激光微細(xì)打孔和銑削表面形貌特征研究.pdf

1、在未來社會中,微型機(jī)械將發(fā)揮越來越重要的作用，微構(gòu)件的微細(xì)加工已成為熱點研究的課題。由于激光加工技術(shù)有著能量高度集中，可控性好以及非接觸式加工等特點，激光微細(xì)加工在微構(gòu)件的制造方面有著廣泛的應(yīng)用。
　　由于激光微細(xì)加工的表面是一種介于各向同性和各向異性之間的特殊表面，其形貌特征與傳統(tǒng)切削加工表面和電火花加工表面的形貌特征有著很大的差異。而表面形貌與表面性能又有著緊密的聯(lián)系，表面形貌可以客觀反映表面生成機(jī)制，并直接影響工程表面的各項

2、功能特性，包括對表面的摩擦、潤滑特性有重要影響，因此，研究激光微細(xì)加工的表面形貌具有重要意義。國內(nèi)外學(xué)者對激光微細(xì)加工表面質(zhì)量研究不系統(tǒng)、不全面，并且沒有對其進(jìn)行評價，這嚴(yán)重制約了激光微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展。
　　本文根據(jù)激光微細(xì)打孔和銑削的精度的需要，進(jìn)行四軸精密工作平臺的設(shè)計，要求此平臺要具有四個自由度，并且其重復(fù)定位精度小于2μm，分辨率達(dá)到0.1μm；用ANSYS有限元分析軟件對在SUS301材料上的激光打微孔進(jìn)行數(shù)值模擬，并

3、分析工藝參數(shù)對熱影響區(qū)、孔深和孔徑的影響，為試驗參數(shù)的選取提供可靠的理論依據(jù)；然后對本實驗所使用的YAG激光器的功率進(jìn)行測量，為后續(xù)分析激光微細(xì)打孔和銑削提供基本的參數(shù)；建立單個脈沖微細(xì)激光加工孔的數(shù)學(xué)模型，以此能夠?qū)す饧庸さ奈⒖走M(jìn)行幾何形狀描述；建立了激光微細(xì)銑削的表面形貌數(shù)學(xué)模型，為表面微觀形貌評定提供了理論支持；以彈簧鋼65Mn、不銹鋼SUS301和Al2O3陶瓷為研究對象，以不同的脈沖能量和數(shù)量為參數(shù)在這三種材料上打微孔，用掃

4、描電子顯微鏡和超景深顯微鏡進(jìn)行觀察和測量，結(jié)合激光打孔的機(jī)理探索分析了脈沖的能量和數(shù)量這兩個工藝參數(shù)對激光加工微小盲孔和通孔的表面形貌的影響，并研究這兩個工藝參數(shù)在不同材料上打孔時孔徑和深度隨這兩個參數(shù)的變化規(guī)律；在研究激光脈沖打孔的基礎(chǔ)上，研究了脈沖能量、掃描速度、切削層數(shù)、頻率和掃描間距這五個工藝參數(shù)對激光微細(xì)銑削的去除深度和表面形貌的影響；分析機(jī)床系統(tǒng)精度誤差、激光延時誤差、垂直度誤差和掃描路徑對激光微細(xì)銑削的加工幾何精度的影響，