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。

在分析铣削过程能耗特性的基础上,针对难加工材料切削过程中能耗大、效率低、刀具受损严重等问题,提出一种考虑刀具主后刀面磨损的机床比能预测模型。应用田口法设计304不锈钢数控铣削正交试验,采用非线性回归拟合试验数据,分析切削参数和刀具磨损对机床比能的影响规律。结果表明:该机床比能预测模型的准确率在96%以上;在半精加工铣削参数范围内,机床比能随铣削深度、铣削宽度、进给速度和铣削速度的增大逐渐减小,随着刀具磨损值的增大呈线性增大。

文章针对微型薄壁的高精密微细铣削加工,展开加工机理与工艺的研究。通过构建微细铣削的有限元模型与微细铣削50μm厚度薄壁件的试验,揭示大切深与小切深时每齿进给量和轴向切深对薄壁特征尺寸误差的影响关系。结果表明,随着每齿进给量的增加,铣削力与尺寸误差都呈上升趋势。随着轴向切深的增加,铣削力增大,但薄壁特征的尺寸误差反而减小。表明了宏观薄壁特征切削中所提出的小切深多次走刀这种工艺路线在微小型薄壁特征的微细铣削中并不适合,主要原因是微型薄壁特征的几何尺度与微细铣削装备的精度更加接近,多次往复走刀引起的定位误差使薄壁尺寸误差变大。因此,大切深小进给可以在保证效率的前提下减小薄壁尺寸误差,更加适合微细铣削微小型薄壁特征。

针对传统的微喷带机械打孔机在打孔过程中存在的打孔针更换麻烦、打孔精度不高和工作效率低等问题,设计了一款微喷带激光打孔机。其机械部分以抻带机构、垂直进给机构与牵引带机构三个部分为主,控制部分以触控一体机与触摸屏为上位机,以SZ-B-V4数字控制卡和PLC为下位机,共同控制激光发生器、激光扫描振镜和伺服电动机实现高速精密打孔,设计了触摸屏与PLC程序。经调试及应用,在速度10m/min~30m/min下,该装置实现了对通孔直径0.2mm~1mm打孔的功能,且打孔圆度比较理想,大大提高了打孔加工效率,推动了微喷带的普及。