| 摘 要： | 针对传统剪切工艺存在的断面质量差、精度低等问题,提出了一种用于金属圆棒低应力剪切的激光旋切环形槽方法,并以40Cr圆棒为例,建立了40Cr圆棒激光旋切环形槽的数学模型;利用L25(56)正交试验对激光器参数(峰值功率Pk、脉宽τ、脉冲频率f)和加工参数(加工转速n、离焦量s、重复圈数N)等影响因素进行了研究,通过方差及槽型分析得到了各影响因素的主次关系及最优工艺参数范围,并对采用最优工艺参数旋切环形槽的40Cr棒料进行了剪切试验。研究结果表明:影响40Cr圆棒激光旋切环形槽深度h的各因素的主次顺序为N、s、Pk、f、τ、n,其中N和s的F值分别为11.925和5.268,大于F的临界值4.11,具有显著影响;最优工艺参数范围为峰值功率Pk≥9.6kW,脉宽τ≥0.3ms,重复圈数3≤N≤10,加工转速10r/min≤n≤25r/min,离焦量s=0mm;40Cr圆棒激光旋切环形槽的理论深度和试验深度的误差平方和为0.112mm2,表明理论槽深的计算公式误差小、准确度高;应用该技术的40Cr圆棒剪切断面平整,断面倾斜度仅为0.3°,比传统剪切工艺的精度提高了12倍以上,剪切质量公差仅为0.35%,比传统剪切工艺的精度提高了6倍以上。
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