李 强 郭辰光 赵丽娟 冷岳峰 岳海涛

辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新，123000

0 引言

采用定向凝固工艺方法和装置可制备沿某固定晶向生长的单晶零件，由于这类零件由一个晶粒构成，因此具有很强的晶体学各向异性特征[1]。此外，由于单晶材料完全消除了易引起裂纹的晶界，因此在高温服役条件下，具有比多晶高温合金更优异的物理和化学综合性能(如疲劳、蠕变和腐蚀抗力等)，且单晶材料已在高性能航空发动机叶片的制备上得到了快速的发展和广泛的应用[2]。但优异的高温强度、低热导率、潜在的化学活性、微观组织中夹杂的硬质点颗粒及高硬化率均会造成单晶合金零件的难加工性[3-4]，在铣削过程中产生剧烈抗力，导致刀具的快速磨损甚至失效以及被加工表面的损伤[5]，因此，基于晶体学各向异性特征铣削力的建模和控制是一个关键科学问题。

目前，国内外已在单晶零件切削力的研究方面取得了一些科研成果。CHENG等[6]基于微磨削实验及未变形切削厚度理论对单晶硅表面成形机理进行了研究，并在考虑材料晶体学效应的基础上构建了微磨削力模型。KOTA等[7]在对单晶铝进行车削的正交试验时发现，随刀具前角的减小，切削力各向异性特征显著弱化。外部载荷的施加方向对滑移系上位错滑移特征具有重要影响，基于单晶铜切削实验，WU等[8]发现晶体学取向对单晶材料切削力具有显著影响，沿[100]晶向铣削所得三向切削力最小。……