提出了多次翻轉(zhuǎn)、單次少量加工的加工策略，在未進(jìn)行加工過(guò)程中的任何去應(yīng)力退火工藝條件下實(shí)現(xiàn)了對(duì)平面度的良好控制，但多次裝夾和重新定位耗用一定工時(shí)，并且研究過(guò)程發(fā)現(xiàn)精加工零件經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間放置后存在輕微變形(應(yīng)力釋放)的現(xiàn)象。據(jù)此，研究增加了半精加工和其后的去應(yīng)力退火工序，通過(guò)半精加工使最終精加工量盡量小(單側(cè)加工余量由原粗加工后的2.0～2.5mm減少至0.5～1.0mm)。隨后，將半精加工件緊固于具有基準(zhǔn)平面的裝夾平臺(tái)上進(jìn)行去應(yīng)力退火，結(jié)果表明，增加半精加工和其后的去應(yīng)力退火工序后，最終精加工后零件的平面度控制效果更佳，長(zhǎng)時(shí)間放置后重新測(cè)量零件平面度時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯變形，表明經(jīng)優(yōu)化工序后的切削工藝大大降低了零件中的殘余應(yīng)力水平，有利于變形控制。

　　其次，對(duì)裝夾方式進(jìn)行了優(yōu)化。研究表明，夾具要有足夠的剛性，工件在安裝時(shí)夾緊力不宜過(guò)大，以減少加工時(shí)零件的振動(dòng)或變形。此外，鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)小，切削鈦合金過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱積于切削刃附近不易散發(fā)，造成刀具磨損嚴(yán)重、加工表面粗糙度低甚至嚴(yán)重導(dǎo)致零件過(guò)燒，因此切削過(guò)程中必須對(duì)加工零件充分澆注切削液。激光快速成形鈦合金零件的切削冷卻沒(méi)有特殊性，選用HGS-113切削液對(duì)該大型鈦合金構(gòu)件進(jìn)行切削加工時(shí)效果良好。

　　結(jié)論

　　(1)激光快速成形TA15 鈦合金“近終形”工件表面具有規(guī)則波紋起伏“魚(yú)鱗紋”狀形貌特征，這種特殊的表面形貌要求粗加工表面層時(shí)采用適當(dāng)大的切深量。

　　(2)激光快速成形鈦合金零件粗加工前要求進(jìn)行細(xì)致的劃線定位，必要時(shí)應(yīng)試走刀，以保證各部位均留有合適的加工余量。由于激光快速成形工件已具有一定尺寸精度，各部位之間形成了較強(qiáng)的尺寸關(guān)聯(lián)關(guān)系。

　　(3)激光快速成形TA15鈦合金的銑削、鏜削、鉆削和攻絲等切削工藝性能與鍛件無(wú)顯著差異，其加工刀具材料和刀具幾何參數(shù)的選擇、切削工藝、冷卻與裝夾等除上述2方面特殊性外基本可參照鍛件。

　　(4)采用優(yōu)化的切削工藝對(duì)激光快速成形某大型TA15鈦合金飛機(jī)構(gòu)件進(jìn)行了銑削粗加工和精加工、鏜孔、鉆孔和攻絲，獲得了良好的尺寸精度和表面質(zhì)量。