加工结果表明,切削力与刀具磨损随加工温度的升高而降低,比切削能小,加工后表面没有裂纹产生,并且可以高效加工复杂形状零件。Tian等通过激光辅助三维瞬态传热模型得到了最优化加工工艺参数的方法,通过实时改变激光能量,成功地在氮化硅材料上加工出复杂形状的工件,并且没有产生亚表面裂纹与热损伤。
激光加热辅助铣削(LAML)加工过程复杂,是间歇切削过程,对刀具与工件的冲击大,因此关于此方面的研究相对较少。König对钨铬钴合金进行了LAML研究,证明了加热辅助铣削的可行性。Yang等进行了激光加热辅助铣削陶瓷的研究,通过试验证明了辅助铣削的可行性,结果表明激光加热辅助铣削可以显著降低切削力,切屑连续,得到良好的加工表面。Tian等建立了LAML三维温度场模型,并通过试验验证了模型的准确性。成功采用TiAlN涂层硬质合金刀具对氮化硅材料进行了加工试验,以磨损极限VB=0.3mm计算,刀具寿命可以达到260mm。采用LAML技术明显提高了Inconel 718的加工性能,切削温度达到520℃时切削力降低40%~50%,刀具寿命提高1倍,表面粗糙度降低到原来的1/2。
总结:
高性能材料的发展是航空航天产业发展的关键因素,同时促进着高效率、高质量加工技术的进步。氮化硅陶瓷是一种应用日益广泛的典型高硬度、高脆性的高性能材料,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。随着激光技术、加热辅助切削技术及成套装备的出现,激光加热辅助切削技术将在未来难加工材料加工的应用中占有重要的位置。
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