激光放電復合加工是指先采用激光對超硬材料進行打孔、切割、在形的快速加工,再采用電火花放電成形的工藝方法,完成對工件的精加工。雖然它們不屬于同步復合加工,但卻是提高加工精度質量、提高效率的最有效的加工方法,它們互相彌補了不足之處,特別在對微孔和微小零件的加工,已取得較好的加工效果。
(1)激光打孔加工原理 激光打孔(一般指小孔或微孔)是利用經(jīng)聚焦獲得的高功率密度激光束照射工件,使材料被照射的區(qū)域迅速達到熔點,使之熔化蝕除,同時借助與光束同軸的高速氣流吹熔融物質,從而實現(xiàn)激光加工小孔的目的。
(2)激光加工的特點
1)加工迅速時間短,一般以秒計時。因此加工效率高。
2)激光具有高的能量密度,幾乎所有的材料都可以進行加工,而不必考慮這些材料的力學性能。
3)由于是非接觸加工,不存在刀具的損耗等問題。同時在加工過程中也不需要潤滑和工作液介質等。
4)工件熱應力小,并且可控性能好,易于實現(xiàn)自動控制。
5)激光加工表面粗糙度一般能達到Ra12.5μm,并且有加工斜度。因此需要電火花加工進行彌補其不足。
(3)激光加工預孔 激光打孔設備一般均選擇YAG固體激光加工機;輔助氣體為氧氣,噴嘴直徑1~1.5mm,應盡量減小噴嘴高度,取噴嘴高度3mm。脈沖寬度取0.1~0.3ms,重復頻率在30~70Hz范圍內,激光輸出功率為200W的情況下對厚1mm的硬質合金進行穿孔加工。經(jīng)激光加工的預孔直徑為70μm,而出口直徑為50μm。加工時間僅為8s。為了提高加工質量,需采用電火花穿孔成形加工。
(4)復合加工 因激光放電復合加工屬于不同步加工,所以當工件用激光加工出預孔后,進行電火花加工時,必須進行找正,不只校正水平方向位置,還需校正三維位置,確保加工位置的準確。
電極材料選擇0.08mm的鉬絲。
由于激光加工預孔尺寸比較合適,采用上述加工規(guī)準,加工直徑0.1mm,厚1mm的硬質合金微孔,加工時間僅用了10min。加工表面粗糙Ra值為0.4μm,加工表面直徑為φ0.1mm,背面為φ0.096mm,符合加工要求。