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《湖南大学》 2004年
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工程陶瓷的激光加热辅助切削研究

赵宇  
【摘要】:激光加热辅助切削技术是目前机械制造业普遍关注的一种特种加工技术。它是集光学、材料学、传热学、物理学、力学、机械加工等多方面的知识于一体的新型加工技术。由于Si_3N_4等特种陶瓷在工程中具有的优越机械性能,应用越来越广泛,但是其加工难的问题约了它们的应用,激光加热辅助切削是解决这一难题的有效方法。 本文从数值模拟和试验研究两方面对激光加热辅助切削进行了分析和研究:首先建立激光加热温度场的数学模型,然后运用ANSYS软件进行了数值求解,从理论上分析了激光辅助加热温度场的分布规律,计算并分析了对Si_3N_4加热辅助切削时对热影响区的产生影响的一些工艺参数;而后选用Si_3N_4和Al_2O_3两种工程陶瓷进行试验。通过对加工中重要的工艺参数等做出试验研究,对数值模拟结果及试验研究结果做出对照,对比结果证实了理论研究与试验研究结果符合。 激光加热辅助切削作为一种新的材料加工方法,必然存在着自身的特点,本文利用详实的理论分析与试验数据对激光加热辅助切削过程中的光斑中心离刀尖距离、工件旋转速度、切削深度、激光功率、工件表面光斑直径等工艺参数对激光加热辅助切削加工过程的影响进行了深入研究,从而得到了Si_3N_4工程陶瓷合适的激光加热辅助切削工艺参数。然后进一步对切削力、刀具选用等作了分析。激光加热辅助切削的切削力有明显的降低,切削效率明显提高。 以上的理论分析及试验结果证明了本文的研究对工程陶瓷等硬质脆性材料的激光加热辅助切削有实际的指导意义。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ174

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