宇匠数控 备注：为保证文章的完整度，本文核心内容由PDF格式显示，如未有显示请刷新或转换浏览器尝试，手机浏览可能无法正常使用！

本文摘要：

   本文针对LAM技术的研究与实践过程中存在的问题，以铍材为研究对象。基于激光与多物理量复合协同制造基础理论，开展了激光复合车铣加工关键技术的研究。本文主要结论如下：

（1）基于霍普金森压杆装置进行铍材动态力学性能试验，得到铍材料发生形变时真实应力与应变的关系，并建立了铍材的本构模型方程；采用反求法来确定激光加热辅助切削过程中铍材对激光的吸收率，通过仿真与试验结果进行拟合对比，得出铍材等效吸收率的值为0.22；在铍材预热试验中，得出了在预热阶段激光的适宜功率；搭建了激光辅助车削的切削力试验系统，分析了各切削参数对切削力的影响，其中切削速度对切削力的影响，在Vc=25m/min、f=0.1mm/r、ap=0.5mm时，切削力能够降低40%。

（2）同时依据传热学理论，建立了激光加热辅助切削温度场三维瞬态热模型，由仿真结果可知激光加热切削区域的温度范围为180°C-250°C，为切削仿真提供参数依据。同时对工艺参数与激光光斑中心温度、切削区温度的影响进行了分析。其中激光功率对切削区域平均温度cutT和激光光斑中心温度maxT的影响，而工件转速只对maxT产生影响，进给量的影响；建立了铍材激光加热切削的仿真模型，由仿真结果可知在180°C，200°C和220°C的激光加热温度下，切削力比传统切削方式下的结果显著下降。仿真值与切削力试验值趋势是比较吻合地，从而验证了仿真模型的正确性。

（3）建立了激光复合加工数字模型，针对协同机械臂和车铣复合中心为研究对象并对其进行运动学分析，从而推导出协同机械臂的正逆运动学方程。研究了在不同加工方式下的轨迹分析，采用MATLAB软件的Robotics模块进行求解，得出了激光加热辅助设备加工的合理路径；建立了激光辅助切削设备有限元模型，得到了设备有限元模型前六阶固有频率，并由振型得出了该设备可能由于龙门架与协同机械臂的影响，更容易被工作频率激起，从而发生变形。

（4）搭建了激光辅助切削虚拟系统，分析了各运动轴在系统中的运动关系，通过动态仿真模拟实际切削加工时各轴运动轨迹。采用了激光辅助切削专用机床进行验证，经虚拟系统与试验系统进行对比后，验证了虚拟仿真系统的正确性。

   激光复合车铣加工技术研究是十分复杂的问题，本论文只完成了部分的研究工作，今后在本论文的研究内容基础上还需要在以下几方面进行更深一步的研究：

（1）文中的切削有限元仿真只是从切削力和切削温度进行研究，下一步可以对刀具磨损进行分析；同时考虑在激光和摩擦产生热的条件下，刀具对切削力所带来的影响进行分析探究。

（2）将本文所搭建的虚拟仿真系统选用不同的难加工材料的工艺参数进行激光复合加工分析探究，才能进行不断优化。