机械工程学报

作者：李鹤, 赵学森, 张俊杰, 马文启, 胡振江, 孙涛

单位：哈尔滨工业大学精密工程研究所 哈尔滨 150001

关键词：曲面微织构,激光微铣削,五轴联动运动,位姿调控；

基金：国防基础科研核科学挑战专题资助项目(TZ2018006–0201–02)。

激光微加工被广泛用于制备平面功能表面微织构，具有质量高、成本低和效率高等优势，但是在加工曲面微织构时存在烧蚀范围有限、光束入射角频繁变化而导致加工质量低等问题。为了实现曲面工件高质量表面微织构的高精度激光加工，提出一种将多轴联动精密运动平台与纳秒脉冲激光束耦合的多轴联动激光微铣削加工方法，采用激光束与曲面法线恒定重合的策略来实现高质量曲面微织构的激光微加工。首先，解析研究平面-曲面微织构的投影变化法则、激光-曲面相互作用点位置和姿态调整的运动学特性，确定激光加工轨迹的离散约束条件。其次，提出激光束与曲面法线恒定重合的加工策略，设计并研制了五轴联动激光微铣削机床，通过开发虚拟仿真环境确定其加工性能。最后，开展复杂曲面微织构的五轴联动激光微铣削加工实验和表征，在高陡度小尺寸的不锈钢曲面工件上制备了形状复杂的高精度表面微织构。研究结果显示，采用多轴联动精密运动平台与纳秒脉冲激光束耦合的加工方法可以实现曲面微织构连续且均匀地激光微加工，为在高陡度小尺寸复杂曲面上制备高质量微织构提供了一种可行方法。

来源：2024年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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