冷硬铸铁激光加热辅助切削实验研究

冷硬铸铁具有很高的硬度、强度和很好的耐磨性 ,但其切削加工性能很差 .激光加热辅助切削是加工冷硬铸铁这种高硬材料的有效方法 .进行了常规切削和激光加热辅助切削对比性实验研究 ,检测了切削力随切削深度和切削速度的变化规律 ,实验结果表明 ,激光加热辅助切削冷硬铸铁时切削力下降非常明显 ,接近 5 0 %;进行了刀具磨损实验 ,加热辅助切削明显减轻了刀具的磨损 ,磨损量降低了 2 4%,提高了刀具的寿命 .

激光加热辅助切削氮化硅陶瓷实验研究

针对航空航天领域广泛应用的氮化硅陶瓷材料,采用激光加热辅助的方法进行了切削实验研究。分析了激光能量、切削深度、切削速度、进给量等加工参数对切削力及比切削能的影响规律;采用SEM对加工过程中产生的连续切屑进行观测分析,探讨了加热辅助切削的材料塑性去除及切屑形成机理;分析了不同切削状态的刀具磨损形式及磨损原因;测试了加工后的表面粗糙度与表面形貌,表明激光加热辅助切削氮化硅陶瓷可以在保证加工效率的同时得到良好的加工质量,并且不产生亚表面裂纹。

Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料激光加热辅助切削的切削特性

利用 YAG激光对 Al2 O3颗粒增强铝基复合材料加热 ,进行车削试验 ,通过对切削过程中的三向切削力、刀具磨损、切削表面参与应力及表面组织成分的分析 ,利用组织错配理论建立了颗粒增强金属基复合材料切削的物理模型 ,阐述了颗粒增强型铝基复合材料激光加热辅助切削的内部作用机理 ,利用物理模型解释了复合材料激光加热辅助切削过程中切削力下降、刀具磨损降低。

工程陶瓷的激光加热辅助切削技术

激光加热辅助切削工程陶瓷技术即使用激光作为外加热源先于刀具加热软化陶瓷工件,然后再使用刀具将软化的材料去除。较高的剪切变形区温度降低了陶瓷材料的屈服应力和硬度,陶瓷变形特征从脆性转变为塑性或者准塑性,从而提高切削效率,延长刀具使用寿命,有望解决陶瓷加工中的低效率和高成本现状。从激光加热辅助切削工程陶瓷研究进展、激光束的整合,以及切削机理等方面,对激光加热辅助加工工程陶瓷做了较为全面的论述。

激光加热辅助切削技术及研究进展

激光加热辅助切削技术将激光作为热源来提高切削区的温度,达到降低切削力、延长刀具寿命、提高表面质量及加工效率的目的.介绍了激光加热辅助切削技术的特点、加工方式及加工机理,从仿真研究与试验研究两方面,对激光加热辅助切削技术的研究现状进行了分析和总结,讨论了其研究的发展方向.

激光加热辅助切削技术

采用激光加热辅助切削技术可实现氮化硅陶瓷工件外圆、平面及复杂沟槽加工,表面质量好,不产生裂纹,并且加工后材料没有发生物相变化。充分展现了激光加热辅助切削技术在难加工材料,尤其是在复合材料加工中的应用前景。

硬质合金激光加热辅助切削刀具磨损预测

为了准确判断和预测硬质合金激光加热辅助切削过程中刀具的磨损状态,通过常规切削及激光加热辅助切削条件下的刀具后刀面磨损对比试验,研究了刀具的磨损形态及磨损规律。根据试验得到的刀具后刀面磨损量,基于灰色-马尔可夫理论建立了硬质合金激光加热辅助切削刀具磨损量灰色预测模型及灰色-马尔可夫预测模型,并对特定切削条件下的刀具磨损量进行了预测。结果表明,两种模型预测值与实测值误差较小,特别是灰色-马尔可夫模型拟合精度更高,结果更可靠,能更好地满足工程需要。

基于D-P本构的Vit1型金属玻璃激光加热辅助切削仿真研究

金属玻璃属于典型的难加工材料,为了提高切削加工性能,利用其强度和硬度对温度敏感的特性,提出金属玻璃的激光加热辅助切削加工,并以Vit1型金属玻璃为对象进行仿真研究。针对有限元软件中没有适用于金属玻璃本构模型的问题,构建了Vit1型金属玻璃的Drucker-Prager本构模型,通过切削力仿真值与实验值的对比验证了本构模型的准确性。由于在有限元软件中无法直接定义和加载激光光源模型,利用Fortran语言编写了激光光源代码,并嵌入到有限元软件,然后将激光加热金属玻璃的梯度温度场数据加载到金属玻璃的二维切削仿真模型中,进行了切削仿真。仿真结果表明,在给定的切削用量下相比传统切削,采用激光加热辅助切削金属玻璃的最高温度降低15.1%,最大Mises应力降低23.3%,切削力降低36.1%,且稳定切削时切削力的波动幅度更小,表明了利用激光辅助切削的方式可以提高金属玻璃的切削加工性。

不同材料去除模式下激光加热辅助切削氮化硅陶瓷表面粗糙度研究

激光加热辅助切削因其工艺空间大、经济性高、可得到高质量表面成为工程陶瓷等脆硬材料的高效加工方式。通过改变激光功率和切削深度两组单因素试验,研究了激光加热辅助切削氮化硅陶瓷(Si 3N 4)不同加工状态下表面粗糙度值的变化规律。结果表明:材料被塑性去除时,Ra和Rq值均小于被脆性去除和产生热损伤时得到的值。未产生热损伤时,Ra和Rq值随工件软化程度增大而减小。在塑性去除模式下,轮廓高度幅值曲线更加趋于对称和正态分布,表面轮廓更加精细。

激光加热辅助切削及其发展

激光加热辅助切削技术是目前机械制造业普遍关注的一种特种加工技术。它是集光学、材料学、传热学、物理学、力学、机械加工等多方面的知识于一体的新型加工技术。本文对激光加热辅助切削技术进行了详尽的阐述,并详尽的展示了国内外的发展状况,并对其发展趋势进行了展望。

激光加热辅助切削加工技术研究进展

综述近年来激光加热辅助切削加工技术的研究进展。在实验研究方面,总结了激光加热辅助车削、铣削、钻削、磨削等不同工艺过程的加工特点,阐述了激光参数和切削参数对加工质量的影响。研究表明:在一定范围内,适当提高激光功率、降低切削速率、减小进给量有利于切削区材料的充分软化,可改善工件材料的切削加工性,提高加工效率和加工质量。目前,激光加热辅助切削加工仿真研究主要集中在切削温度场与切削过程仿真。通过建立温度场模型,可预测材料去除最优温度范围,优化加工工艺参数。切削过程仿真探讨应力、应变、温度等物理量的影响,为实际加工中控制零件表面质量提供了依据。后续工作应进一步加强在加工机理、加工工艺、仿真优化等方面的研究,建立完善的激光加热辅助切削加工数据库,以促进该技术的工业应用。

激光加热辅助切削工程陶瓷研究及应用现状

介绍了一种新的陶瓷加工方法:即采用激光来加热陶瓷,陶瓷在高功率激光的作用下瞬时升温而软化,硬度和脆性大大降低,再用硬质合金刀具像切削金属一样来加工陶瓷。在此基础上,综述了各种工艺参数,如激光功率、光斑大小、材料、进给速度、切削深度、激光作用点与刀具的距离、工件旋转速度等对激光加热辅助切削工程陶瓷质量的影响。还给出了国内外研究进展,并对其发展做了展望。

激光加热辅助切削Al_2O_3工程陶瓷的工艺参数分析

本文主要探讨激光加热辅助切削Al2O3工程陶瓷时,不同加工工艺参数对加工表面质量的影响。通过实验结果对比分析,确定最佳的工艺参数。

激光辅助加热切削氧化铝工程陶瓷的刀具磨损试验研究

氧化铝工程陶瓷具有较高的强度、硬度和较好的耐磨性,是典型的难加工材料,激光辅助加热切削是加工这种高硬度材料的有效方法之一。通过对氧化铝工程陶瓷在激光辅助加热切削时立方氮化硼(CBN)刀具的磨损试验,研究了激光功率、主轴转速和进给速率等不同工艺参数对刀具磨损所产生的影响。结果发现,CBN刀具的磨损形态主要表现为前刀面和后刀面磨损,造成刀具磨损的主要原因是磨料磨损和粘结磨损;同时还发现,与普通切削相比,采用辅助加热切削可以明显减小刀具的磨损。

激光加热辅助铣削氮化硅陶瓷试验研究

激光加热辅助切削是加工工程陶瓷材料的一种有效方法,关于辅助车削的研究较多,而激光加热辅助铣削的研究较少。本文搭建了激光加热辅助铣削试验系统,对氮化硅陶瓷进行了加工试验研究。随着激光能量升高,切削力降低,刀具磨损减少,切屑尺寸增加。工件表面粗糙度、表面形貌、表面组织与表面硬度的测量结果表明加工质量好、激光对工件不造成损伤。此外,研究了加工过程中产生的边缘碎裂现象,分析了工艺参数对碎裂宽度的影响规律。

激光加热辅助铣削钛合金TC4的有限元分析

研究了在激光加热辅助条件下的钛合金铣削机理,采用高斯分布热源模型作为热流量载荷,并考虑了钛合金材料的Johnson-Cook本构模型和Johnson-Cook失效断裂准则。建立了在激光加热辅助条件下铣削过程的顺序热力耦合有限元分析模型,计算了工件温度场分布和工件表面应力等。通过分析对比仿真和实验结果,在可接受的误差范围内,验证了模型的准确性,证实了模型的可行性和有效性。

应用加热软化和应力效应的激光加工技术

常规激光加工技术多是利用高温使材料熔化或气化而达到加工目的,但是往往需要克服在激光加热过程中引起的材料软化和热应力。探讨了利用激光加热引起的软化和热应力效应进行加工的可行性,主要研究了激光加热辅助切削(LAM)技术和激光加热弯曲三维成形技术等非常规激光加工技术,着重探讨了LAM陶瓷材料的温度场变化、切屑形态和加工表面形貌,以及激光加热弯曲三维成形过程中轨迹规划策略、温度场、应力场和形变场的传播过程,建立了两种加工技术的理论分析模型和实验系统,并利用该系统进行了大量的实验研究,获得了较好的加工效果,为实际加工奠定了理论基础。

难加工材料精密切削技术研究

随着材料科学和先进制造技术的发展,难加工材料以其优良的物理机械性能在现代高技术行业的诸多领域得到越来越广泛的应用。针对难加工材料的结构特点,分析了难加工材料的切削加工特性,综述了硬切削加工、超声辅助切削加工、激光加热辅助切削加工及热超声辅助切削加工的国内外研究进展,并指出了精密切削应用于难加工材料切削加工时存在的问题及进一步的研究方向。

PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金的磨损机理

结合激光加热辅助切削和超声振动切削提出了激光超声复合切削加工工艺。采用PCBN刀具对YG10硬质合金进行普通切削、超声振动切削、激光加热辅助切削和激光超声复合切削对比试验,采用超景深显微镜观测刀具磨损量及磨损形貌,通过扫描电子显微镜(SEM)对刀具磨损区域进行能谱分析,研究激光超声复合切削条件下刀具的磨损规律、磨损形态及磨损原因。研究结果表明:与普通切削、超声振动切削及激光加热辅助切削相比,激光超声复合切削时刀具后刀面磨损量平均值分别降低57.5%、46%、41.3%,刀具使用寿命明显提高;刀具磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损和崩刃;激光超声复合切削硬质合金时粘接磨损、氧化磨损、相变磨损和微裂解磨损是引起PCBN刀具磨损的主要原因。

激光复合去除加工技术研究综述

激光具有加工宏观至微观尺度简单或复杂形状零件的能力,几乎可用于所有的工程材料,但是激光加工工艺还有一些不足,如加工的热应力、加工毛刺与热损伤。其他的制造工艺如切削加工、电火花加工与电解加工等,加工难加工材料时存在加工效率低、刀具磨损严重等缺点。研究人员一直在寻求解决上述问题的方法,复合加工就是一种解决策略。激光复合加工是在激光加工的基础上复合一种或几种加工工艺而形成的一种新工艺。或者在烧蚀去除材料的过程中通过复合能场提高去除率、改善表面完整性、降低热损伤等;或者激光作为辅助能场,帮助改善材料的可加工性能,从而提升表面质量、增加材料去除率、降低工具的磨损等。激光加热辅助切削、水导激光加工和激光复合探针纳制造是3种典型的激光复合去除加工工艺,从加工技术的原理、仿真与试验研究等方面进行了论述。提高的工艺效率、降低的加工成本与提升的加工零件质量证明了激光复合加工的巨大应用潜力。最后指出了3种激光复合加工工艺目前研究的不足与未来的发展方向。