研究目的
对钛合金（Ti-6Al-4V）进行激光铣削加工，实现每次激光扫描的材料去除率（MRR）100%可控，并达到最小表面粗糙度（SR）。
研究成果
已提出激光参数的优化组合方案，在复合满意度>0.9的条件下确保100%材料去除率与最小表面粗糙度。验证实验表明，优化参数能实现与模型预测相符的激光铣削效果。此外，铣削区域下方后续层的微观结构与基材相比保持不变。
研究不足
如果希望在精密加工的同时获得高表面光洁度，难度就会增加。对每次激光扫描的材料去除率进行精确控制是非常理想的，但很难实现。
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激光加工钛合金的可加工性：材料去除与表面粗糙度分析
DOI：10.1007/s00170-019-04564-7
期刊：The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
激光铣削是一种高效的精密加工工艺，尤其适用于钛合金等难加工材料。在激光铣削过程中，任一激光参数的微小变化都会导致加工结果的显著改变。设计几何形状与实际加工几何形状的高度匹配是精密加工的核心要求。虽然精确控制单次激光扫描的材料去除率极具价值，但实现难度很大。若要在保证精度的同时获得高表面光洁度，其技术难度将进一步提升。
本研究旨在实现对钛合金(Ti-6Al-4V)的激光铣削加工，要求达到100%的单次扫描材料去除率(MRR)精确控制与最小表面粗糙度(SR)。通过深入研究五个激光参数(激光强度、脉冲频率、扫描速度、层厚和轨迹位移)对MRR和SR的影响，并采用方差分析(ANOVA)评估各参数的重要性。建立了两个响应变量的数学模型，用于预测任意参数设置下的加工结果，且通过验证试验确认了模型的有效性。
激光参数优化对实现精确目标深度的材料去除并保持最小表面粗糙度至关重要。因此，本研究提出了优化后的激光参数组合方案，在复合满意度>0.9的条件下确保100% MRR精度与最小表面粗糙度。验证实验表明，优化参数能完全实现模型预测的激光铣削效果。
此外，研究还对比分析了加工区域下方后续层的微观结构与原始Ti-6Al-4V基体的差异。结果表明：采用优化参数时，次表层微观结构与基体金属保持一致，未发现微观结构改变的证据。
作者：
Naveed Ahmed，Shafiq Ahmad，Saqib Anwar，Amjad Hussain，Madiha Rafaqat，Mazen Zaindin
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