基于田口方法的Al_(2)O_(3)陶瓷激光辅助车削实验研究

摘要

为研究激光加工参数对Al_(2)O_(3)陶瓷材料加工表面质量的影响,采用光纤激光器和CBN刀具对尺寸为Φ10 mm×100 mm的Al_(2)O_(3)工件进行了激光辅助车削(Laser-Assisted Machining,LAM)实验。设计4因素4水平正交实验,采用田口方法,以寻求最小表面粗糙度为指标,研究了激光功率P、主轴转速S、进给速度f和背吃刀量a p对表面粗糙度和刀具磨损的影响规律。经方差分析(Analysis Of Variance,ANOVA)及各因素主效应分析,各加工参数对表面粗糙度和刀具磨损影响因素大小排序依次为:激光功率>背吃刀量>进给速度>主轴转速。选取背吃刀量为0.15~0.3 mm,进给速度为3~9 mm/min,主轴转速为350~950 r/min,激光功率为60~165 W范围内,以表面粗糙度最小为指标,得到最佳加工参数组合:背吃刀量为0.15 mm,进给速度为3 mm/min,主轴转速为550 r/min,激光功率为165 W;以刀具磨损程度最小为指标,得到最佳加工参数组合:背吃刀量为0.15 mm,进给速度为9 mm/min,主轴转速为350 r/min,激光功率为165 W。实验结果表明,在合适的加工参数范围内,增加激光功率,降低背吃刀量,可使Al_(2)O_(3)工件表面粗糙度明显减小,最佳参数组合下表面粗糙度Ra=0.795μm;增加激光功率,降低主轴转速和背吃刀量,刀具磨损程度显著下降,最佳参数组合下刀具磨损值VB=58.5μm。