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增材制造钛合金导轨类结构高速铣削加工精度研究

宣布时间：2025-01-14 12:24:55 浏览次数：

1、小序

3D打印工艺以增材制造的方法实现细密重大结构的成型[1-2]，，，，，，，，通太过层切片团结逐层群集的工艺蹊径，，，，，，，，借助软件将零件结构数据数字化，，，，，，，，并通过数控系统将离散质料逐层群集固化，，，，，，，，完成零件结构实体制造的一种成型加工工艺[3-4]。。。。。

随着航空航天结构件一体化和轻量化设计需求一直增添[5]，，，，，，，，急需寻找到能够知足产品指标要求的成型工艺，，，，，，，，而3D打印增材制造通过实现零件结构内部点阵结构的成型制造获得高比强度、高比刚度、高比模量、低密度，，，，，，，，显着降低产品重量，，，，，，，，同时通过拓扑优化设计使得零件内部应力漫衍匀称[6-7]，，，，，，，，依附以上优点在航天相关产品中获得了普遍的应用[8-9]。。。。。钛合金3D打印增材制造导轨（下称“导轨”）由钛合金TC4粉末3D打印成型，，，，，，，，制造后可获得较好的力学性能，，，，，，，，并通过蒙皮厚度与点阵结构支持杆径的控制实现了产品轻量化，，，，，，，，但也保存因增材制造带来的变形及应力剩余影响后续加工历程中的尺寸精度与形位精度控制、较薄蒙皮对加工历程中装夹及铣削力限制，，，，，，，，同时导轨结构较长造成的加工历程中变形积累，，，，，，，，以上因素均会造成加工尺寸精度、形位精度难包管，，，，，，，，外貌粗糙度不佳[10]，，，，，，，，最终影响产品质量。。。。。为包管加工后的产品知足指标要求，，，，，，，，通；；；；；；；剐栉牲加工效率。。。。。这使增材制造普遍应用遇到瓶颈。。。。。为了实现具有特殊形状结构件的成型与应用，，，，，，，，同时为了包管成型件接口尺寸精度与外貌质量，，，，，，，，增减材复合加工手艺应运而生。。。。。石文天等[11]针对高精度TC4质料孔加工需求，，，，，，，，使用先SLM成型，，，，，，，，后钻削的工艺蹊径，，，，，，，，通过控制切屑倾轧镌汰积热提升了孔加工精度。。。。。张楷越[12]研究了不锈钢薄壁件DED增材制造参数及加工参数对结构变形、剩余应力漫衍的影响。。。。。而导轨作为一种典范的细长梁结构，，，，，，，，现在较多学者实验从有限元仿真优化角度出发解决加工中爆发的变形问题。。。。。通过改变装夹、切削参数[13-14]等方面控制或赔偿加工历程中爆发的变形，，，，，，，，进而提升加工精度。。。。。高速铣削工艺具有切削力小、加工质量高、刀具寿命长、效率高等优点。。。。。庞俊忠等[15]研究发明高速铣削工艺速率提升时，，，，，，，，因软化作用有利于获得更优的外貌粗糙度值；；；；；；；张立峰研究发明高速铣削工艺通过提升铣削速率降低切削力，，，，，，，，有用提升外貌加工质量[16]；；；；；；；杨振朝等[17]、王慧等[18]研究划分发明高速铣削工艺可以改善加工外貌的显微硬度、剩余应力漫衍和外貌形貌，，，，，，，，进而提升产品疲劳性能。。。。。现在关于高速铣削加工导轨结构研究仍较少，，，，，，，，本文使用高速铣削工艺加工导轨结构，，，，，，，，从铣削速率、铣削深度参数入手，，，，，，，，通过实验的方法剖析了差别参数对加工精度及外貌粗糙度的影响，，，，，，，，并得出最优参数组合。。。。。

2、实验计划设计

2.1实验工具

实验研究工具为钛合金粉末3D打印增材制造零件，，，，，，，，使用激光选区熔化手艺（SLM），，，，，，，，工艺实验历程为在粉末床上铺一层粉并刮平，，，，，，，，激光凭证模子路径快速扫描粉末，，，，，，，，使粉末熔化烧结在一起，，，，，，，，随后粉床下降一定高度再次铺粉，，，，，，，，重复上述历程形成三维零件实体，，，，，，，，增材制造选用SLM成型装备型号为BLT-S515-008，，，，，，，，产品形状如图1所示。。。。。

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零件包络尺寸为1400mm×64mm×38mm，，，，，，，，所用钛合金粉末因素见表1，，，，，，，，其粒度规模知足20μm<D10<30μm，，，，，，，，30μm<D50<55μm，，，，，，，，60μm<D90<80μm。。。。。

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增材制造所选工艺参数见表2，，，，，，，，增材制造后外部蒙皮厚度最小为0.6mm，，，，，，，，内部点阵杆径为0.5mm。。。。。零件中导轨面特征为图2零件向视图中标注的平面，，，，，，，，两侧对称，，，，，，，，总长为1391mm，，，，，，，，贯串零件全程，，，，，，，，起到支持机构在其上往复运动的作用，，，，，，，，因此对两侧面距离64mm、导轨面平面度、导轨面相关于两头平面笔直度、导轨面粗糙度有较高精度指标要求。。。。。

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2.2实验计划

实验加工装备选用FPT六轴五联动方法镗铣加工中心，，，，，，，，装备参数如表3所示。。。。。

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实验加工选用刀具为直径20mm金刚石涂层三刃硬质合金直刃铣刀，，，，，，，，根部圆角R3，，，，，，，，形状如图3所示。。。。。

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为包管增材制造后宽度偏向包络尺寸能够笼罩增材制造变形，，，，，，，，导轨面在宽度偏向各设置了4mm加工余量，，，，，，，，团结余量设计了以下加工工艺计划：导轨装夹方法如图4所示，，，，，，，，使用垫块将导轨底部垫起并垫平，，，，，，，，使用压块装夹导轨一侧并加工另一侧导轨面，，，，，，，，加工分为半精加工和精加工，，，，，，，，半精加工每轮去除1mm加工余量，，，，，，，，执行三轮，，，，，，，，精加工每轮去除0.5mm加工余量，，，，，，，，执行两轮，，，，，，，，半精加工及精加工后完成增材制造后预留余量完全去除。。。。。每轮加工完一侧导轨重新装夹加工另一侧导轨，，，，，，，，包管导轨面左右两侧对称去除。。。。。在加工历程中，，，，，，，，接纳乳化液对刀具及零件举行冷却，，，，，，，，降低加工历程中的温度。。。。。

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本次实验共加工四件导轨产品的导轨面，，，，，，，，每件产品划分使用一件新铣刀举行加工，，，，，，，，划分牢靠选取表4中的一种转速举行加工，，，，，，，，接纳单因素实验法研究切削深度、进给量和主轴转速对外貌质量的影响。。。。。为了获得较好的加工外貌质量，，，，，，，，综合思量机床和刀具性能，，，，，，，，选取如表4所示的实验参数。。。。。切削速率由公式v=nπD盘算，，，，，，，，公式中，，，，，，，，n为机床主轴转速，，，，，，，，D为加工用刀具直径。。。。。

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2.3精度测试计划

导轨加工完成后，，，，，，，，使用移动桥式三坐标对零件宽度、导轨面平面度、笔直度举行丈量，，，，，，，，装备丈量规模为1173mm×1500mm×1000mm，，，，，，，，装备精度品级为2.2+3L/1000μm，，，，，，，，丈量时在导轨面上每100mm匀称取点拟合形成平面举行评价。。。。。半精加工和精加工后划分使用MarSurfM300C粗糙度仪对导轨面外貌粗糙度值举行丈量，，，，，，，，粗糙度仪丈量精度Ra为0.001μm。。。。。

3、实验效果与讨论

3.1形位精度剖析

导轨面平面度和相对基准笔直度直接影响机构在导轨上运动阻力及运动稳固性。。。。。首先对精加工后导轨面平面度及相关于端面（基准面）笔直度举行丈量，，，，，，，，效果如表5所示。。。。。

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实验参数I～IV转速从1500r/min增至4500r/min（图5），，，，，，，，导轨面平面度逐渐从0.28mm降至0.12mm，，，，，，，，更高的铣削速率有利于获得更优的导轨面平面度。。。。。在更高的切削速率下，，，，，，，，切削力更低，，，，，，，，薄壁细长梁结构加工历程中应力释放造成的变形更。。。。。，，，，，，，在相同进给速率和切削深度下获得的平面度更好。。。。。

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四件导轨端面（基准面）平面度均控制在0.005mm，，，，，，，，实验参数I～IV转速从1500r/min增添至4500r/min，，，，，，，，见图6，，，，，，，，导轨面笔直度逐渐从0.32mm下降至0.11mm，，，，，，，，更高的切削速率使导轨面相关于基准笔直度显著提升。。。。。在更高的切削速率下，，，，，，，，切削力更低、加工历程中应力释放造成的变形更小、加工获得的导轨面相关于基准笔直偏向的变形也更低。。。。。

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3.2尺寸精度

导轨面宽度影响在导轨面上运念头构运动轨迹的精度，，，，，，，，对精加工后导轨面宽度尺寸举行100mm/段的分段精测，，，，，，，，获得导轨面宽度64mm，，，，，，，，尺寸精度如表6所示。。。。。

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实验参数I和II条件下，，，，，，，，加工获得的导轨面宽度公差带宽度和误差绝对值均比实验参数III和IV更大，，，，，，，，在更高的切削速率下，，，，，，，，加工获得的导轨面宽度的精度更高。。。。。切削速率高时，，，，，，，，切削力低导轨面加工历程中应力释放造成的变形更。。。。。，，，，，，，加工尺寸更靠近理论值，，，，，，，，在相同进给速率和切削深度下获得的导轨面宽度尺寸更好。。。。。

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3.3粗糙度剖析

导轨面粗糙度对导轨面后续外貌处置惩罚质量及寿命有较大影响。。。。。3D打印增材制造获得的产品外貌粗糙度经样板比照，，，，，，，，仅能抵达12.5μm，，，，，，，，划分丈量对半精加工、精加工后导轨面的粗糙度值，，，，，，，，每次三个测点选在导轨面长度四中分点。。。。。获得差别工艺参数下导轨面加工后的粗糙度值如图8所示，，，，，，，，数据详见表7。。。。。

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从图8中可以发明随主轴转速增添导轨面粗糙度值降低，，，，，，，，切削深度大时外貌粗糙度值更大，，，，，，，，且切削深度对粗糙度值影响更显着。。。。。其他参数相同时，，，，，，，，切削深度增大，，，，，，，，单刃切削历程中去除质料体积更大，，，，，，，，加工历程中爆发振动更大，，，，，，，，质料脱离基体外貌时，，，，，，，，基体外貌更易爆发不平整峰谷，，，，，，，，导致粗糙度值增大。。。。。在实验参数规模内，，，，，，，，随主轴转速提升，，，，，，，，切削速率增大，，，，，，，，切削动能增添，，，，，，，，提升了切削能力及稳固性，，，，，，，，易于获得更优的外貌粗糙度值。。。。。

4、竣事语

本文针对钛合金粉末3D打印增材制造获得的导轨面结构的加工精度控制举行了研究，，，，，，，，凭证对高速铣削工艺效果的理论剖析与试验效果可获得：

a.使用金刚石涂层硬质合金高速铣削工艺加工，，，，，，，，在实验参数条件下更高的主轴转速加工获得的导轨面平面度、笔直度更好。。。。。主轴转速4500r/min时，，，，，，，，加工获得的导轨面平面度比1500r/min时降低57.1%，，，，，，，，导轨面笔直度比1500r/min时降低65.6%；；；；；；；

b.比照差别转速加工获得的导轨面宽度指标，，，，，，，，高转速加工获得的宽度精度规模更。。。。。，，，，，，，同时相比于理论值的误差绝对值更。。。。。，，，，，，，主轴转速4500r/min时加工获得的导轨面宽度误差绝对值比1500r/min时降低32.7%；；；；；；；

c.比照差别加工参数下加工获得的导轨面外貌粗糙度值，，，，，，，，更高的主轴转速、更低的铣削深度加工获得的导轨面粗糙度值更优。。。。。切削深度0.2mm、主轴转速4500r/min时加工后导轨面外貌粗糙度值比1500r/min时降低57.8%，，，，，，，，主轴转速牢靠时，，，，，，，，切削深度0.2mm加工获得的导轨面外貌粗糙度值比切削深度0.5mm时降低23%～58.3%。。。。。

高速铣削工艺可以实现钛合金粉末3D打印增材制造获得的导轨面结构的加工，，，，，，，，在实验参数规模内，，，，，，，，更高的主轴转速、更低的切削深度加工获得的形位精度、尺寸精度和粗糙度均更优，，，，，，，，高速铣削工艺效率较高且外貌质量优异，，，，，，，，具有工程应用价值。。。。。

参考文献

[1] Yuan Sujuan, Li Shuxian, Zhu Jun, et al. Additive manufacturing of polymeric composites from material processing to structural design-science direct[J]. Composites Part B: Engineering, 2021, 219: 108903.

[2] Gu Dongdong, Shi Xinyu, Poprawe R, et al. Material-structure-performance integrated laser-metal additive manufacturing[J]. Science, 2021, 372(6545).

[3] Tian Xiaoyong, Wu Lingling, Gu Dongdong, et al. Roadmap for additive manufacturing: toward intellectualization and industrialization[J]. Chinese Joumal of Mechanical Engineering: Additive Manufacturing Frontiers, 2022, 1(1): 100014.

[4] Tan Chaolin, Weng Fei, Sui Shang, et al. Progress and perspectives in laser additive manufacturing of key aeroengine materials[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture: Design, Research and Application, 2021(170): 170.

[5] 张卫红，，，，，，，，周涵，，，，，，，，李韶英，，，，，，，，等. 航天高性能薄壁构件的质料-结构一体化设计综述[J]. 航空学报，，，，，，，，2023，，，，，，，，44(9)：25-41.

[6] Li Shaoying, Wei Hongkai, Yuan Shangqin, et al. Collaborative optimization design of process parameter and structural topology for laser additive manufacturing[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2023.

[7] Li Shaoying, Yuan Shangqin, Zhu Jihong, et al. Optimal and adaptive lattice design considering process-induced material anisotropy and geometric inaccuracy for additive manufacturing[J]. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2022.

[8] 刘洋，，，，，，，，周建平，，，，，，，，张晓天，，，，，，，，等. 增材制造手艺在载人航天工程中的应用与展望[J]. 北京航空航天大学学报，，，，，，，，2023，，，，，，，，49(1)：83-91.

[9] 武瑞刚，，，，，，，，韩利萍，，，，，，，，楚蓓蓓，，，，，，，，等. 3D 打印手艺在航天企业的应用[J]. 机械工程与自动化，，，，，，，，2020(6)：225-226.

[10] 康兴泰，，，，，，，，陈洪杰，，，，，，，，李文锋，，，，，，，，等. 钛合金增材制造成形误差及累积机制[J].有数金属，，，，，，，，2023，，，，，，，，47(5)：701-713.

[11] 石文天，，，，，，，，李季杭，，，，，，，，刘玉德，，，，，，，，等. 增减材复合加工 TC4 高精度孔试验对比研究[J]. 外貌手艺，，，，，，，，2022，，，，，，，，51(11)：347-359.

[12] 张楷越. 316L 不锈钢薄壁件原位增减复合制造工艺研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨理工大学，，，，，，，，2023.

[13] 张征，，，，，，，，许小雷，，，，，，，，孙鹏程，，，，，，，，等. 细长梁数控侧铣加工变形的展望、赔偿与验证[J]. 机床与液压，，，，，，，，2021，，，，，，，，49(14)：31-35.

[14] 孙钊，，，，，，，，白娟娟，，，，，，，，韩超艳，，，，，，，，等. 切削参数对微铣削加工温度影响的 ABAQUS 有限元仿真剖析[J]. 机械设计与制造工程，，，，，，，，2019，，，，，，，，48(5)：15-18.

[15] 庞俊忠，，，，，，，，牛苜森. 高速铣削 3Cr2Mo 钢时硬度对外貌粗糙度的影响纪律[J]. 工具手艺，，，，，，，，2021.

[16] 张立峰，，，，，，，，王盛，，，，，，，，王宁，，，，，，，，等. 激光熔覆 Ti-6Al-4V 高速铣削切削力研究[J].机械科学与手艺，，，，，，，，2021，，，，，，，，40(4)：562-565.

[17] 杨振朝，，，，，，，，杨福杰，，，，，，，，袁启龙，，，，，，，，等. 超高强度钢高速铣削外貌完整性实验研究[J]. 机械科学与手艺，，，，，，，，2019，，，，，，，，38(7)：1061-1066.

[18] 王慧，，，，，，，，李南奇，，，，，，，，赵国超，，，，，，，，等. 基于航空铸造钛合金 Ti-6Al-4V 高速铣削参数的外貌质量及切削效率优化[J]. 外貌手艺，，，，，，，，2022，，，，，，，，51(2)：331-337+346

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