3 切削工艺性能
对激光快速成形TA15钛合金工字梁、接头、框等不同形状尺寸的飞机构件的铣削、镗削、钻削和攻丝等切削加工研究表明，激光快速成形钛合金的切削工艺性能与锻造钛合金相当，同时表现出良好的切削工艺稳定性。这与激光快速成形钛合金组织性能对零件形状、尺寸、壁厚等的不敏感性有关。
研究发现，激光快速成形钛合金构件切削加工中存在以下2方面的特殊性，在制定切削工艺时必须注意。
(1)激光快速成形钛合金构件在粗加工之前必须对毛坯进行细致的划线和定位，必要时进行试走刀。因为激光快速成形所获得的是已具有一定尺寸精度的“近终形”毛坯，加工余量相比锻件少得多，同时各部位之间已形成了尺寸关联，因此，要求加工前对外廓和关键部位均进行全面细致划线，确定X、Y、Z三维方向上的基准，从而确保精加工后零件上所有表面层(包括波纹起伏的原始表面和热处理过程中形成的表面渗氧层)均能被加工去除。
例如，在激光快速成形TA15钛合金某大型飞机复杂构件(存在大量纵横交错筋条结构)的加工过程中，首件粗加工仅以外廓尺寸进行定位，结果导致个别筋条一侧加工余量很大，而另一侧的波纹起伏表面尚未加工平整;经增加钳工划线和试走刀工序后，优化调整了加工基准，使各部位均有一定的加工余量。
(2)对激光快速成形钛合金构件进行粗加工时，首次进刀应采取相对大切削深度策略，即避免刀刃直接切削波纹起伏层、表面粘结氧化物颗粒和热处理渗氧层。初期研究工作中，若首次进刀切深量较小，粗加工时噪声尖锐、颤动明显，且经常发生崩刃现象，刀具磨损较快(图6(a));后加大切深量，刀刃切入表面氧化层以内，切削效果明显改善(图6(b))。
图6 激光快速成形TA15钛合金表面层粗加工示意图
4 激光快速成形TA15钛合金飞机大型构件切削加工
4.1铣削粗加工
粗加工前在钳工平台上对激光成形“近终形”毛坯进行了划线，综合该零件腹板下方各筋条、缘条的相对位置，以及与腹板上方2个接头的位置关联关系，确定了加工基准，并进行试走刀，保证了加工余量的均匀性。
由于粗加工阶段以快速去除加工余量、控制零件整体变形为主要目标，同时兼顾粗加工后的超声波检测要求(如表面粗糙度达到Ra3.2、单侧加工余量≥1.5mm等)，所以采取的工艺方案是高切削速度、高进给率和小切削量的组合，切入和切出尽量采用连续的螺旋和圆弧轨迹进行切向进刀，以保证恒定的切削条件。
应用螺旋等高速加工方式对激光快速成形TA15钛合金工字梁进行粗加工，获得了较好的切削效率与表面质量的匹配，粗加工后实物照片如图7所示。
图7 激光快速成形TA15钛合金工字梁粗加工状态
