一、聚晶立方氮化硼（PCBN）復(fù)合片切割概述
聚晶立方氮化硼（PCBN）復(fù)合片是由CBN聚晶顆粒和WC硬質(zhì)合金基體在高溫高壓條件下通過粘結(jié)劑形成的新型刀具材料。具有穩(wěn)定性高、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為制造刀具、鉆頭等耐磨工具的理想材料。聚晶立方氮化硼（PCBN）材料具有耐高溫、高硬度等特點(diǎn)，是干車削硬質(zhì)材料的最佳選擇，在黑色金屬加工領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。
然而，PCBN復(fù)合片是一種超硬、難加工的材料。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光切割作為一種非接觸、無機(jī)械切削力、可切割不同幾何形狀的切割技術(shù)，越來越受到人們的重視。它已成為PCBN復(fù)合片切割的主要加工方法之一。在激光加工過程中，激光功率、脈沖頻率和切割速度對(duì)PCBN的切割質(zhì)量有著重要的影響。
二、激光切割機(jī)理分析
PCBN的切割質(zhì)量與激光在材料表面的能量密度有著重要的關(guān)系。激光功率和切割速度決定了材料單位面積所獲得的激光能量的多少。激光光斑上的功率密度I可以表示為：
式中，E為單脈沖激光能量，d為光斑直徑，tp為脈沖寬度。
當(dāng)脈沖寬度和頻率一定時(shí)，增大輸出功率可以提高激光束的功率密度。功率密度越高，加工過程中產(chǎn)生的氣相物質(zhì)越多，切割寬度和深度越大，截面質(zhì)量越好，這也有利于后續(xù)加工，功率的增加使切割速度范圍也擴(kuò)大，提高了切割質(zhì)量的穩(wěn)定性和效率，但它應(yīng)該避免因功率過大而導(dǎo)致的崩邊。隨著脈沖頻率的增加，單脈沖能量減小，峰值功率減小，狹縫寬度和錐度減小。
三、激光加工影響因素
1.激光功率
激光能量是切削過程的主要能量來源，功率大小直接影響切削過程中的能量密度。激光功率對(duì)狹縫寬度和錐度有重要影響。隨著功率的增加，狹縫寬度增加，錐度減小，材料去除量增加。
2.脈沖頻率
隨著頻率的增加，狹縫寬度明顯減小，切割錐度也減小。隨著脈沖頻率的增加，單脈沖能量減小，光斑重疊度增大，對(duì)提高表面切削質(zhì)量和減少裂紋起著重要作用。
3.切割速率
隨著激光切割速率的增大，狹縫寬度趨于減小，切割速率增大，狹縫錐度增大，切割質(zhì)量下降。這是因?yàn)榧す庾饔脮r(shí)間縮短，能量密度降低，材料獲得的能量更少。如果切割速度太快，容易造成爐渣被清理或不被切割。如果切割速度太低，材料出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。切割寬度和材料熱影響區(qū)過大，切割質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低。
四、總結(jié)
激光功率和切割速度的組合決定了切割線能量的大小。適當(dāng)增加線能量有利于提高切割質(zhì)量，但要避免材料過燒和崩邊現(xiàn)象。脈沖頻率的增加降低了激光單脈沖的能量，減小了狹縫寬度和錐度，有利于提高切割質(zhì)量。
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