本文介紹了一種基于激光沖擊噴丸（LSP）與選擇性激光熔化（SLM）集成的混合增材制造工藝——三維激光沖擊噴丸（3D LSP）。

摘要

本文介紹了一種基于激光沖擊噴丸（LSP）與選擇性激光熔化（SLM）集成的混合增材制造工藝——三維激光沖擊噴丸（3D LSP）。亞表層SLM零件的竣工（AB）狀態(tài)下眾所周知的拉伸殘余應(yīng)力（TR）對其疲勞壽命有不利影響。LSP是一種相對昂貴的表面后處理方法，已知會在零件的地下產(chǎn)生深度CRS，并用于疲勞壽命至關(guān)重要的高端應(yīng)用（如航空航天、核能）。新提出的3D LSP工藝?yán)昧酥貜?fù)中斷零件制造的可能性，周期為幾個SLM層。這種方法會導(dǎo)致所生產(chǎn)零件的次表面產(chǎn)生更高和更深的CRS，并預(yù)期改善疲勞性能。在本文中，316L不銹鋼樣品采用解耦方法進(jìn)行3D LSP處理，即通過將基板從SLM機(jī)器來回移動到LSP站。與AB SLM零件或傳統(tǒng)LSP（表面）處理的零件相比，對于所有研究的工藝參數(shù)，觀察到CRS的大小和深度明顯顯著增加。

1.前言

選擇性激光熔化（SLM）是一大系列增材制造（也稱為3D打?。┕に嚨囊徊糠?，也是過去幾年研究最多的工藝。在SLM工藝中，零件由金屬、陶瓷、聚合物或復(fù)合粉末逐層制成。在每個步驟中，粉末床沉積在基底上，并通過激光束選擇性地熔化。使用激光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，根據(jù)CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）模型計(jì)算的相應(yīng)零件橫截面掃描每一層。在選擇性固結(jié)后，沉積新的粉末層，并重復(fù)操作順序，直到零件完成。最后，未使用的粉末被移除，可以在另一個建筑過程中重復(fù)使用。這種制造方法能夠生產(chǎn)高附加值和非常復(fù)雜的幾何形狀的零件，否則很難或不可能生產(chǎn)。典型的例子涉及用于航空航天和醫(yī)療應(yīng)用的晶格結(jié)構(gòu)、用于減輕重量的仿生設(shè)計(jì)、模具中的保形冷卻通道等。

盡管SLM制造的零件的機(jī)械性能已接近傳統(tǒng)工藝制造的零件，但SLM仍有一些固有的局限性，其中之一是有害的拉伸殘余應(yīng)力（TR）的累積，如圖1所示。在SLM過程中，最后熔化的頂層在冷卻后收縮，但其幅度受底層（已固化）材料連續(xù)性的限制。從一層到另一層，制造的部件內(nèi)部積累了大量的TR，導(dǎo)致疲勞壽命降低或最終零件變形。在建造階段，高應(yīng)力甚至可能導(dǎo)致工藝失效（開裂）。

圖1 SLM零件中殘余應(yīng)力的示意圖，顯示了噴丸（SP）、激光沖擊噴丸（LSP）和3D LSP的影響。

不同的方法被用來控制和減少殘余應(yīng)力。原位加熱（例如通過基板預(yù)熱或激光重熔）是常用的。調(diào)整掃描策略也被證明會強(qiáng)烈影響殘余應(yīng)力。作為一種后處理，退火被廣泛使用，并已證明在某些情況下殘余應(yīng)力降低了70%。盡管這些方法確實(shí)改善了最終殘余應(yīng)力狀態(tài)，但它們無法完全消除TRS，也無法引入可提高疲勞壽命的壓縮殘余應(yīng)力（CRS）。此外，后處理無法避免工藝失效，這意味著原位加熱或優(yōu)化掃描策略不成功的材料無法通過SLM進(jìn)行處理。

激光沖擊噴丸（LSP）是一種高應(yīng)變率（~ 106 s 1）表面處理方法，類似于噴丸（SP）和超聲波噴丸（USP），用于在材料的近表面區(qū)域引入CRS。眾所周知，LSP可提高各種金屬材料的疲勞壽命、抗應(yīng)力腐蝕開裂和微動疲勞。引入的CRS深度可達(dá)1 mm（取決于處理的材料），抵消近表面區(qū)域的部分或全部拉伸應(yīng)力，降低裂紋擴(kuò)展速率，有效降低應(yīng)力強(qiáng)度因子，增強(qiáng)疲勞裂紋閉合效應(yīng)，增加裂紋擴(kuò)展的臨界應(yīng)力，因此，提高了金屬材料的疲勞性能（圖2）。

圖2 拉伸和壓縮應(yīng)力對裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。

LSP作為傳統(tǒng)表面處理方法應(yīng)用于SLM零件的初步研究表明，LSP能夠?qū)RS轉(zhuǎn)化為地下區(qū)域更有益的CRS。針對所有考慮的LSP參數(shù)，成功地轉(zhuǎn)換了殘余應(yīng)力。然而，傳統(tǒng)的LSP仍然是表面后處理，無法解決SLM構(gòu)建階段高TRS的大量累積問題。

本文提出了一種新型的混合增材制造工藝——三維激光沖擊噴丸(3D LSP)。3D LSP是一種由Fédérale de洛桑理工學(xué)院(EPFL)熱機(jī)械冶金實(shí)驗(yàn)室(LMTM)授予專利的工藝。該方法成功地實(shí)現(xiàn)了對SLM零件殘余應(yīng)力的三維控制。特別是有害TRS狀態(tài)繼承SLM轉(zhuǎn)化為有益的CRS的表面區(qū)域,在一個深度大于表面獲得與傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)(圖1)。3 d LSP過程實(shí)際上是能夠積累CRS在任何關(guān)鍵區(qū)域的大部分地區(qū)。其思想是將SLM和LSP過程結(jié)合起來，每隔幾個SLM層就進(jìn)行LSP處理。為了使這種方法功能齊全，能夠生產(chǎn)大零件，必須將具有相應(yīng)掃描頭的LSP激光器集成到SLM機(jī)中。

人們廣泛研究了殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響，并證明了近表面區(qū)域壓應(yīng)力的有益作用，沒有任何模糊之處。還觀察到，CRS的深度對疲勞壽命有顯著影響。深度越大（對于給定的量級），近表面裂紋將減少得越多，疲勞壽命也越長。盡管LSP設(shè)置比更傳統(tǒng)的SP（甚至是超聲波SP）更復(fù)雜，但由于CRS深度更大（圖1），LSP設(shè)置仍然是不可替代的，作為具有嚴(yán)格規(guī)格的零件的表面處理，例如核或航空航天應(yīng)用中遇到的零件。通過在地下區(qū)域的多個SLM層上重復(fù)LSP處理，3D LSP旨在與傳統(tǒng)表面LSP工藝相比，增加CRS的大小和深度，從而進(jìn)一步提高疲勞壽命。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

2.1. 材料和SLM參數(shù)

此處使用的參考材料是廣泛使用的316L奧氏體不銹鋼，其極限抗拉強(qiáng)度（UTS）為760 MPa。粉末為Diamaloy 1003，來自瑞士Sulzer Metco公司?；瘜W(xué)成分如表1所示。使用ConceptM2（Concept laser GmbH，德國）進(jìn)行選擇性激光熔化，該M2配備了以連續(xù)模式運(yùn)行的光纖激光器，波長為1070 nm，光斑尺寸為90μm。試樣幾何形狀為3 mm厚支撐結(jié)構(gòu)上的20×20×7 mm3長方體。選擇的SLM工藝參數(shù)為：激光功率125W，掃描速度600mm/s，填充距離0.105mm，層厚0.03mm。采用平行于零件邊緣的雙向掃描策略，層與層之間的掃描方向沒有變化，以故意產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。在N2氣氛下進(jìn)行處理，整個過程中O2含量控制在1%以下。

表1 316L不銹鋼的化學(xué)成分，重量百分比。

AM粉末進(jìn)料系統(tǒng)的通用說明。

AM粉末進(jìn)料系統(tǒng)的一般圖示如上圖所示。這些系統(tǒng)的建造體積通常較大（例如，Optomec LENS 850-R裝置的建造體積大于1.2 m3）。此外，粉末進(jìn)料系統(tǒng)比粉末床裝置更容易擴(kuò)大體積。在這些系統(tǒng)中，粉末通過噴嘴輸送到構(gòu)建表面。激光用于將單層或多層粉末熔化成所需形狀。重復(fù)此過程以創(chuàng)建實(shí)體三維組件。市場上主要有兩種類型的系統(tǒng)。1.工件保持靜止，沉積頭移動。2.沉積頭保持靜止，工件移動。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括其更大的制造體積，以及能夠用于翻新磨損或損壞的部件。

2.2. 激光沖擊噴丸

激光沖擊噴丸（LSP）試驗(yàn)使用中所述的設(shè)備進(jìn)行。激光源是Thales茲激光公司的Nd:YAG GAIA級激光器，脈沖寬度為7.1納秒，工作波長為532納米。光束空間能量分布為“頂帽”，脈沖形狀接近高斯分布。使用直徑為1 mm和5 mm的圓形激光光斑，每個脈沖的激光能量為0.4 J或10 J。選擇光斑大小和每個脈沖的能量之比，以保持7.2 GW/cm2的恒定功率密度。使用較低的每脈沖能量（對于給定的功率密度）的優(yōu)勢在于開放使用更容易獲得的激光器，通常以更高的重復(fù)頻率工作，因此可能會提高生產(chǎn)率。

2.3. 用鉆孔法測定殘余應(yīng)力

殘余應(yīng)力測量采用鉆孔法（HDM）。該技術(shù)廣泛用于測定深度殘余應(yīng)力分布，尤其是在表面處理后，如LSP、USP或SP。測量設(shè)備是來自SINT Technology的RESTAN-MTS 3000（圖3.a），測量是根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E837進(jìn)行的。HDM測量通過在被測表面上定位應(yīng)變計(jì)花環(huán)（圖3.b）并在表面鉆一個直徑為1.8 mm的孔來完成。鉆孔時，孔位置處的殘余應(yīng)力松弛，導(dǎo)致應(yīng)變變化。殘余應(yīng)力由Kirsch理論給出。應(yīng)用了鉆頭的可變深度增量。在從表面到100μm深度的區(qū)域內(nèi)，每10μm進(jìn)行一次測量。從0.1 mm到0.5 mm，臺階增加到25μm，從0.5 mm到1 mm，臺階進(jìn)一步增加到50μm。該程序在1 mm的總深度上總共測量了36個點(diǎn)。

圖3 a）帶SINT-b應(yīng)變儀的鉆孔技術(shù)。

圖4顯示了典型殘余應(yīng)力分布的最相關(guān)參數(shù)。它們是（i）CRS的最大數(shù)量-最大CRS，（ii）觀察到最大CRS的深度-最大CRS的深度，以及（iii）從CRS過渡到TRS的深度-CRS的深度。

圖4 顯示最相關(guān)參數(shù)的殘余應(yīng)力剖面：最大CRS–最大CRS量；最大CRS深度——觀察到最大CRS的深度；CRS深度——從CRS過渡到TRS的深度。

3.結(jié)果和討論

3.1. 竣工狀態(tài)

表2顯示了AB狀態(tài)下316L SLM樣品的殘余應(yīng)力測量。131μm深度處342 MPa的高拉伸值代表材料UTS（760 MPa）的45%。應(yīng)力是從表面到>1 mm深度的拉伸應(yīng)力（圖5），這是SLM制造的零件的典型情況。

表2 RS測量結(jié)果：通過UTS標(biāo)準(zhǔn)化的最大RS/R；最大水深；CRS的深度。在竣工狀態(tài)（AB）下進(jìn)行測量，或在沒有燒蝕涂層的情況下，采用1 mm和5 mm、40%和80%重疊的LSP處理。

圖5 在AB和LSP處理狀態(tài)下測量的樣品殘余應(yīng)力曲線。斑點(diǎn)大小為80毫米，重疊率為1%。

蝕刻條件下的光學(xué)顯微圖和SLM試樣的EBSD掃描的方向圖。與建筑方向垂直(上排)平行(下排)切割的標(biāo)本。樣品在“建成”條件下進(jìn)行研究，并在隨后的熱處理之后進(jìn)行研究。關(guān)于建筑方向z，所有方向圖都使用標(biāo)準(zhǔn)IPF顏色鍵著色。黑色線段表示高角度晶界的痕跡(由最近鄰像素之間的15°錯向定義)。

通過EBSD掃描得到的方向圖驗(yàn)證了光學(xué)觀測結(jié)果（上圖）。平行于構(gòu)建方向的截面切口證實(shí)了柱狀晶粒形態(tài)，垂直于構(gòu)建方向的截面切口證實(shí)了“棋盤”微觀結(jié)構(gòu)，其晶界優(yōu)先與X軸和Y軸成45°角。所有貼圖都顯示了大量的方向梯度和晶粒內(nèi)的小角度邊界（可見為顏色的細(xì)微變化），由大角度邊界（由黑色線段可見）分隔。在地圖中，紅色的偏好表明晶體的優(yōu)勢與建筑方向Z的一個〈001〉軸對齊。

3.2. LSP處理狀態(tài)

從SLM機(jī)中取出附著在基板上的SLM樣品，并用LSP處理。LSP處理以1毫米和5毫米的斑點(diǎn)大小進(jìn)行，并進(jìn)行40%或80%的重疊。每種LSP處理?xiàng)l件共處理四個樣品。LSP處理后，將每個LSP處理?xiàng)l件的四個樣品中的一個從基板上取出并進(jìn)行分析，同時將其余三個樣品送回SLM機(jī)器，進(jìn)行1、3和10個新層的重建步驟。表2給出了AB和LSP處理狀態(tài)下樣品的殘余應(yīng)力測量結(jié)果。相應(yīng)的應(yīng)力分布如圖5所示。

從表2可以看出，重疊率從40%增加到80%，導(dǎo)致1mm和5mm光斑尺寸的CRS總體增加。這與之前對PH1不銹鋼進(jìn)行的研究一致，其中還觀察到（i）更大的光斑尺寸導(dǎo)致更深的CRS，以及（ii）更小的光斑尺寸導(dǎo)致更高的最大RS。結(jié)果（i）來自與使用過小光斑尺寸相關(guān)的幾何效應(yīng)，這會導(dǎo)致沖擊波的強(qiáng)烈2D衰減，從而減少LSP處理的塑性影響深度。這種影響可以從給定表面積上較小的光斑尺寸增加的撞擊次數(shù)來解釋。

CRS的最大值出現(xiàn)在使用具有80%重疊的1 mm光斑尺寸時：應(yīng)力值代表材料UTS的96%。這表明，由于表面在80%重疊LSP條件下受到大量LSP沖擊，316L出現(xiàn)循環(huán)硬化。無論選擇的LSP參數(shù)如何，AB狀態(tài)的TR都會系統(tǒng)地轉(zhuǎn)換為CRS。較小的光斑尺寸會導(dǎo)致較大的最大CRS，這與之前在不同材料上獲得的結(jié)果一致。這在80%重疊的情況下尤其明顯，在這種情況下，將光斑尺寸從5毫米減小到1毫米會導(dǎo)致UTS增加45%。然而，較大的光斑尺寸往往會增加LSP影響區(qū)的深度：對于40%的重疊情況，觀察到從416μm增加到686μm。對于80%重疊的情況，這種影響不太明顯，但仍然存在。光斑大小和LSP影響區(qū)深度之間的關(guān)系是由于沖擊波的2D衰減。更高的重疊預(yù)期會導(dǎo)致更高的最大CRS和更深的CRS，但代價是LSP時間增加。

由于LSP激光器將與SLM機(jī)集成，因此應(yīng)解決重復(fù)頻率、激光尺寸、激光束傳輸和引導(dǎo)方法等與激光相關(guān)的問題。激光光斑尺寸的影響需要注意，因?yàn)閿M議的兩組LSP加工參數(shù)的激光特征有顯著差異。為了達(dá)到所需的功率密度，每個脈沖的能量從1毫米光斑的400 mJ躍升到5毫米光斑的10 J。由于兩個光斑尺寸的報(bào)告結(jié)果沒有太大差異，特別是對于80%重疊的情況，低能量激光器（每脈沖約400 mJ）可能是有益的，因?yàn)樗鼈兊某叽绺。杀靖?，重?fù)率更高?？紤]到斑點(diǎn)大小和可用重復(fù)率，當(dāng)使用較小的斑點(diǎn)大小時，LSP處理時間可能減少4倍。此外，ns范圍內(nèi)的較低能量可以耦合到光纖傳輸系統(tǒng)中，并利用掃描頭（類似于SLM中使用的掃描頭）。這些考慮因素解釋了為什么在所有與3D LSP相關(guān)的進(jìn)一步研究中選擇1 mm的光斑尺寸。

3.3. 3D LSP

在初始LSP處理后，對于每組LSP處理參數(shù)，將三個處理過的樣品固定在基板上。帶有這些樣品的基板被送回SLM機(jī)器進(jìn)行重建階段。仔細(xì)重新校準(zhǔn)后，重新填充粉末，并重建n個額外的新層（圖6）。新層的數(shù)量n為1、3或10。SLM參數(shù)和掃描策略保持不變，包括層厚30μm。重建階段后，從SLM機(jī)上取出樣品，重復(fù)LSP處理，使用1 mm的光斑大小，重疊率為40%和80%。

圖6 3D LSP過程的示意圖說明。

3.3.1. 3D LSP，40%重疊

表3顯示了AB、LSP處理和3D LSP處理樣品的殘余應(yīng)力測量結(jié)果，圖7給出了應(yīng)力分布的圖形表示。3D LSP樣本的最大RS非常相似 345 MPa（UTS的45%， 368兆帕（48%）和 n=1、3和10 SLM層的壓力分別為358 MPa（47%）。與傳統(tǒng)表面LSP處理相比，這意味著最大RS顯著增加，分別提高了30%、38%和35%。這一結(jié)果并不明顯，因?yàn)镾LM重建步驟引起的熱效應(yīng)可能會導(dǎo)致應(yīng)力松弛，以及由此產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力。然而，觀察到所有3D LSP處理參數(shù)的CRS累積（圖7、圖8）。這表明，在重建步驟中，由多個n SLM層的后續(xù)激光熔化引起的應(yīng)力松弛不是主要影響，并且與傳統(tǒng)LSP處理相比，3D LSP確實(shí)導(dǎo)致CRS的大小和深度明顯增加。

表3 RS測量結(jié)果：通過UTS標(biāo)準(zhǔn)化的最大RS/R；最大水深；CRS的深度。在竣工狀態(tài)（AB）下進(jìn)行測量；LSP處理1毫米，重疊40%；3D LSP 1毫米40%，含1、3和10個重建層。

圖7 在AB、LSP 1 mm 40%和3D LSP 1 mm 40%以及1、3和10個重建層中測量的樣品殘余應(yīng)力曲線。

圖8 在AB、LSP 1 mm 80%和3D LSP 1 mm 80%的1、3和10個重建層中測量的樣品殘余應(yīng)力曲線。

常規(guī)LSP組CRS深度為416 μm, 3D LSP組(n = 1、3和10)CRS深度分別為652 μm、668 μm和767 μm，分別增加57%、65%和84%。從這些結(jié)果中可以提取出總的趨勢是，n的增加導(dǎo)致了CRS深度的增加。如上所述，這個結(jié)果并不簡單。由于SLM層的熔化和凝固非常快，它引入的熱量有限，不會導(dǎo)致完全的應(yīng)力松弛。CRS因此會累積。然而，這些機(jī)制的細(xì)節(jié)將需要進(jìn)一步調(diào)查。預(yù)計(jì)將出現(xiàn)一個臨界值nc，超過該值后，對CRS的強(qiáng)度和深度的累積效應(yīng)將開始減弱。nc本身的值應(yīng)該是SLM加工參數(shù)和掃描策略的函數(shù)。在本例中，如2.1節(jié)所述，我們特意選擇了最不利的SLM參數(shù)和掃描策略，以顯示3D LSP過程的潛力，并留有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。

3.3.2 3D LSP, 80%重疊

經(jīng)過80%重疊處理后的殘余應(yīng)力測量結(jié)果如表4和圖8所示。對于n = 1、3和10個SLM層，3D LSP樣品的最大RS分別為 667 MPa(88%的UTS)、 707 MPa(93%)和 756 MPa(99%)。這些數(shù)值與常規(guī)LSP處理( 730 MPa或94%的UTS)產(chǎn)生的數(shù)值非常相似，這表明在80%重疊的情況下，由于彈丸密度高，應(yīng)變硬化水平較高。

表4 RS測量結(jié)果:最大RS值/ UTS歸一化;最大RS深度;CRS的深度。測量是在竣工狀態(tài)下進(jìn)行的(AB);LSP處理1 mm, 80%重疊;3D LSP 1mm 80%， 1、3、10層重建。

CRS的深度從常規(guī)LSP處理的804μm增加到1 mm以上，超過了當(dāng)前鉆孔實(shí)驗(yàn)裝置研究的最大深度。在1 mm深度處，n=1、3和10時的剩余壓應(yīng)力分別為38 MPa、52 MPa和254 MPa。與傳統(tǒng)LSP處理相比，這不僅是一個顯著的增加，而且與5 mm斑點(diǎn)大小的LSP處理相比也是如此（見表2和圖5）。這些結(jié)果說明了在3D LSP中選擇小光斑尺寸的相關(guān)性，因?yàn)長SP影響區(qū)深度甚至可能高于常規(guī)LSP處理中較大光斑尺寸產(chǎn)生的深度。與40%重疊的情況類似，n的增加導(dǎo)致CRS深度顯著增加。

4.結(jié)論和今后的工作

在本文中，我們展示了LSP處理改變SLM零件殘余應(yīng)力狀態(tài)的能力。在奧氏體316L不銹鋼上進(jìn)行試驗(yàn)，將AB樣品的高拉伸狀態(tài)轉(zhuǎn)換為CRS狀態(tài)。研究還表明，如果SLM構(gòu)建階段與LSP處理交替，最大CRS的大小和深度都可以顯著增加。對各種LSP加工參數(shù)進(jìn)行了測試，可以得出以下結(jié)論：

傳統(tǒng)的LSP治療很容易將TRS轉(zhuǎn)化為CRS狀態(tài)

光斑尺寸越小，最大CRS越大

光斑尺寸越大，CRS深度越大。

更高的重疊率（80%）會導(dǎo)致更高的CRS和更深的CRS剖面，因?yàn)樘幚肀砻嫔系臎_擊密度更大。雖然這種LSP處理?xiàng)l件會帶來更好的結(jié)果，但會增加LSP處理時間。

3D LSP增加了CRS的大小和深度。在所有加工條件下都觀察到了這一點(diǎn)。

與具有較大光斑尺寸和脈沖能量的傳統(tǒng)LSP處理相比，具有較小光斑尺寸和脈沖能量的3D LSP可以產(chǎn)生更深的CRS。在40%和80%的重疊中都觀察到了這一點(diǎn)，并證明了使用低能量脈沖激光器、高重復(fù)率和縮短處理時間的興趣。這種激光器也更適合于在單個SLM-LSP混合機(jī)中實(shí)現(xiàn)，體積更小，成本更低，在光束傳輸和定位方面更容易適應(yīng)。

在LSP處理之間增加SLM層的數(shù)量會導(dǎo)致CRS深度的增加。

進(jìn)一步的工作將側(cè)重于（i）更準(zhǔn)確地研究兩次后續(xù)LSP處理之間SLM層數(shù)量的影響，（ii）開發(fā)原型機(jī)，用于構(gòu)建具有最佳拉應(yīng)力和壓應(yīng)力空間分布的較大樣品，（iii）3D LSP處理樣品的疲勞壽命評估，以及與常規(guī)表面LSP處理樣品的比較。

另一個研究方向?qū)⑴c已知由于高TRS累積而在SLM條件下失效的材料的制造有關(guān)，并且預(yù)期與3D LSP的結(jié)合對其有益。

來源：3D Laser Shock Peening – A new method for the 3D control of residual stresses in Selective Laser Melting，Materials& Design，doi.org/10.1016/j.matdes.2017.05.083

參考文獻(xiàn)：R.S. Gideon, N. Levy，Rapid manufacturing and rapid tooling with layer manufacturing (LM)technologies, state of the art and future perspectives. CIRP Ann—Manuf Technol52 2:589–609，CIRP Ann. Manuf. Technol., 52 (2) (2003), pp. 589-609