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激光纹理化对超硬单点切削刀具性能的影响
摘要： 本文研究了纹理化单点聚晶金刚石（PCD）刀具在加工6082铝合金时的切削性能与抗粘附特性。首先采用光纤激光器（波长1064纳米）通过不同功率强度、进给速度和脉冲持续时间加工微/纳纹理结构，最终通过扫描电子显微镜、白光干涉仪和能谱仪进行表征。在干式车削试验中探究了不同纹理对切削性能的影响，试验按固定切削长度分段停机，通过三维白光干涉仪分析粘附高度。通过对切削力的数据处理和刀具的显微表征，评估了纹理设计、摩擦系数及粘附特性的影响。 结果表明：沟槽方向垂直于切屑流动方向（CFD）的刀具进给力更稳定（20-40牛顿），优于基准刀具（6-41牛顿）；平行于CFD与垂直于CFD的沟槽刀具推力均呈现60-75牛顿的均匀波动趋势，较基准刀具（73-90牛顿）更为稳定。当纹理深度约260纳米且后处理粗糙度达数十纳米量级时，采用平行于CFD沟槽的激光加工刀片可使平均摩擦系数降至0.28±0.14（基准刀具为0.34±0.26），并减少工件材料在前刀面的粘附。使用垂直于CFD沟槽的纹理刀具时，切削力降低23%，加工表面质量提升11.8%，该构型更适用于精加工；平行于CFD沟槽的纹理使切削力降低11.76%、粘附减少59.36%、摩擦系数下降14.28%，但会增大加工表面粗糙度，适用于粗加工。本研究首次提出激光制造可作为灵活技术手段，根据具体应用（粗/精加工）调控PCD刀具的几何与磨损特性，突破传统工业中依据加工类型选用不同微观结构PCD（如晶粒尺寸与粘结剂含量）的常规方法。
关键词： 粘附、干式切削、纳秒脉冲、激光铣削、聚晶金刚石刀片、激光表面纹理化、切削力
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光工艺参数对Inconel 718激光辅助加工的影响：统计-回归分析
摘要： 本文研究了激光辅助加工参数对Inconel 718激光辅助切削（LAM）过程中切削力和表面温度的影响。采用Nd:YAG激光器作为表面预热热源，以切削速度、进给量和激光功率作为评估切削力和切削温度的工艺参数。实验基于田口L27正交设计进行规划并采集结果，通过主效应图（二维）分析各因素对输出响应的影响，并利用方差分析（ANOVA）判断其显著性。结果表明：切削速度贡献度最大（56%），其次是切削速度×进给量（24%）、进给量×激光功率（10.5%）和进给量（10%）。与传统加工相比，LAM使进给力（Fx）降低55%、轴向力（Fy）降低50%、切削力（Fz）降低60%。此外建议该Inconel 718合金LAM加工时将工件表面温度控制在750?C–887?C范围内以获得最佳工艺效益。建立的回归模型显示其与实验数据拟合良好，切向力的确定系数R2=0.91，表面温度的R2=0.71。
关键词： 回归分析，统计分析，切削力，表面温度
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于田口方法对Inconel 718合金激光参数优化的研究
摘要： Inconel 718是一种典型的高温合金，在机械加工过程中存在显著困难。高强度、高切削温度及加工过程中的后续加工硬化会不利影响切削力、表面完整性、刀具寿命和切屑折断性。采用激光辅助加工(LAM)技术已成功克服上述难题。LAM是一种混合加工技术，通过激光发射的热量软化工件后，再使用常规刀具进行加工。本研究尝试采用未涂层硬质合金刀片对激光辅助加工718 Inconel超级合金的加工特性进行实验研究。基于田口L18混合正交阵列设计实验方案，测量切削力、表面粗糙度和刀具磨损三个响应值并分析其影响。通过方差检验消除加工参数引起的变异性，建立预测回归方程评估所有质量特性，并计算皮尔逊相关系数分析输入参数与质量特性间的相关性。结果表明进给速度与切削力、表面粗糙度存在强相关性，其次是切削速度。通过期望函数法分析实验数据预测最优加工条件。在最优激光参数下，相比传统加工方式，使用激光束时刀具寿命提高了9%。
关键词： 切削力、田口方法、表面粗糙度、刀具磨损、激光参数
更新于2025-09-16 10:30:52
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镍基合金718激光辅助加工的有限元模拟与实验验证
摘要： 激光辅助加工（LAM）是一种极具前景的技术，可降低难加工材料的切削力、改善表面质量和刀具寿命。本文主要采用有限元法研究激光辅助加工Inconel 718高温合金时的切削力。研究采用迭代法确定刀屑界面摩擦系数，以获得该切削参数范围内合理的切削力数值。模拟过程中引入任意拉格朗日-欧拉（ALE）公式来模拟切屑形成过程，并采用Johnson-Cook材料模型描述工件材料的流动应力特性。为验证有限元模型，在正交切削条件下进行了LAM实验，实验设计遵循田口方法。通过对比实验与模拟获得的切削力结果发现：在大多数工况下，有限元预测的切削力与实验数据偏差不超过15%，两者具有良好的一致性。
关键词： 切削力、有限元分析、因科镍718合金、田口方法、正交切削、激光辅助加工
更新于2025-09-12 10:27:22
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磷酸二氢钾晶体微球头铣削中切削力与加工表面质量关系的研究
摘要： 磷酸二氢钾（KDP或KH2PO4）晶体被广泛用作惯性约束聚变（ICF）中的终端频率转换器。然而，KDP晶体是一种典型的软脆性难加工光学晶体。本研究通过开展微铣削实验，探究了不同切削深度和主轴转速下KDP晶体微球头铣削过程中切削力与加工表面质量的关系。采用快速傅里叶变换（FFT）算法对记录的切削力进行诊断，通过FFT分析可获得切削力的周期性变化及滤除噪声后的切削力。通过计算推力静分量与加工槽粗糙度值Ra的相关系数，以及推力峰谷值（P-V）与加工槽尺寸误差的相关系数，分别通过监测推力静分量和P-V值来预测加工槽的粗糙度值Ra和尺寸误差。较高的主轴转速有助于降低粗糙度值Ra。建议采用中等主轴转速以减小加工槽的尺寸误差，因为当主轴转速过低（导致脆性切削）或过高（降低切削稳定性）时，加工槽的尺寸误差会增大。
关键词： 微球端铣削、KDP晶体、切削力、FFT分析、加工表面质量
更新于2025-09-10 09:29:36