增材制作在航空航天和醫(yī)療商場的廣泛運用促使人們不斷進步對精加工增材部件外表的要求，以滿意終究運用需求。增材制作工藝能夠生產(chǎn)出接近終究形狀的組件，顯著下降了終究精加工的需求。經(jīng)過增材制作，能夠下降資料浪費率，有利于整體制作工藝，可是這也意味著后續(xù)的精加工進程對后處理技能和一致性的要求越發(fā)嚴苛。因此，需保證后處理的一致性，滿意部件公役和外表質(zhì)量要求。在對公役和外表提出更高要求的運用中，磨削能夠是增材制作的另一個有用挑選。與其他傳統(tǒng)資料去除工藝比較，磨削得到的外表質(zhì)量和完整性更好。為了進一步了解增材制作的精加工，尤其是運用于航空航天業(yè)中的鎳基高溫合金部件時，Norton|Saint-Gobain公司的工程師對選用增材制作的Inconel 718樣品進行了精磨削研討。研討首要環(huán)繞3個問題打開：需求從增材制作的部件上磨掉的最低資料量/體積是多少？運用最新一代的砂輪對增材制作的部件進行磨削能夠到達怎樣的外表光潔度？第三，精磨削對增材制作組件的外表剩余應(yīng)力（如有）有什么影響？

圖1 磨削前的AM Inconel 718測驗樣品

選用直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）工藝制作的AM IN718樣品由Stratasys Direct Manufacturing公司提供。圖1所示為增材制作測驗樣品。增材制作后，對樣品進行介質(zhì)噴砂處理，完后消除應(yīng)力。接著是熱等靜壓、固溶處理/退火和沉淀硬化處理。樣品硬度為40 HRC。然后運用Norton|Saint-Gobain Higgins磨削技能中心的Magerle MFP-125.50.65間歇進給磨削機上的Norton NQX60E24VTX2砂輪進行樣本磨削，圖2和圖3所示為測驗設(shè)置。

圖2 整機設(shè)置

圖3 設(shè)備特寫

首先，逐漸加大切削深度，進行幾個區(qū)域的磨削，確認需求鏟除的最小資料量后，對增材制作的外表進行處理。之后按照規(guī)則的切削深度進行磨削，然后檢查外表是否存在顯著缺陷。圖4所示為實驗期間部件整理后的樣品圖片。根據(jù)實驗成果，為了消除增材制作進程中產(chǎn)生的一切幾許不一致性和外表缺陷，需求從組件中去除大約0.30～0.45mm的資料。

圖4 部分磨削后的AM Inconel 718測驗樣品

本次測驗選用的磨削長度為50.8mm，砂輪直徑為462mm，工作速度為23m/s?？偣矊ξ鍌€的資料去除率（MRR）進行了測驗，范圍為0.1mm3/sec./mm～3.9mm3/sec./mm。經(jīng)過更改進給速度（mm/min）或切割深度（mm）調(diào)整資料去除率。對多個資料去除率進行了測驗，以評價中低資料去除率對外表光潔度和磨削能力的影響。雖然能夠運用現(xiàn)代工程磨料以較高的去除率對鎳基合金（例如Inconel 718）進行磨削，但根據(jù)現(xiàn)在工業(yè)上用于精加工規(guī)范Inconel工件的規(guī)范精加工率，本研討挑選了較低的資料去除率。以規(guī)范（非增材制作）工件磨削為例，預(yù)期成果是，隨著資料去除率的添加，磨削功率添加，磨削后的工件外表光潔度（Ra）將添加或外表會變得更粗糙。

磨削前后，選用聯(lián)邦觸摸輪廓儀體系5000丈量工件的外表光潔度，丈量點包含工件上的多個方位和兩個方向（圖5a和圖5b）。此外，還在多個方位進行了非觸摸輪廓儀外表丈量。

圖5a 外表光潔度丈量方向（平行于磨削方向）

圖5b 外表光潔度丈量方向（筆直于磨削方向）

磨削前，對增材制作資料的外表光潔度進行評價后發(fā)現(xiàn)，在不同丈量方向上，光潔度存在很大差異?？v向丈量時，均勻光潔度為3.3微米Ra；橫向丈量（圖5b）時，均勻光潔度為2.1?mRa。而在丈量規(guī)范鑄態(tài)Inconel 718資料時，不會出現(xiàn)這種顯著差異。這種差異似乎與3D制作辦法有關(guān)，可是現(xiàn)在尚不清楚切當原因。

選用觸摸輪廓儀丈量磨削后外表光潔度的慣例辦法是筆直于磨削線，而不是平行于磨削線。本次研討中，在平行于磨削線和筆直于磨削線兩個方向上丈量了外表光潔度。然后將磨削后的丈量成果與磨削前的縱向和橫向丈量成果進行比較。

要點在于，沿著筆直于磨削線的方向進行丈量磨削后的外表時，測針會跳過磨削線的波峰和波谷。而在平行方向上進行丈量時，測針平行于磨削線移動，永遠不會跳過峰谷。因此，果然如此，本次研討中，筆直丈量得出的（粗糙）外表光潔度顯著高于平行方向的丈量成果。

磨削前后對增材制作資料的外表光潔度進行評價后發(fā)現(xiàn)，不同丈量方向的光潔度存在顯著差異。本次研討中，選用平行于磨削線和筆直于磨削線兩個方向上進行外表光潔度丈量，成果的確存在顯著差異。在平行方向上丈量時，磨削前，均勻外表光潔度為3.3?mRa，研磨后為0.21?ma。在筆直方向上丈量時，磨削前，均勻外表光潔度為2.1?mRa，研磨后為0.5?mRa。

此外，還選用了Nanovea 3D外表輪廓儀和白光色差技能對增材樣品進行了剖析，將外表特征以視覺化辦法呈現(xiàn)出來。在本次測驗中，收到增材制作樣品后，選用玻璃介質(zhì)對其進行介質(zhì)噴砂處理，除去外表凸起的部分。磨削后在外表上能夠看到的線條是磨削操作留下的線條。能夠運用較細磨料粒度的砂輪或其他打磨產(chǎn)品，例如工程類磨帶，進一步減少外表線條，構(gòu)成超級精密的外表，條件是這點對于組件的功能和質(zhì)量而言至關(guān)重要。

為了進一步了解磨削對AM IN718樣品整體外表完整性的影響，選用Bruker-AXS D8 Discover微衍射設(shè)備，在收到和磨削樣品后，進行了外表剩余應(yīng)力丈量。對兩種狀態(tài)下同一樣品6個不同方位的丈量成果進行比較后發(fā)現(xiàn)，在兩種條件下近外表剩余應(yīng)力均為負值/存在壓縮力。這種情況首要發(fā)生在精磨削后的組件上，其近外表剩余應(yīng)力具有壓縮性，可推遲外表裂紋分散，進步疲憊壽數(shù)。

本次研討期間，按照5個資料去除率對磨削功率進行了丈量。隨著資料去除率的添加，磨削功率也隨之添加。這種行為存在于大多數(shù)磨削操作中。在0.1mm3/sec./mm的最低速率時，磨削期間的峰值功率為1.4kW。而在3.9mm3/sec./mm的最高資料去除率下，磨削功率為10.8kW。

本次研討的成果證明，對增材制作的鎳基合金（比方Inconel 718）進行精磨削能夠?qū)⑼獗淼拇植诙认陆到?4%（平行于磨削線）或34%（筆直于磨削線）。能夠根據(jù)要求，運用磨料粒度更精密的砂輪或其他打磨產(chǎn)品，比方工程類磨帶獲得超精密外表。此外，成果還標明，為了進步外表精密度，需從組件上去除0.30～0.45mm的資料，并鏟除去一切與3D制作進程相關(guān)的幾許不一致性。對于增材制作商而言，最低去除率是要害信息，由于他們一直在努力以最具成本效益的辦法讓增材制作組件盡可能到達近凈形狀。此外，剩余應(yīng)力數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，磨削后的外表應(yīng)力具有壓縮性，能夠推遲外表裂紋擴展，從而延伸所制作的組件的疲憊壽數(shù)。