3 切削工藝性能

　　對激光快速成形TA15鈦合金工字梁、接頭、框等不同形狀尺寸的飛機構件的銑削、鏜削、鉆削和攻絲等切削加工研究表明，激光快速成形鈦合金的切削工藝性能與鍛造鈦合金相當，同時表現出良好的切削工藝穩定性。這與激光快速成形鈦合金組織性能對零件形狀、尺寸、壁厚等的不敏感性有關。

　　研究發現，激光快速成形鈦合金構件切削加工中存在以下2方面的特殊性，在制定切削工藝時必須注意。

　　(1)激光快速成形鈦合金構件在粗加工之前必須對毛坯進行細致的劃線和定位，必要時進行試走刀。因為激光快速成形所獲得的是已具有一定尺寸精度的“近終形”毛坯，加工余量相比鍛件少得多，同時各部位之間已形成了尺寸關聯，因此，要求加工前對外廓和關鍵部位均進行全面細致劃線，確定X、Y、Z三維方向上的基準，從而確保精加工后零件上所有表面層(包括波紋起伏的原始表面和熱處理過程中形成的表面滲氧層)均能被加工去除。

　　例如，在激光快速成形TA15鈦合金某大型飛機復雜構件(存在大量縱橫交錯筋條結構)的加工過程中，首件粗加工僅以外廓尺寸進行定位，結果導致個別筋條一側加工余量很大，而另一側的波紋起伏表面尚未加工平整;經增加鉗工劃線和試走刀工序后，優化調整了加工基準，使各部位均有一定的加工余量。

　　(2)對激光快速成形鈦合金構件進行粗加工時，首次進刀應采取相對大切削深度策略，即避免刀刃直接切削波紋起伏層、表面粘結氧化物顆粒和熱處理滲氧層。初期研究工作中，若首次進刀切深量較小，粗加工時噪聲尖銳、顫動明顯，且經常發生崩刃現象，刀具磨損較快(圖6(a));后加大切深量，刀刃切入表面氧化層以內，切削效果明顯改善(圖6(b))。

　　圖6 激光快速成形TA15鈦合金表面層粗加工示意圖

　　4 激光快速成形TA15鈦合金飛機大型構件切削加工

　　4.1銑削粗加工

　　粗加工前在鉗工平臺上對激光成形“近終形”毛坯進行了劃線，綜合該零件腹板下方各筋條、緣條的相對位置，以及與腹板上方2個接頭的位置關聯關系，確定了加工基準，并進行試走刀，保證了加工余量的均勻性。

　　由于粗加工階段以快速去除加工余量、控制零件整體變形為主要目標，同時兼顧粗加工后的超聲波檢測要求(如表面粗糙度達到Ra3.2、單側加工余量≥1.5mm等)，所以采取的工藝方案是高切削速度、高進給率和小切削量的組合，切入和切出盡量采用連續的螺旋和圓弧軌跡進行切向進刀，以保證恒定的切削條件。

　　應用螺旋等高速加工方式對激光快速成形TA15鈦合金工字梁進行粗加工，獲得了較好的切削效率與表面質量的匹配，粗加工后實物照片如圖7所示。

　　圖7 激光快速成形TA15鈦合金工字梁粗加工狀態