激光精密切割圓弧和直線粗糙度差異分析與消除.pdf

1、激光切割技術(shù)以其成本低、效率高、精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀表、電子等精密行業(yè)完成模板的加工。為了提高激光切割壁縫粗糙度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)加工工藝參數(shù)展開了研究，并提出了多種優(yōu)化方法和理論，但其研究?jī)H以典型的直線切縫為研究對(duì)象，最終均以獲得最小粗糙度為目的，未考慮激光切割圓弧模型的建立以及對(duì)加工工件整體粗糙度的優(yōu)化?；谶@種情況，本文對(duì)激光精密切割圓弧與直線壁縫粗糙度差異性與消除方法展開了研究。
　　本文研究主要內(nèi)容如下：
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2、1）建立了激光切割圓弧壁縫粗糙度的數(shù)學(xué)模型。采用Nd:YAG激光對(duì)0.5mm厚的1060純鋁板進(jìn)行圓弧精密切割。切割后經(jīng)酒精擦拭去除表面掛渣等雜物，通過(guò)顯微鏡觀察試件圓弧切割壁縫微觀形貌，通過(guò)幾何關(guān)系推理建立了圓弧粗糙度簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，得到了內(nèi)、外圓弧壁面粗糙度公式。
　?。?）討論了切割尺寸對(duì)激光切割圓弧粗糙度的影響規(guī)律。內(nèi)、外圓弧粗糙度公式與直線粗糙度公式進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)除了共同受到切割速度、激光脈沖頻率和脈寬影響外，內(nèi)、外圓弧

3、粗糙度還受到切割圓弧尺寸的影響。在相同切割參數(shù)下，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際切割實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了切割半徑對(duì)內(nèi)、外圓弧和直線壁面粗糙度差異影響規(guī)律，結(jié)果表明：隨切割半徑增大，外圓弧壁面粗糙度增大，內(nèi)圓弧壁面粗糙度減?。划?dāng)切割半徑≤7mm時(shí)，內(nèi)、外圓弧粗糙度差異明顯；切割半徑≥7mm時(shí)，兩者粗糙度差異忽略不計(jì)。
　　（3）應(yīng)用響應(yīng)曲面法進(jìn)行優(yōu)化，消除了粗糙度差異性。利用實(shí)驗(yàn)輔助設(shè)計(jì)軟件Design-Expert設(shè)計(jì)了切割實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了二次回歸方

4、程并對(duì)其進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明模型擬合程度較高，擬合效果較好，失擬性不顯著，整體來(lái)說(shuō)用導(dǎo)出的二次回歸方程推測(cè)總體預(yù)測(cè)值是有效的。最后，利用響應(yīng)曲面法（RSM）分別對(duì)內(nèi)、外圓弧與直線粗糙度進(jìn)行最小值優(yōu)化，獲得的理論最小值中最大值作為目標(biāo)值進(jìn)行二次優(yōu)化，從而得到圓弧和直線最小無(wú)差異粗糙度對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)。實(shí)際切割實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的粗糙度值近似一致，直線和圓弧粗糙度差異消除，此方法證明可行有效。
　　綜上所述，在激光精密切割直線粗糙度模型基礎(chǔ)