激光微细打孔和铣削表面形貌特征研究-机械制造及其自动化专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 激光微细打孔和铣削表面形貌特征研究 硕士研究生 ：陆喜文 指 导 教 师 ：郭黎滨 教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学科、专业 ：机械制造及其自动化 所 在 单 位 ：机电工程学院 论文提交日期 ：2013 年 12 月 论文答辩日期 ：2014 年 3 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng Research on laser micro drilling and milling surface morphology Candidate: Lu Xiwen Supervisor: Prof. Guo Libin Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Mecanical Manufacturing Automation Date of Submission: December, 2013 Date of Oral Examination: March, 2014 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工程大 学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 激光微细打孔和铣削表面形貌特征研究 摘 要 在未来社会中,微型机械将发挥越来越重要的作用，微构件的微细加工已成为热点研 究的课题。由于激光加工技术有着能量高度集中，可控性好以及非接触式加工等特点， 激光微细加工在微构件的制造方面有着广泛的应用。 由于激光微细加工的表面是一种介于各向同性和各向异性之间的特殊表面，其形貌 特征与传统切削加工表面和电火花加工表面的形貌特征有着很大的差异。而表面形貌与 表面性能又有着紧密的联系，表面形貌可以客观反映表面生成机制，并直接影响工程表 面的各项功能特性，包括对表面的摩擦、润滑特性有重要影响，因此，研究激光微细加 工的表面形貌具有重要意义。国内外学者对激光微细加工表面质量研究不系统、不全面， 并且没有对其进行评价，这严重制约了激光微细加工技术的发展。 本文根据激光微细打孔和铣削的精度的需要，进行四轴精密工作平台的设计，要求 此平台要具有四个自由度，并且其重复定位精度小于 2μm，分辨率达到 0.1μm；用 ANSYS 有限元分析软件对在 SUS301 材料上的激光打微孔进行数值模拟，并分析工艺参数对热 影响区、孔深和孔径的影响，为试验参数的选取提供可靠的理论依据；然后对本实验所 使用的 YAG 激光器的功率进行测量，为后续分析激光微细打孔和铣削提供基本的参数； 建立单个脉冲微细激光加工孔的数学模型，以此能够对激光加工的微孔进行几何形状描 述；建立了激光微细铣削的表面形貌数学模型，为表面微观形貌评定提供了理论支持； 以弹簧钢 65Mn、不锈钢 SUS301 和 Al2O3 陶瓷为研究对象，以不同的脉冲能量和数量为 参数在这三种材料上打微孔，用扫描电子显微镜和超景深显微镜进行观察和测量，结合 激光打孔的机理探索分析了脉冲的能量和数量这两个工艺参数对激光加工微小盲孔和 通孔的表面形貌的影响，并研究这两个工艺参数在不同材料上打孔时孔径和深度随这两 个参数的变化规律；在研究激光脉冲打孔的基础上，研究了脉冲能量、扫描速度、切削 层数、频率和扫描间距这五个工艺参数对激光微细铣削的去除深度和表面形貌的影响； 分析机床