基于田口方法的Al2O3陶瓷激光辅助车削实验研究

作者：韩新港; 张海云^*; 林伟盛; 赵玉刚; 蒲业壮^*; 孟建兵; 曹辰; 苗旭

来源：现代制造工程, 2022, (10): 8-13.

DOI：10.16731/j.cnki.1671-3133.2022.10.002

• 激光辅助车削
• 陶瓷加工
• 氧化铝陶瓷
• 田口方法
• 工艺参数
• 表面粗糙度
• 刀具磨损

为研究激光加工参数对Al2O3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Al2O3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ap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Al2O3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。

• 单位
  山东理工大学