机械工程学报

作者：刘鑫, 张俊, 徐斌斌, 刘弘光, 赵万华

单位：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室 西安 710054

关键词：激光辅助铣削,温度场,参数优化,铣削力,表面粗糙度；

基金：航空发动机及燃气轮机基础科学中心(P2022-AB-IV-001-002)、国家自然科学基金(52305505)、陕西省重点研发计划(2023-YBGY-382)和陕西高校青年创新团队资助项目。

激光辅助加工(Laser-assisted machining,LAM)通过激光热源对工件待切削区域进行预热，提高难加工材料可加工性，从而在减小切削力的同时提高加工效率。其中，激光加载下的预热温度场控制是LAM的核心科学问题之一。通过对实际激光器输出光束质量的定量与定式表征，构建移动激光热源加载下的温度场解析求解式，并以激光辅助面铣下切削区域温度场均布为目标，提出激光扫描预热温度场均衡控制方法。依据激光扫描预热方法，搭建温度场测试实验台，通过表面与内部测温验证激光预热温度场求解的准确性。进而开展预热温度场优化前后的激光辅助铣削加工与传统铣削加工，对比三种工况下的铣削力特征与已加工表面粗糙度，结果表明温度场均衡控制下可有效降低铣削力10%以上，降低表面粗糙度30%，且能进一步提升已加工表面质量。综上所述，提出的激光预热温度场正向调控方法可有效调控激光热影响区温度，并为激光参数主动设计提供理论指导，在难加工材料的激光辅助加工中有广阔应用前景。

来源：2024年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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