基于激光辅助的氮化硅陶瓷车削表面质量研究

发布时间：2021-02-06 06:58

　　针对氮化硅陶瓷材料加工难度大、表面质量难以保证等问题,提出了一种针对氮化硅陶瓷的激光辅助车削方法,通过激光对工件进行了预热,改善了陶瓷材料加工区域的材料特性,降低了材料的硬度和脆性,在减少切削力的同时,有效改善了陶瓷工件的表面质量。首先,利用有限元软件ABAQUS/CAE建立了氮化硅陶瓷材料的本构模型,分析了激光对车削中材料去除的作用效果;然后,设计了激光辅助车削实验,研究了激光功率参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,并将实验结果和仿真分析结果进行了对比。研究结果表明:随着激光功率的增加,切削力和表面粗糙度都逐渐降低,实验中切削力最大下降了59.5%,表面粗糙度最大下降了85%,使用激光辅助加工后的表面质量得到了明显提高;同时,实验与仿真结果趋于一致,验证了所建模型的正确性。 

【文章来源】：机电工程. 2020,37(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

热传导原理

笔者建立氮化硅陶瓷激光辅助车削仿真三维有限元模型,如图2所示。图2中,模型分为工件和刀具两部分,其中,工件为直径30 mm的棒料,金刚石车刀前角和后角均设置为7°,刀尖圆弧半径设置为20 μm。

激光功率对切削力的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进蚁群算法的激光切割加工路径优化研究[J]. 侯普良,刘建群,高伟强.  机电工程. 2019(06)
[2]硬质合金激光辅助二维超声切削的表面质量[J]. 张明军,焦锋,刘建慧,史龙飞.  机械设计与研究. 2018(05)
[3]激光加热辅助切削加工技术研究进展[J]. 张迎信,安立宝.  航空材料学报. 2018(02)
[4]旋转超声钻削碳化硅金刚石工具磨损实验研究[J]. 曾伟民,皮钧.  机电技术. 2015(06)

硕士论文
[1]氧化锆陶瓷超声旋转钻削振动系统改进设计及实验研究[D]. 黄飞.广东工业大学 2017
[2]激光加热辅助车削45%SiCp/Al的温度场仿真与切削试验研究[D]. 盛东营.哈尔滨工业大学 2015
[3]脉冲激光加热辅助车削氧化铝陶瓷温度场仿真和试验研究[D]. 廖先宇.湖南大学 2013



本文编号：3020352