Zusammenfassung: Dieser Beitrag fasst die Forschungsfortschritte der lasererw?rmungsunterstützten Schneidtechnologie in den letzten Jahren zusammen. Unter dem Aspekt der experimentellen Forschung werden die Bearbeitungseigenschaften des lasererw?rmungsunterstützten Drehens, Fr?sens, Bohrens und Schleifens zusammengefasst und die Auswirkungen von Laserparametern und Schneidparametern auf die Bearbeitungsqualit?t beschrieben. Studien haben gezeigt, dass innerhalb eines bestimmten Bereichs eine angemessene Erh?hung der Laserleistung, eine Verringerung der Schnittgeschwindigkeit und eine Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit der vollst?ndigen Erweichung des Materials in der Schneidzone f?rderlich sind, was die Bearbeitung von Werkstückmaterialien und die Verarbeitung verbessern kann Effizienz und Verarbeitungsqualit?t. Derzeit konzentriert sich die Simulationsforschung des lasererw?rmungsunterstützten Schneidens haupts?chlich auf die Simulation des Schneidtemperaturfeldes und des Schneidprozesses. Durch die Erstellung eines Temperaturfeldmodells ist es m?glich, den optimalen Temperaturbereich für den Materialabtrag vorherzusagen und die Bearbeitungsparameter zu optimieren. Die Simulation des Schneidprozesses untersucht die Auswirkungen physikalischer Gr??en wie Spannung, Dehnung und Temperatur und bietet eine Grundlage für die Kontrolle der Oberfl?chenqualit?t von Teilen w?hrend der tats?chlichen Bearbeitung. Folgearbeiten sollten die Forschung zu Verarbeitungsmechanismus, Verarbeitungstechnologie, Simulationsoptimierung und anderen Aspekten weiter st?rken, eine perfekte Laserheizungs-Hilfsschneidverarbeitungsdatenbank einrichten, um die industrielle Anwendung der Technologie zu f?rdern. In den letzten Jahren fortschrittliche technische Materialien wie Engineering Keramik, Verbundwerkstoffe, Hochtemperaturlegierungen und Titanlegierungen haben hervorragende Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Verschlei?festigkeit, Korrosionsbest?ndigkeit und gute thermische Stabilit?t. Sie werden in der Maschinen-, Chemie-, Luft- und Raumfahrt- und Nuklearindustrie eingesetzt. Das Feld ist weit verbreitet. Wenn diese Materialien durch herk?mmliche Verfahren verarbeitet werden, sind aufgrund der Eigenschaften hoher H?rte, hoher Festigkeit und geringer Plastizit?t die Schneidkraft und die Schneidtemperatur sehr hoch, der Werkzeugverschlei? ist stark, die Bearbeitungsqualit?t ist schlecht und die Bearbeitungsgeometrie ist es begrenzt. Die laserunterstützte Bearbeitung (Laser Assisted Machining, LAM) verwendet eine Lasererw?rmung, um das Material der Schneidzone zu erweichen und ein Werkzeug zum Schneiden zu verwenden. Im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung reduziert es die Schnittkraft, verl?ngert die Werkzeuglebensdauer, verbessert die Bearbeitungsqualit?t und die Bearbeitungseffizienz. Solche Aspekte zeigen viele Vorteile und bieten einen effektiven Weg, um die Verarbeitung schwieriger Materialien zu l?sen. Daher hat sich die lasererw?rmungsunterstützte Schneidtechnologie in den letzten Jahren zu einem der Forschungsschwerpunkte im Bereich der Zerspanung entwickelt. Die lasererw?rmungsunterstützte Schneidetechnologie hat seit ihrer Einführung im Jahr 1978 nach jahrzehntelanger Entwicklung einen langen Weg zurückgelegt. K?niget al. übernahm die Führung bei der Anwendung der laserbeheizten Hilfsdrehtechnologie auf die Bearbeitung von Siliziumnitrid-Keramikmaterialien, verbesserte die Materialbearbeitungsleistung und erzielte eine bearbeitete Oberfl?che mit einer Oberfl?chenrauheit Ra von weniger als 0,5 μm. Yanget al. führten lasererw?rmungsunterstützte Fr?sexperimente an Siliziumnitridkeramiken durch. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Verwendung der lasergestützten Erw?rmung zur Erh?hung der Schnittzonentemperatur von 838℃ auf 1319℃ die Schnittkraft um fast 501 TP2T reduziert wird und die Kante bricht. Das Ph?nomen wurde deutlich reduziert und die Qualit?t der bearbeiteten Oberfl?che wurde verbessert, was die Machbarkeit des lasergestützten Fr?sens von Keramikmaterialien demonstrierte. Andersonet al. Laserunterstütztes Drehen von Inconel 718-Material im Vergleich zur herk?mmlichen Bearbeitung (Schneidenergie erforderlich, um das Einheitsvolumen des Materials zu entfernen), reduzierte 25% und die Werkzeugstandzeit wurde um das 2- bis 3-fache erh?ht. Dandekaret al. führten ein durch Lasererw?rmung unterstütztes Drehexperiment an dem mit Siliziumnitridpartikeln verst?rkten Aluminiummatrix-Verbundwerkstoff A359/20SiCP durch. Verglichen mit der herk?mmlichen Bearbeitung kann die Energie um 12% reduziert werden, die Werkzeuglebensdauer wird um das 1,7- bis 2,35-fache verbessert und die Oberfl?chenrauheit Ra wird verringert. 37%. Wu Xuefeng et al. fanden heraus, dass, wenn das Material der Hochtemperaturlegierung GH4698 lasererhitzt und beim Fr?sen unterstützt wurde, die Materialfestigkeit bei einer Schnittzonentemperatur von 600 °C effektiv reduziert werden konnte. Im Vergleich zum konventionellen Fr?sen wurde die Schnittkraft um 35% reduziert und die Bearbeitungsoberfl?chenqualit?t war besser. Hedberget al. führten lasergestützte Fr?sversuche am Titanlegierungswerkstoff Ti6Al4V durch. Im Vergleich zur herk?mmlichen Bearbeitung wurde die Schnittkraft um 30% auf 50% reduziert, die Oberfl?cheneigenspannung wurde um 10% reduziert und die Bearbeitungskosten wurden durch 33% eingespart. Dieser Artikel gibt einen überblick über die jüngsten Fortschritte beim lasererw?rmungsunterstützten Drehen, Fr?sen, Bohren und Schleifen und blickt in die zukünftige Richtung der lasererw?rmungsunterstützten Schneidtechnologie die Verwendung eines hochenergetischen Laserstrahls zum Bestrahlen der zu bearbeitenden Oberfl?che. Das Material wird in kurzer Zeit auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, es tritt eine Erweichung auf und dann wird der Schneidvorgang durchgeführt. Das Grundprinzip der Bearbeitung ist in Abb.1 dargestellt. Die Temperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Verarbeitungsleistung des Materials. Durch Erhitzen des Materials k?nnen die Festigkeit und H?rte des Materials reduziert werden, die Schneidkraft reduziert werden und der Werkzeugverschlei? und die Vibration reduziert werden, wodurch die Bearbeitungsqualit?t verbessert und die Bearbeitungsgenauigkeit und Bearbeitungseffizienz verbessert werden. Der Einfluss der Temperatur auf die Zugfestigkeit verschiedener Materialien ist in Abb. 2 dargestellt. 1 Schematische Darstellung der lasergestützten BearbeitungAbb. 2 Einfluss der Temperatur auf die Rei?festigkeit verschiedener Materialien1.2 Laserw?rmequelle Zu den üblicherweise bei verschiedenen w?rmeunterstützten Schneidprozessen verwendeten Erw?rmungsmethoden geh?ren Lasererw?rmung, elektrische Erw?rmung, Plasmabogenerw?rmung und Acetylen-Sauerstoffflammenerw?rmung. Im Gegensatz dazu hat die Laserheizung die Vorteile einer hohen Leistungsdichte, eines schnellen Temperaturanstiegs, einer guten Energieverteilung und einer Zeitsteuerbarkeit und ist zu einer idealen W?rmequelle für das Hilfsheizschneiden geworden Der CO2-Laser oszilliert einen Laserstrahl mit einer Wellenl?nge von 10,6 μm. Da die Eigenfrequenz der freien Elektronen auf der Metalloberfl?che viel gr??er ist als die des Laserstrahls in diesem Band, wird der gr??te Teil der Laserenergie von den freien Oberfl?chenelektronen reflektiert, was zu einer sehr hohen Transmission führt. Niedrig, der Laser kann vom Metall nicht gut absorbiert werden, aber das Keramikmaterial kann die Wellenl?nge des Lasers mehr als 85% absorbieren, sodass der CO2-Laser h?ufig als W?rmequelle für die Bearbeitung von Keramik und anderen nichtmetallischen Materialien verwendet wird. Der Granatapfellaser aus neodymdotiertem Aluminium (Nd:YAG) oszilliert einen Laser mit einer Wellenl?nge von 1,064 μm, der die Absorption metallischer Materialien erleichtert und für die Spiegelübertragung und die übertragung über Glasfaserkabel geeignet ist. Es kann mit Werkzeugmaschinen in komplexen Bearbeitungssystemen integriert werden. Halbleiterlaser haben die Vorteile kleiner Gr??e, geringem Gewicht, hoher Effizienz, langer Lebensdauer usw. und k?nnen in verschiedene optoelektronische Ger?te integriert werden, wodurch das Volumen von Lasern und Peripherieger?ten reduziert wird und die Betriebskosten relativ niedrig sind. Die Qualit?t des vom Faserlaser emittierten Strahls ist gut und stabil. Seine integrierte Struktur kann die Probleme l?sen, die durch Verschmutzung und Positions?nderungen der optischen Komponenten in der Kavit?t verursacht werden. Die Faser ist klein, flexibel und biegbar und eignet sich für die Laserübertragung, was zur Miniaturisierung des mechanischen Systems beitr?gt. Intensivierung .2 Lasererw?rmungsunterstütztes Schneiden experimenteller Forschungsfortschritt2.1 Lasererw?rmungsunterstütztes Drehen Durch die Einführung einer Laserw?rmequelle unterscheidet sich das lasererw?rmungsunterstützte Schneiden von der konventionellen Bearbeitung in der Auswahl der Prozessparameter. Die Bestimmung der Bearbeitungsparameter muss auf dem Prinzip der Auswahl der konventionellen Schnittmenge basieren und die Auswirkungen der thermischen Wirkung des Lasers auf das Werkstückmaterial und die Standzeit umfassend berücksichtigen. W?hlen Sie die Laserparameter und Schneidparameter angemessen aus, um die Oberfl?chenqualit?t zu verbessern und die Bearbeitungseffizienz zu verbessern. Laserparameter wie Laserleistung, Laserpunktgr??e, Laserabtastrate, Laserpunkt- und Werkzeugspitzenabstand sowie Laseremissionswinkel sind wichtig Einfluss auf die Temperaturverteilung in der Schnittzone und den Grad der Materialerweichung. Panjehpouret al. führte Experimente zum lasererw?rmungsunterstützten Drehen von AISI52100 durch und stellte fest, dass mit zunehmender Laserleistung die W?rmeeindringtiefe zunimmt, das Material der Schneidzone ausreichend weicher wird, das Werkzeug beim Schneiden weniger Widerstand erf?hrt und der Werkzeugverschlei? abnimmt. Wenn die Laserleistung 425 W übersteigt, überhitzt das Werkzeug und die Werkzeugverschlei?rate erh?ht sich. Die im Versuch ermittelten optimalen Bearbeitungsparameter waren: Laserleistung P = 425 W, Pulsfrequenz fp = 120 Hz, Schnittgeschwindigkeit vc = 70 m/min, Vorschubgeschwindigkeit f = 0,08 mm/U, Schnitttiefe ap = 0,2 mm. Mit dieser Kombination von Bearbeitungsparametern wird die Oberfl?chenrauheit Ra im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung um 181 TP2T reduziert und ist 251 TP2T niedriger als beim Schneiden. Kannanet al. wies darauf hin, dass das durch Lasererw?rmung unterstützte Drehen von Aluminiumoxidkeramik darauf hinweist, dass mit zunehmender Laserabtastrate die Bestrahlungszeit des Materials in der Schneidzone durch den Laser relativ verkürzt wird und der Erweichungsgrad des Materials verringert wird, was zu einer Steigerung der Schnittkraft. Die im Versuch ermittelten optimalen Bearbeitungsparameter sind: Laserleistung P = 350 W, Vorschub f = 0,03 mm/U, Schnittiefe ap = 0,3 mm, Spotdurchmesser d = 2 mm, Laserabtastrate v = 35–55 mm /Mindest. Mit dieser Kombination von Bearbeitungsparametern k?nnen die Schnittkr?fte im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung um bis zu 80% reduziert und die Standzeiten deutlich erh?ht werden. Navaset al. führte ein lasererw?rmungsunterstütztes Drehexperiment an Inconel718 durch und untersuchte die Auswirkung der Laserpunktgr??e und des Abstands zwischen Laserpunkt und Werkzeugspitze auf die Schneidleistung von Inconel718. Es wurden Experimente durchgeführt, um den Unterschied in Leistungsdichte, Reaktionszeit und Schneidkraft zwischen einem quadratischen Fleck von 1,25 mm × 1,25 mm, einem elliptischen Fleck von 1,6 mm × 1,3 mm und einem runden Fleck von 2 mm Durchmesser zu vergleichen. Die Leistungsdichte des quadratischen Flecks war hoch und die elliptische Fleckreaktion wurde beobachtet. Der kreisf?rmige Fleck hat über einen langen Zeitraum eine moderate Leistungsdichte und Reaktionszeit, die bei der Verringerung der Schnittkraft st?rker ausgepr?gt ist. Mit der Erh?hung des Fleckdurchmessers wird die Bestrahlungsfl?che vergr??ert, aber die Laserleistungsdichte wird verringert, und die Einheitsfl?che des Werkstücks wird durch die Bestrahlungsenergie verringert, was zu einer Verringerung des Erw?rmungserweichungseffekts führt. Die Mitte des Laserpunkts und die Spitze des Lasers sollten in einem angemessenen Abstand gehalten werden, nicht nur um den Effekt der laserunterstützten Erw?rmung zu erzielen, sondern auch um zu verhindern, dass der Fr?ser durch überhitzung besch?digt wird oder der auf das bearbeitete Material gespritzte Span schmilzt Oberfl?che, um die Verarbeitungsqualit?t zu beeintr?chtigen.“ et al. Laserw?rmeunterstütztes Drehen von Aluminiumoxid-Keramik. Der Laserstrahl fiel tangential unter dem Brewster-Einfallswinkel ein. Der Fleck war elliptisch, obwohl die Laserleistungsdichte relativ zur vertikalen Bestrahlung reduziert war. Durch die Vergr??erung der Fl?che wird das Material in der Schnittzone gleichm??iger erw?rmt, was der Verbesserung der Bearbeitungsqualit?t zutr?glicher ist. Dinget al. verwendeten zwei Laser, um Laserdrehexperimente an der Nickelbasis-Superlegierung AMS5704 durchzuführen, wodurch der CO2-Laserstrahl die zu bearbeitende Werkstückoberfl?che vertikal beleuchtete und der Nd:YAG-Laserstrahl geneigt wurde, um die Werkstückübergangsoberfl?che zu bestrahlen. Der Schnittbereich wird gleichm??iger erw?rmt. Im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung wird die Schnittfl?che um 20% reduziert, die Standzeit um 50% erh?ht und die Oberfl?chenrauheit Ra um 200% auf 300% reduziert. Schnittparameter wie Vorschub, Schnittgeschwindigkeit und Schnitttiefe sind sehr wichtig Einfluss auf die Bearbeitungsqualit?t, Bearbeitungseffizienz und Bearbeitungskosten. Kimet al. führten Experimente zum beheizten Hilfsdrehen von Siliziumnitridkeramiken durch und stellten fest, dass mit zunehmender Vorschubmenge die durchschnittliche Erw?rmungstemperatur in der Schneidzone abnimmt, was zu einer Erh?hung der Schneidkraft und einer Verringerung der Werkzeuglebensdauer führt. Wenn die Schnittiefe zunimmt, ist die Erweichungstiefe des tiefen Materials gering, was zu einer erh?hten Schnittkraft und einem erh?hten Werkzeugverschlei? führt. Die Schnittiefe der Siliziumnitrid-Keramik betr?gt maximal 3 mm. Xavierarockiaraj et al. führte lasererw?rmungsunterstützte Drehversuche an SKD11-Werkzeugstahl durch und analysierte den Einfluss von Schnittparametern auf Schnittkraft, Oberfl?chenrauheit und Werkzeugverschlei?. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit zunimmt, die Schnittkraft, der Werkzeugverschlei? und die Oberfl?chenrauheit zunehmen, sollte eine kleinere Vorschubgeschwindigkeit verwendet werden, um die W?rmeerweichungszeit des Materials zu verl?ngern. Mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit sinkt die durchschnittliche Erw?rmungstemperatur in der Schnittzone, der Werkzeugverschlei? nimmt zu und die Oberfl?chenrauhigkeit nimmt zu. Die optimale Schnittgeschwindigkeit liegt bei vc=100 m/min. Bei einer Laserleistung von P=1000 W, einer Schnittgeschwindigkeit von vc=100 m/min und einem Vorschub von f=0,03 mm/U l?sst sich eine minimale Schnittkraft erzielen. Rashid verwendete einen Nd:YAG-Laser, um das w?rmeunterstützte Drehexperiment an einer Ti6Cr5Mo5V4Al-Legierung durchzuführen. Die empfohlenen Bearbeitungsparameter reichten von: Laserleistung P=1200 W, Vorschub f = 0,15~0 . 25 mm/U, Schnittgeschwindigkeit vc = 25~100m/min. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit f < 0,15 mm/r ist, ist die Bearbeitungseffizienz gering; Wenn die Vorschubgeschwindigkeit f > 0,25 mm/U ist, ist der Erw?rmungsgrad des Schneidzonenmaterials gering, was den Werkzeugverschlei? verschlimmert. Schnittgeschwindigkeit vc < 25 m/min. Bei l?ngerer Erw?rmung des Werkstücks führt eine überhitzung zum Verschlei? des Werkzeugs und zu einer Qualit?tsminderung der bearbeiteten Oberfl?che. Wenn die Schnittgeschwindigkeit vc > 100 m/min ist, wird die Schnittfl?che des Werkstücks durch die Laserheizzeit reduziert, das Material kann nicht vollst?ndig erweicht werden, was zu starkem Werkzeugverschlei? führt. Tadavani et al. führten lasererw?rmungsunterstütztes Drehen auf Inconel 718 durch. Das orthogonale experimentelle Design, das Signal-Rausch-Verh?ltnis und die Varianzanalyse bestimmten, dass die optimalen Verarbeitungsparameter waren: Laserleistung P = 400 W, Impulsfrequenz fp = 80 Hz, Heiztemperatur T = 540 °C, Schnittgeschwindigkeit vc = 24 m/min, Vorschub f = 0,052 mm/U. Mit dieser Kombination von Bearbeitungsparametern wird die Oberfl?chenrauheit Ra im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung um 221 TP2T reduziert, 351 TP2T niedriger als beim Schneiden, und der Werkzeugverschlei? wird um 231 TP2T reduziert. Darüber hinaus haben Mohammadi et al. untersuchten auch den Einfluss der Werkzeuggeometrie auf die Oberfl?chenqualit?t beim lasergestützten Drehen von Siliziumwafern. Bei Laserleistung P = 20 W, Spindeldrehzahl n = 2000 U/min, Vorschubgeschwindigkeit f = 0,001 mm/U und Schnitttiefe ap = 0,005 mm, wenn der Spanwinkel des Werkzeugs γ0 = –45° betr?gt, die Oberfl?chenrauheit Ra betr?gt 9,8 nm. Wenn der Spanwinkel γ0 = -25° betr?gt, betr?gt die resultierende Oberfl?chenrauheit Ra 3,2 nm.2.2 Lasererw?rmungsunterstütztes Fr?senFr?sen bezieht sich auf die Verwendung eines rotierenden mehrschneidigen Werkzeugs zum Schneiden eines Werkstücks. Sie kann nicht nur Abflachungen, Nuten, Verzahnungen, sondern auch komplexe Oberfl?chen bearbeiten. Da das Fr?sen ein unterbrochenes Schneiden mit mehreren Klingen ist, ?ndert sich die Schneiddicke jedes Zahns w?hrend des Schneidvorgangs, und die Sto?belastung ist gro?, und es ist wahrscheinlich, dass Vibrationen auftreten. Der Einsatz von laserunterstütztem Fr?sen kann das Rattern des Fr?sers w?hrend des Schneidens reduzieren, die Schnittkr?fte reduzieren, die Standzeit erh?hen und die Qualit?t der Bearbeitungsoberfl?che verbessern.Kumar et al. fanden heraus, dass beim laserbeheizten Hilfsfr?sen von A2-Werkzeugstahl die Materialabtragsrate um das 6-fache erh?ht, die Schnittkraft durch 69% reduziert und der Fr?sgrat im Vergleich zur herk?mmlichen Bearbeitung reduziert wurde. Der Schaden wird erheblich reduziert. Wooet al. verwendeten eine Lasererw?rmung, um das Fr?sen von sph?rischen Oberfl?chen zu unterstützen, und stellten fest, dass die Schnittkr?fte von AISI1045 und Inconel718 im Vergleich zur herk?mmlichen Bearbeitung um 82% bzw. 38% und die Oberfl?chenrauheit Ra um 53% bzw. 74% verringert wurden. Die Werkzeugvibration wurde gering reduziert. Kimet al. führten lasererw?rmungsunterstützte Fr?sexperimente an kugelf?rmigen Werkstücken aus AISI1045, Inconel718 und Titanlegierungen durch. Im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung verringerten sich die Fr?skr?fte von AISI1045, Inconel718 und Titanlegierungen um 2,11 TP2T auf 8,61 TP2T bzw. 3,71 TP2T. ~12,31 TP2T, 0,81 TP2T~21,21 TP2T, die Oberfl?chenrauheit Ra verringerte sich um 14,51 TP2T~59,11 TP2T, 19,91 TP2T~32,41 TP2T bzw. 15,71 TP2T~361 TP2T, und die Bearbeitungseffizienz stieg erheblich Aufgrund der hohen Temperatur in der Schneidzone kann es leicht zu Verschlei? oder diffusem Verschlei? des Werkzeugs kommen. In schweren F?llen kann es zu einer plastischen Verformung des Werkzeugs kommen und die geometrischen Parameter des Werkzeugs ver?ndern. Eine vernünftige Wahl der Schneidflüssigkeit kann die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück, Werkzeug und Span effektiv reduzieren, die Schnitttemperatur senken und die Werkzeughaltbarkeit und Bearbeitungsqualit?t erh?hen. Berminghamet al. fanden heraus, dass bei einer niedrigeren Schnittgeschwindigkeit die Verwendung einer kleinen Menge Schmiermittel zum Kühlen des Werkzeugs die Schnitttemperatur senken und das Auftreten winziger Kerben oder das Abplatzen des Ti6Al4V verz?gern kann. Die Standzeit wird um mehr als das 5-fache erh?ht. Bei h?heren Schnittgeschwindigkeiten kann die Verwendung von Schneidflüssigkeiten zu einem thermischen Schock oder einer thermischen Ermüdung des Werkstücks und des Werkzeugs führen. Wenn herk?mmliches Bohren verwendet wird, um geschmiedete Rohlinge, schwer zu bearbeitende Materialien oder geh?rtete Teile zu bearbeiten, führt dies aufgrund hoher H?rte, Festigkeit, unregelm??iger Oberfl?chenformen usw. leicht zu vorgespanntem Bohren, gro?er axialer Bohrkraft und starker Bohrerverschlei? . Beim lasererw?rmungsunterstützten Bohren wird ein Laser verwendet, um den gebohrten Bereich des Werkstücks zu erw?rmen, das Oberfl?chenschichtmaterial zu erweichen und dann den Laser auszuschalten und den erw?rmten Bereich schnell zu bohren. Die Verwendung eines laserunterstützten Heizverfahrens zum Bohren kann die Bohrerpositionierungsgenauigkeit verbessern, Vorspannungen vermeiden, den Bohrwiderstand und den Bohrerverschlei? verringern und dann die Bearbeitungsgenauigkeit und -effizienz verbessern. Derzeit ist die Forschung zum laserunterstützten Bohren weitaus geringer als lasergestütztes Drehen und Fr?sen, hat aber auch einige Fortschritte gemacht. Jenet al. durchgeführtes lasererw?rmungsunterstütztes Bohren von Kohlenstoffstahlmaterialien. W?hrend des Experiments wurde der CO2-Laserspot auf eine Ringform eingestellt, um die Mitte der Bestrahlung zu bohren, um die Laserleistung und die Laserspotgr??e für die Heiztemperatur zu erhalten. Beeinflussen Sie Gesetze, verbessern Sie die Bohrqualit?t und -effizienz. Zhenget al. verwendete eine lasererw?rmungsunterstützte Bohrtechnologie, um eine experimentelle Studie zum Bohren von Schlüsselautomobilteilen durchzuführen. Verglichen mit herk?mmlichem Bohren erh?hten sich 40Cr, 45 Stahl und rostfreier Stahl jeweils um 50,5 im Durchmesser des gebohrten Lochs. %, 52.2%, 51.4%; In Bezug auf die Bohreffizienz stiegen QT600, 45-Stahl und Edelstahl um 19,31 TP2T, 16,31 TP2T bzw. 39,91 TP2T. In ?hnlicher Weise haben Zhang et al. führten Experimente zum lasergestützten Bohren von 41Cr4, C45E4, Edelstahl und Gusseisen durch. Im Vergleich zum konventionellen Bohren wurde festgestellt, dass 41Cr4, C45E4 und Edelstahl im Hinblick auf den Eintrittsdurchmesser zunahmen. 122.7%, 85.9%, 140.7%; In Bezug auf die Bohreffizienz stiegen Gusseisen, C45E4 und Edelstahl um 18,61 TP2T, 16,31 TP2T bzw. 39,91 TP2T. Choubeyet al. verwendete ein Nd:YAG-Laser-unterstütztes Heizverfahren zum Bohren von Marmor und stellte fest, dass es die Spannungskonzentration auf der Marmoroberfl?che effektiv reduzieren, die Oberfl?chenintegrit?t verbessern, die Verarbeitungskosten senken und die Verarbeitungseffizienz verbessern kann. der Laser kann nur das Oberfl?chenmaterial des Werkstücks schnell erw?rmen und erweichen, was einem schnellen Bohren f?rderlich ist; Mit zunehmender Bohrtiefe kann der Laser jedoch das Material im Loch nicht erw?rmen. Kann die Verarbeitungseffizienz nicht weiter verbessern. Derzeit gibt es nur wenige Berichte über die Bohrkraft, den Werkzeugverschlei?, die Lochrundheit und die Oberfl?chenrauheit beim lasererw?rmungsunterstützten Bohrprozess, und die Forschungsarbeit in diesen Bereichen muss weiter verst?rkt werden Siliziumnitrid, Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit, hohen H?rte und Korrosionsbest?ndigkeit in der Mechanik, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen für immer mehr Anwendungen verwendet. Schleifen ist die Hauptbearbeitungsmethode von technischer Keramik. Aufgrund der hohen H?rte und Spr?digkeit von Keramikmaterialien führt dies zu gro?er Schneidkraft, starkem Werkzeugverschlei?, geringer Materialabtragsrate und leichter Besch?digung der Oberfl?che unter der Oberfl?che . Au?erdem sammelt sich aufgrund der schlechten W?rmeleitf?higkeit von Keramik die beim Schleifprozess entstehende W?rme auf der Oberfl?che des Werkstücks, wodurch ein sehr hoher Temperaturgradient auf der Oberfl?che des Werkstücks entsteht. Dabei kann es leicht zu thermischen Sch?digungen der Materialoberfl?che bis hin zu Rissen kommen. Beim lasererw?rmungsunterstützten Schleifen wird die Oberfl?che des Werkstücks mit einem Laser vorgew?rmt, was die H?rte und Spr?digkeit des Materials erheblich verringern, die Schleifkraft verringern, die Entstehung von Sch?den unter der Oberfl?che verringern und die Qualit?t des Werkstücks verbessern kann Schleiffl?che .Chang et al. verwendete laserunterstütztes Schleifen zur Bearbeitung von Siliziumnitrid-Keramikmaterialien. Im Vergleich zum herk?mmlichen Schleifen ist der durch Lasererw?rmung unterstützte Bearbeitungsprozess stabiler, die Oberfl?chenintegrit?t ist besser und es gibt keine offensichtlichen Mikrostrukturver?nderungen und Risse. Kumaret al. führten laserunterstütztes Schleifen auf Siliziumnitrid-Keramiken durch. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schnittkraft um 43.2% reduziert, der Werkzeugverschlei? reduziert und die Materialabtragsrate im Vergleich zum konventionellen Schleifen verbessert wird. Kizakiet al. führten lasererw?rmungsunterstützte Schleifexperimente an Yttriumoxid-stabilisierten tetragonalen Zirkonoxid-Polykristallkeramiken (Y-TZP) durch. Die Ergebnisse zeigen, dass die geeignete Schleiftemperatur für Y-TZP-Materialien bei etwa 490 ℃ liegt. Bei Temperatur betr?gt die Bruchz?higkeit von Y-TZP 5,3 MPa·m1/2, was weit weniger als 9,1 MPa·m1/2 bei Raumtemperatur ist. Im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung kann das laserunterstützte Schleifen die Materialh?rte verringern, die Schleifkraft und den Werkzeugverschlei? reduzieren und die Bearbeitungsqualit?t und -effizienz verbessern. Die kombinierte Rotationsbewegung und Werkstückdrehung für die Bearbeitung. Die Dreh- und Fr?sbearbeitung umfasst die vier Grundbewegungen Werkstückrotation, Fr?serrotation, Fr?seraxial- und Radialvorschub. Die Bearbeitungsverfahren sind in zwei Hauptkategorien unterteilt, das orthogonale Drehen und Fr?sen und das axiale Drehen und Fr?sen, unter denen die Anwendung des orthogonalen Drehens und Fr?sens umfangreicher ist. Als relativ neues Verbundbearbeitungsverfahren sind die Eigenschaften des Drehens und Fr?sens haupts?chlich: hervorragende intermittierende Bearbeitbarkeit, gro?e Metallabtragsrate. Es hat eine gute Verarbeitungsf?higkeit für speziell geformte rotierende Teile. Lasererw?rmungsunterstütztes Drehen und Fr?sen kann die Schneidkraft weiter reduzieren, um die Standzeit des Werkzeugs zu verl?ngern, komplexe Profilteile zu verbessern und den Nullpunkt der Welle zu verfeinern. Die Verarbeitungsqualit?t der Stücke. Chioet al. entwickelte eine Reihe von C++-basierten Anwendungen, die CAD-Grafikdateien in NC-Code umwandeln k?nnen und so die automatische Programmierung von Werkstücken mit rechteckigem und vierflügeligem Querschnitt erm?glichen. Das Programm wurde erfolgreich auf ein 5-Achsen-Bearbeitungszentrum angewendet. Kimet al. führten lasererw?rmungsunterstützte Fr?s- und Fr?sbearbeitungsexperimente am SM45C-Material durch. Im Vergleich zur konventionellen Dreh- und Fr?sbearbeitung wurde die Werkzeugvibration beim Schneiden reduziert und geschnitten. Der Schneidprozess ist stabiler, die axialen und radialen Kr?fte des Werkstücks mit rechteckigem Querschnitt werden um 10,41 TP2T bzw. 13,51 TP2T reduziert, und das Werkstück mit vierbl?ttrigem Querschnitt ist axial. Die Kraft und Radialkr?fte wurden um 10,61 TP2T bzw. 8,91 TP2T reduziert. Die Oberfl?chenrauhigkeit Ra des rechteckigen Querschnitts und des Werkstücks mit vier Bl?ttchen wurde um 39,91 TP2T bzw. 37,11 TP2T verringert. Cha et al verwendeten das Taguchi-Verfahren, um die Verarbeitungsparameter des durch Lasererw?rmung unterstützten Drehens und Fr?sens von Siliziumnitridkeramiken zu optimieren. Die Ergebnisse zeigten, dass Schnitttiefe, Laserleistung und Schnittgeschwindigkeit den wesentlichen Einfluss auf die Oberfl?chenrauheit hatten. Der lasererw?rmungsunterstützte Fr?s- und Fr?sprozess hat bestimmte Vorteile bei der Reduzierung der Schnittkraft, der Verl?ngerung der Werkzeuglebensdauer und der Verbesserung der Bearbeitungseffizienz. Es gibt jedoch noch viele M?ngel in der Werkzeugmaschinenstabilit?t und Bearbeitungsformfehler, und weitere Forschung und Verbesserung sind noch erforderlich. 2.6 Sonstige spanabhebende Bearbeitungsverfahren Lasererw?rmung Laserunterstützte Erw?rmung kann auch bei anderen Bearbeitungsverfahren wie Hobeln, Polieren, Drehen und Schlichten angewendet werden. Chang et al. fanden heraus, dass, wenn Lasererw?rmung beim Hobeln von Aluminiumoxidkeramik hilft, die Axialkraft um 201 TP2T und die Radialkraft um 221 TP2T im Vergleich zum herk?mmlichen Hobeln reduziert wird. Der Ra-Grad wird um mehr als 501 TP2T reduziert und die Oberfl?chenintegrit?t ist besser. Tianet al. führten lasererw?rmungsunterstützte Poliertests an den Materialien AISI4140 und MP35N durch. Die Ergebnisse zeigen, dass der Werkzeugverschlei? deutlich reduziert und die Integrit?t der Bearbeitungsoberfl?che besser ist als beim herk?mmlichen Polierprozess, aber die Oberfl?chenrückst?nde besser sind. Die Belastung hat zugenommen. Für eine Schleifscheibe mit hoher H?rte, Abrichtschwierigkeiten und geringer Trimmeffizienz führten Zhang et al. ein durch Lasererw?rmung unterstütztes Drehtrimmexperiment an der metallgebundenen CBN-Schleifscheibe durch. Verglichen mit dem traditionellen Diamantwerkzeug-Abrichtverfahren unterstützt die Lasererw?rmung unter der Pr?misse, die Abrichtqualit?t sicherzustellen. Drehen und Abrichten kann die Abrichtzeit erheblich verkürzen, die Abrichteffizienz verbessern und die Lebensdauer des Abrichtwerkzeugs verl?ngern. Zusammenfassend haben lasererw?rmungsunterstütztes Drehen, Fr?sen, Bohren, Schleifen und andere Bearbeitungsmethoden offensichtliche Vorteile gegenüber der herk?mmlichen Bearbeitung beim Reduzieren Schneidkraft, Verbesserung der Werkzeuglebensdauer, Verbesserung der Bearbeitungsqualit?t und Kosteneinsparung, aber in der Lasererw?rmung. Es gibt einige M?ngel bei der Erforschung von Hilfsschneidprozessen, Werkzeugverschlei?mechanismen usw. Die Laserheizungs-Hilfsverarbeitungstechnologie hat noch viel Raum für Entwicklung spanabhebende Bearbeitung, die Schnittzonentemperatur und -verteilung sind einer der Schlüsselfaktoren, die die Standzeit und die Bearbeitungsqualit?t beeinflussen. Zu hohe Temperaturen in der Schneidzone k?nnen zu thermischen Materialsch?den oder Verschlei? des Werkzeugs führen, was die Qualit?t der bearbeiteten Oberfl?che beeintr?chtigt, und eine zu niedrige Temperatur kann die laserunterstützte Erw?rmungswirkung schw?chen. Das Verfahren der Temperaturfeldsimulation kann die tats?chliche Schnitttemperaturfeldverteilung intuitiver und genauer wiedergeben. Durch die Erstellung des Temperaturfeld-Simulationsmodells unter verschiedenen Prozessparametern, die Vorhersage des optimalen Entfernungstemperaturbereichs des Materials und die Optimierung der Verarbeitungsparameter k?nnen die tats?chlichen Messkosten erheblich eingespart werden. Auf dem Gebiet der Temperaturfeldsimulationsforschung umfassen viele numerische Simulationsverfahren, die derzeit verwendet werden, die Finite-Elemente-Methode, die Finite-Volumen-Methode und dergleichen. Cha et al. erstellten ein dreidimensionales transientes Temperaturfeldmodell von Siliziumnitrid-Keramiken für lasererw?rmungsunterstütztes Fr?sen und Fr?sbearbeitung unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode. Der simulierte und gemessene durchschnittliche Temperaturfehler bei Erw?rmung mit unterschiedlicher Laserleistung betr?gt 1,51 TP2T ~ 6,21 TP2T. Roostaei et al. erstellten ein dreidimensionales Finite-Elemente-Modell eines Temperaturfelds aus Quarzglaskeramik (SCFS) und verglichen die Simulationsergebnisse mit den Pyrometer-Messergebnissen. Wenn die Heizzeit zwischen 25 s und 43 s liegt, stimmen die beiden im Wesentlichen überein. . Wenn die Heizzeit weniger als 25 s oder mehr als 43 s betr?gt, nimmt der Fehler zwischen den beiden zu und der maximale Temperaturfehler betr?gt 40 K. Kim et al. führte eine Finite-Elemente-Simulation und eine experimentelle Studie zum Temperaturfeld der lasererw?rmungsunterstützten Dreh- und Fr?sbearbeitung des SM45C durch. Die Ergebnisse zeigten, dass der SM45C einen rechteckigen Cutoff hatte. Der Vorhersagefehler der durchschnittlichen Erw?rmungstemperatur der Werkstücke mit Oberfl?chen- und vierbl?ttrigem Kleeblattquerschnitt betrug 8,71 TP2T bzw. 6,41 TP2T. Die effektiven Tiefen und Breiten der Werkstücke mit rechteckigem Querschnitt betrugen 0,34 mm bzw. 2,26 mm, und die effektiven Tiefen und Breiten der vierbl?ttrigen Werkstücke betrugen 0,45 mm bzw. 2,89 mm. Rozzi et al. untersuchten das Temperaturfeld des lasergestützten Drehens von Siliziumnitrid-Keramiken mit der Finite-Volumen-Methode und analysierte die Auswirkungen von Laserw?rmestrom, Oberfl?chenkonvektion, W?rmeleitung und W?rmestrahlung auf die Oberfl?chentemperatur und simulierte verschiedene Schneidparameter. Die Temperaturfeldverteilung unter den Laserparametern und die Ergebnisse der Temperaturfeldsimulation stimmen im Wesentlichen mit den experimentellen Ergebnissen überein. Darüber hinaus erstellten Zhang et al. ein quasistation?res W?rmeübertragungsmodell für das laserw?rmeunterstützte Schneiden von Aluminiumoxidkeramiken unter Verwendung der Finite-Differenzen-Methode und simulierten die Auswirkungen unterschiedlicher Laserleistung, Laserabtastrate und Laserpunktradius auf das Temperaturfeldverteilung. Studien haben gezeigt, dass die Verwendung einer niedrigeren Laserabtastrate, einer h?heren Laserleistung und eines kleineren Radius des Laserpunkts dazu beitr?gt, das Material in der Schnittzone aufzuweichen und somit eine ideale Schnitttiefe zu erreichen. Kashaniet al. erstellten ein numerisches Modell des Temperaturfelds beim lasererw?rmungsunterstützten Schneiden von Kohlenstoffstahl durch analytische Methoden. Mit dem Pyrometer wurde die Temperaturfeldverteilung des Werkstücks gemessen. Der Fehler zwischen den Simulationsergebnissen und den Messergebnissen lag innerhalb von 10%. Chang et al. wendeten die Gitter-Boltzmann-Methode (LBM) auf das Temperaturfeld des laserw?rmeunterstützten Schneidens von Aluminiumoxidkeramiken an, und die erhaltene Temperaturfeldverteilung stimmte gut mit den experimentellen Ergebnissen überein Schnittspannung, Dehnung, Temperatur und andere physikalische Gr??en zu erhalten, um die Besch?digung der Bearbeitungsfl?che zu reduzieren und die Grundlage für die Optimierung der Bearbeitungsparameter zu schaffen. Die auf die Simulation des Schneidprozesses angewandten Methoden umfassen die Finite-Elemente-Methode, die Diskrete-Elemente-Methode und die Smooth-Particle-Fluid-Dynamics-Methode. Tian et al. verwendete die Finite-Elemente-Methode, um den Bearbeitungsprozess von Laser- und Hilfsschneiden von Siliziumnitridkeramik zu simulieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die kristallisierte Glasphase unter der Einwirkung der Belastung Mikrorisse erzeugt und die Mikrorisse sich ausdehnen. Schlie?lich wird in der Scherzone ein makroskopischer Riss gebildet, und es tritt ein Gleiten auf, um diskontinuierliche Sp?ne zu erzeugen. Die simulierte Chipdicke betr?gt etwa 15 μm, was etwas kleiner ist als das experimentelle Ergebnis. Der Schnittkraftfehler betr?gt 10% bis 15%. Der simulierte Wert der Oberfl?cheneigenspannung stimmt im Wesentlichen mit dem experimentellen Wert überein, was die Wirksamkeit des Simulationsmodells beweist. Liu et al. führten die Finite-Elemente-Simulation des durch Lasererw?rmung unterstützten Fr?sprozesses für Ti6Al4V-Materialien durch. Basierend auf dem Temperaturfeldmodell wurde das Fr?smodell unter Verwendung der Methode der sequentiellen thermischen Kopplung hinzugefügt, und das Variationsgesetz der Schnittkraft und die Verteilung des Werkzeugtemperaturfelds wurden erhalten. Der Fehler zwischen den simulierten und experimentellen Werten der Schnittkraft betrug 11,81 TP2T. Shen et al. verwendeten die Diskrete-Elemente-Methode (DEM), um den Prozess des durch Lasererw?rmung unterstützten Fr?sens von Siliziumnitridkeramiken zu simulieren. Die dispergierten Partikelcluster stellen die Struktur von Siliziumnitrid-Keramikmaterialien dar, und der Bruch der Verbindungseinheit wurde verwendet, um den Verarbeitungsprozess zu simulieren. Die Bildung und Ausdehnung von Rissen. Durch Vergleich von Simulations- und Versuchsergebnissen wurde festgestellt, dass die Anwendung der DEM-Methode auf die Schneidprozesssimulation die Besch?digung von Materialien unter der Oberfl?che unter verschiedenen Verarbeitungsbedingungen vorhersagen kann; der Entfernungsmechanismus von Keramikmaterial ist haupts?chlich Spr?dbruch; Je gr??er die Schnitttiefe, desto gr??er die Schnittkraft des Werkzeugs. Je zersplitterter das Werkstück ist, desto mehr hat die Schnittkraft einen wichtigen Einfluss auf die Rissbildung und -ausbreitung. Balbaa et al. verwendeten die Smooth Particle Hydrodynamics (SPH)-Methode, um den Schneidprozess von Inconel 718-Material zu simulieren. Es wurde festgestellt, dass der Erweichungseffekt der Lasererw?rmung der Werkzeugfront der Hauptfaktor ist, der die Eigenspannung verursacht. Das lasererw?rmungsunterstützte Schneiden erzeugt haupts?chlich die Oberfl?che entlang der Schnittrichtung. Zugeigenspannungen, w?hrend beim konventionellen Schneiden haupts?chlich Oberfl?cheneigendruckspannungen entstehen. Au?erdem haben Nasr et al. verwendeten die Finite-Elemente-Methode. ?hnliche Schlussfolgerungen wurden erhalten, als der Stahl AISI 4340 einer Simulationsstudie des Schneidprozesses unterzogen wurde.4 Schlussfolgerung Dieser Artikel gibt einen überblick über die neuesten Forschungsfortschritte der lasererw?rmungsunterstützten Schneidtechnologie in den letzten Jahren. In Bezug auf die Bearbeitungsmethoden entwickeln sich Laserheizungshilfsdrehen, Fr?sen, Bohren, Schleifen und andere Technologien weiter und innovieren, reduzieren die Schnittkr?fte, verbessern die Bearbeitungsqualit?t und verbessern die Bearbeitungseffizienz. Zur L?sung technischer Keramiken, Verbundwerkstoffe, Hochtemperaturlegierungen, Titan Die Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Legierungen bietet eine praktikable Methode. Durch die Simulationsuntersuchung des Temperaturfeldes und des Schneidprozesses kann die Vorhersage des optimalen Abtragstemperaturbereichs des Materials und die Optimierung der Bearbeitungsparameter realisiert werden, die die Grundlage für die eigentliche Bearbeitung bilden. Obwohl die lasererw?rmungsunterstützte Schneidtechnologie eine Reihe von Forschungsergebnissen erzielt hat, gibt es immer noch einige Probleme im Verarbeitungsmechanismus, in der Verarbeitungstechnologie und in industriellen Anwendungen. Unter Bezugnahme auf den Entwicklungstrend im In- und Ausland müssen noch folgende Forschungsarbeiten durchgeführt werden: (1) Die Forschung zu den Verarbeitungsbedingungen und dem Entfernungsmechanismus von schwer zu bearbeitenden Materialien verst?rken und die Probleme wie den Klebstoff l?sen Verschlei? der Werkzeuge, die Schwierigkeit beim Trennen des Werkzeugs und der Sp?ne, die Werkzeugkühlung usw., die w?hrend des Laserheizungs-Hilfsschneidprozesses auftreten k?nnen. (2) St?rkung der Untersuchung der Laserheizungs-Hilfsschneidsimulation, genaue und schnelle Einrichtung Temperaturfeld- und Schneidprozess-Simulationsmodell und Verbesserung der Geschwindigkeit und Genauigkeit des Simulationsmodells. Optimieren Sie die Laserparameter, Schneidparameter und andere Prozessparameter, erstellen Sie eine perfekte Laserheizungs-Hilfsschneiddatenbank, schaffen Sie eine theoretische Grundlage für eine vernünftige Auswahl von Verarbeitungsparametern. (3) St?rkung der Forschung an industrialisierten Laserheizungs-Hilfsschneidsystemen, Verbesserung der Produktions-F&E und Unterstützungsf?higkeiten des Laserheizungs-Hilfsschneidsystems und Verbesserung der Integration, Stabilit?t und Genauigkeit des Laserheizungs-Hilfsschneidsystems zur F?rderung des Lasers Die eigentliche Produktionsanwendung der heizungsunterstützten Schneidtechnologie. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Lasertechnologie, der Schneidverarbeitungstechnologie und Materialtechnologie, Laserheizungs-Hilfsschneidverarbeitungstechnologie wird eine breitere Entwicklungsperspektive in den Bereichen der schwer zu verarbeitenden Materialverarbeitung, Mikrobearbeitung und anderen Bereichen haben.
Quelle: Meeyou Carbide