陶瓷材料的激光加热铣削技术

陶瓷材料由于硬脆，给切削加工带来困难，刀具磨损快，寿命低，表面和边缘产生裂纹和掉边，加工质量低，切削效率很低。装甲兵工程学院对工程陶瓷进行激光加热切削，先将硬脆的陶瓷加热，然后用刀具将软化的材料切除，实现陶瓷由脆转塑的高效切削加工（图2-177）。

图2-177 激光加热铣削

1.激光铣削的特点

1）激光加热速度快，加热时间在10^-6s即可使材料表层温度达到相变温度以上，陶瓷材料热导率很低，热量不会很快散去。激光束平直集中，光束散发角极小，最小只有0.1～1.0mrad，加热深度达到0.1～1.0mm，最小的加热深度可控制在10～50μm以内。

2）快速加热可使Al₂O₃陶瓷材料中的玻璃相加热到850℃以上，产生相变，玻璃相产生流动，促使陶瓷材料发生塑性变形。对于Si₃N₄陶瓷，温度高于1150℃，Al₂O₃+2SiO₂陶瓷加热至1000℃以上时，均会使材料变软产生塑性变形。

2.铣削方法(www.xing528.com)

1）机床应采用高刚性、高精度铣床，减少切削时的振动。刀具选用硬度高、耐高温的立方氮化硼PCBN刀具。

2）使用多通道的激光束，集中在切削区将待加工的部位加热到相变温度，使陶瓷材料变软后进行切削，实现脆塑转变，使切屑由破碎形（图2-178）变成半连续形和连续形（图2-179），这样可提高加工表面质量和刀具使用寿命，并提高切削加工效率。

图2-178 崩碎屑

图2-179 连续的薄片屑