激光加熱Al2O3陶瓷的軟化層對(duì)切削工藝參數(shù)的影響.pdf

1、工程陶瓷材料具有優(yōu)良的機(jī)械物理性能，如高硬度、抗高壓、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損、耐高溫等，越來越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、通信、石油化工、電力、冶金、機(jī)械及現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。但陶瓷材料硬而脆，采用傳統(tǒng)加工方式會(huì)伴隨有溫升高、切削力大、刀具磨損嚴(yán)重、表面質(zhì)量差和效率低等問題。激光加熱輔助切削技術(shù)，通過加熱軟化以改善材料切削性能，是解決陶瓷材料難加工問題的有效方法之一。為改善加工質(zhì)量、提高加工效率、擴(kuò)大陶瓷零部件的應(yīng)用，本文以Al2O3工程陶

2、瓷為對(duì)象，開展激光加熱Al2O3陶瓷的軟化層影響切削工藝參數(shù)的理論與試驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）分析了激光加熱輔助切削圓柱體氧化鋁陶瓷的傳熱形式，考慮激光束照射工件外圓表面時(shí)形成空間曲面光斑，基于傳熱控制方程基本理論、材料幾何物理參數(shù)和激光熱源模型，建立了激光加熱Al2O3工程陶瓷的三維傳熱數(shù)學(xué)模型；利用MATLAB軟件，對(duì)經(jīng)過離散化后獲得的傳熱差分方程進(jìn)行編程求解，獲得工件表面、橫截面和縱截面上不同位置處的溫度，為根

3、據(jù)材料軟化層尺寸選取工藝參數(shù)提供理論依據(jù)。
　　（2）搭建了激光加熱輔助數(shù)控切削氧化鋁陶瓷試驗(yàn)平臺(tái)，基于溫度場(chǎng)求解計(jì)算，獲得在不同激光功率、光斑半徑和工件轉(zhuǎn)速等參數(shù)組合下工件軟化層尺寸區(qū)間，并對(duì)軟化層進(jìn)行網(wǎng)格劃分，結(jié)合切削經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)選取背吃刀量和進(jìn)給量等工藝參數(shù)；設(shè)計(jì)了Al2O3陶瓷的激光加熱輔助切削試驗(yàn)工藝參數(shù)組合表。
　?。?）開展了激光加熱輔助切削試驗(yàn)，進(jìn)行了切除率的計(jì)算和Al2O3陶瓷試件表面粗糙度、凹坑、微裂紋等表面