激光辅助铣削过程的预热温度场调控方法研究

作     者：刘鑫 张俊 徐斌斌 刘弘光 赵万华 LIU Xin;ZHANG Jun;XU Binbin;LIU Hongguang;ZHAO Wanhua

作者机构：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室西安710054 

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) 陕西高校青年创新团队资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第9期

页      码：218-228页

摘      要：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。

主 题 词：激光辅助铣削 温度场 参数优化 铣削力 表面粗糙度 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 08[工学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2024.09.218

馆 藏 号：203128246...