隨著溫度的升高，被加工金屬會軟化，使切削阻力減少并有助于切屑分離。但是，使用這種刀具系統要求編程員和操作者都必須重新考慮加工工藝，并應重視一些使用其它刀具時可能無須考慮的細節問題。袁根福選用厚度為3mm的95 %陶瓷片做了激光銑削實驗,激光設備選用高能量、低重復頻率、脈寬為毫秒級的激光加工系統,平均功率為300W的Nd : YAG脈沖激光器。等陶瓷材料因具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、高絕緣、無磁性、比重小、自潤滑及熱膨脹系數小等獨特優點,在機械、化工、電子以及航空航天等一些科技領域中顯示出巨大的應用需求和優勢潛力。對這些因素如何影響刀具壽命的基本認識可以使金屬切除率大不相同。陶瓷加工 銑削為了達到這一目標，必須開發先進的制造工藝技術和切削材料，使模具加工車間能始終處于競爭的優勢地位。

圖4 重復頻率和激光輸出能量與激光銑削量 圖5 掃描速度和重復頻率與銑削量的關系(脈寬0. 5ms ,掃描速度2mm/ s) (脈寬0. 5ms ,單脈沖能量1. 68J)從工藝參數對銑削質量的影響可以推斷出為了達到陶瓷的加工質量要求,可以采取下列措施; 1) 小脈寬高脈沖峰值功率;2) 低脈沖頻率充足的脈沖能量;3) 合適的掃描速度好的加工表面。陶瓷加工 銑削(1) 激光三維銑削溫度場和熱應力場的系統研究,建立工藝參數、銑削深度以及溫度場之間關系的數學模型,通過對溫度場以及熱應力場的模擬調整工藝參數以便更好地控制銑削深度:(2) 激光銑削的工藝需進一步實驗研究及應用探索,需有效控制激光銑削過程中熔體噴濺和變質層問題,盡可能地降低表面粗糙度;(3) 激光銑削工藝參數對銑削質量和銑削深度的影響規律,特別是如何降低銑削面粗糙度,實現硬脆性材料三維成形的無缺陷和高質量加工。使用圓形刀片的銑刀也同樣適用這一原則。可以利用Nd : YAG脈沖激光進行激光銑削,實質是利用光斑部分重疊的單脈沖形成的密集孔群,一層層剝離材料而達到成形目的,采用合適的 CO連續激光也能達到銑削效果。然而在銑削過程中,由于無法避免的熔融物質的重凝和熔渣對表面的覆蓋,制約了表面質量的提高,并且表面重鑄層以及形成的裂紋等問題得不到很好的解決。圖1 為脈沖激光銑削重疊光斑示意圖。

陶瓷加工 銑削由于晶須增強陶瓷刀片的切削刃強度高，因此刀片只需采用很小的負倒棱（0.002″～0.004″）即可實現對難加工材料的硬銑削。由于激光銑削技術避免了與工件的機械力作用, 相對傳統的加工方法有很大優勢。對于大多數陶瓷刀片，都需要采取一些保護切削刃的措施，例如采用負倒棱（通常稱為“T形棱帶”）加上對刃口進行輕微鈍化（0.0005″～0.001″）。磨料水射流銑削陶瓷材料加工技術研究--《山東大學》2007年博士論文#實驗研究了磨料水射流銑削陶瓷材料時的性能，研究了銑削加工參數對銑削體積去除率和銑削深度的影響，建立了磨料水射流銑削體積去除率和銑削深度與水射流壓力、靶距、噴嘴橫移速度和橫向進給量的經驗預測模型，該模型可預測和控制材料去除率和銑削深度。圖1 激光銑削重疊光斑示意圖 圖2 激光銑削立體剖面示意圖2 激光三維銑削深度的數學模型激光三維銑削是通過控制聚焦光束來移除材料,如銑刀一樣。如切屑太薄，正好作用于刀片薄弱的切削刃部位，容易造成刀片早期失效。

陶瓷加工 銑削使用陶瓷刀片降低加工成本使用陶瓷刀片硬銑削能以多種途徑幫助模具加工車間降低生產成本。（1）整體硬質合金立銑刀通常需要經過精密磨削和涂層處理，其價格相當昂貴。硬銑削刀具的選擇模具車間通常使用三種類型的銑削刀具：整體硬質合金立、可轉位硬質合金刀片以及開發的可轉位陶瓷刀片。進給率以及對實際切屑厚度的影響也與刀片的切削刃直接相關。硬銑削時提高生產率的另一個關鍵因素是刀具的刀齒密度。然而，這并不意味著用陶瓷刀片進行硬銑削時必須配備具有50馬力和進處理器的新型高速加工，用陶瓷刀片銑削淬硬材料所需的速度并未超過現代模具制造車間大多數機床的加工速度范圍。

以更少的成本獲得更高的生產力意味著模具車間能夠生產出更多的產品，這是一件好事。利用激光對硬脆性材料進行銑削是一個比較新的研究領域,目前主要還是集中在二維成形上,雖然已有學者提出陶瓷材料的三維銑削并做了初步的理論探討和試驗研究,但是由于條件的限制等原因,目前的研究結果還比較粗糙,存在諸多問題,需要進行深入研究。假設采用Nd : YAG脈沖激光器在試樣上銑削出一個長度為 L 、寬度為 W 的矩形槽, 單脈沖形成的孔徑為 d , 深度為h ,并近似認為激光形成的孔是無錐度圓柱體, 根據文獻可) tan 式中 E為激光輸出單脈沖能量( J) ; L是材料的汽化能( J/ cm) ; Lm 是材料的熔化熱比能( J/ cm) ; Q 為激光進入材料的發散角(°) 。實際上，晶須增強陶瓷刀片能在高于硬質合金刀片熔點的溫度下正常工作。這是因為電流直接影響了激光脈沖能量和脈沖峰值功率,脈沖峰值功率進一步影響了脈寬,通過實驗發現脈寬一般在2μs4μs 范圍較優。陶瓷加工 銑削銑削氧化鋁時的銑削深度為0.2～2mm，銑削氮化硅時的深度小于0.1mm，并且隨著水射流壓力、靶距和磨料流量的增加，銑削深度增加；隨著噴嘴橫移速度和橫向進給量的增加，銑削深度減小，因此要得到較大的銑削深度，可采用較高的水射流壓力、大的磨料流量、較大的靶距、小的橫向進給量和低的噴嘴橫移速度。

實驗中每進行一層銑削后,去除變質朱銀波等:激光三維銑削在陶瓷成形加工中的應用研究 《激光》2009 年第30 卷第6 期 LASER JOURNAL(Vol . 30. No. 6. 2009)層,在相同參數條件下,進行下一層加工。圖6 (a) 顯示了激光車削Si3N4 陶瓷后的螺紋形狀,此外還可以利用激光進行三維切割,圖6(b) 顯示了Al陶瓷激光切割后的齒輪形狀。陶瓷加工 銑削高速銑刀是基于陶瓷刀片銑削速度下的安全性和再現性來開發的。采用這種方法，還可使進給率比原編程進給率提高20%～40%，獲得的金屬切除率也將數倍于硬質合金立銑刀。（2）進給率程序設定的每齒進給量與實際形成的切屑厚度之間的差異受到多種因素的影響，在編制淬硬零件的加工程序之前，考慮到這些因素是很重要的。當切削深度和（或）寬度小于可接受的水平時，產生的切屑厚度不足以帶走切削過程產生的所有熱量。

結果表明，在本實驗條件下，銑削氧化鋁時的銑削體積去除率為0.405～4.463mm~3／s，銑削氮化硅時的體積去除率為0.095～0.177mm~3／s，并且隨著水射流壓力、靶距和磨料流量的增加，材料的體積去除率增加；隨噴嘴橫移速度、橫向進給量和材料硬度的增加，材料去除率減小，因此要得到高的材料去除率，可采用較高的水射流壓力、較大的靶距和磨料流量、較小的橫向進給量和較低的噴嘴橫移速度。刀具上每增加一個刀齒都會增大交叉進給率。而那些不能被薄切屑吸收的熱量總得有個去處，它將傳入工件、刀片、刀體以及中。當銑削材料以及焦平面與銑削表面的距離確定后, 銑削深度僅與激光輻射的能量有關。陶瓷加工 銑削通過實驗可以分析出過程參數對銑削深度的影響,為了更好的研究銑削深度和過程參數之間的關系,需要建立一個激光銑削深度的理論數學模型。考慮到所有這些因素，可以發現切削參數的微小變化能夠造成令人驚訝的生產率變化。