航空鈦合金高效插銑加工實驗與多目標優化研究

李益兵，王輝雄，莊可佳

（武漢理工大學機電工程學院，武漢430070）

近年來，鈦合金材料因其密度低、強度高、耐腐蝕性好等特點在航空發動機整體葉盤、機匣等關鍵部件中，鈦合金被大量使用[1]。鈦合金整體葉盤結構復雜、葉片為自由曲面、流道加工空間狹小，材料難切削、加工余量大，制造難度較大[2]。傳統的側銑加工中刀具主要受徑向力作用，隨著刀具懸伸量的增加，切削系統剛度降低，容易產生顫振，刀具磨損加劇，嚴重時刀具折斷，工件質量下降，加工效率顯著降低。而插銑過程，刀具沿主軸方向進給，刀具主要受軸向力作用，徑向力相對較小，刀具懸伸量較大。結合插銑的特點，將插銑技術應用于鈦合金整體葉盤制造可有效解決上述問題。

Li 提出了一種圓柱形零件的插銑方法并且建立了瞬時切削力的預測模型[3]。Altintas和Jeong 系統地研究了插銑加工的瞬時切削力模型及振動模型[4-5]。Damir 研究了剛性和柔性工件系統的時域切削力和穩定性分析[6]。岳彩旭建立了動態切削力系數的切削力機械模型，在該模型基礎上研究了插銑加工的切削力和穩定性分析[7]。Zhuang 建立了考慮刀具跳動的插銑瞬時切削力解析模型和機械模型，模型的預測值與實驗結果非常接近[8-9]。

除了加工機理方面的研究外，研究了切削參數對加工性能指標的影響，對切削參數進行優選，以提高加工效率、提高工件質量和減小生產成本等。任軍學及其團隊做了一系列鈦合金插銑試驗，研究了插銑參數對切削力、表面溫度的影響規律，并以刀具許用撓度為約束，提出了切削參數選擇的方法[10-11]。……