飛秒激光燒蝕齒曲面的復耦合模型及形貌影響

明興祖，李學坤，米承繼，何國旗，周賢，黎超，明瑞

（1 湖北文理學院 機械工程學院，襄陽 441053）

（2 湖南工業大學 機械工程學院，株洲 412007）

（3 株洲齒輪有限責任公司技術中心，株洲 412000）

0 引言

激光加工作為一種新型的加工方式，因其加工效率和加工精度高、加工工藝流程相對簡潔，在制造業得到了廣泛應用［1-4］。傳統的激光寫出方式為垂直寫出，在加工復雜曲面時，激光束不垂直于被加工面，導致激光加工的加工效率、加工面積和加工精度受到較大的影響。為了解決該問題，國內外學者對激光加工復雜曲面進行了大量研究。國外學者MATHIS A 等［5］使用加速的定制激光束使被加工表面成為弧形來加工彎曲的微結構，并將其應用于硅中加工弧形溝槽，加工結果與理論分析模型一致；DIACI J 等［6］將三維激光測量系統集成到三維激光加工系統中，低功率的激光用于測量，高功率的激光用于加工；HEATH D J 等［7］使用數字微鏡設備（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）對曲面加工提供實時、精確的激光束重新定位，對定位后的激光參數進行修改補償；BATAL A 等［8］將被加工曲面劃分為三角形激光加工區域，同時充分利用高動態振鏡掃描儀的功能，最大限度地減少了零件重新定位。DOAN H D 等［9］開發了一種新型的流體激光光束整形器 （FLBS），將高斯光束輪廓在焦平面中轉換為平頂光束和環形光束輪廓用于加工三維曲面。國內學者曹平軒［10］用來自衍射光束采樣器 （DBS）的光束對激光焦點位置實時檢測提供合適的激光加工參數用于曲面加工。林嘉劍［11］對材料表面進行分區，針對不同區域設置不同的激光參數，使激光寫出方向盡量與被加工面保持垂直。……