本文摘要：
本文針對LAM技術(shù)的研究與實踐過程中存在的問題，以鈹材為研究對象。基于激光與多物理量復(fù)合協(xié)同制造基礎(chǔ)理論，開展了激光復(fù)合車銑加工關(guān)鍵技術(shù)的研究。本文主要結(jié)論如下：
（1）基于霍普金森壓桿裝置進行鈹材動態(tài)力學(xué)性能試驗，得到鈹材料發(fā)生形變時真實應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，并建立了鈹材的本構(gòu)模型方程；采用反求法來確定激光加熱輔助切削過程中鈹材對激光的吸收率，通過仿真與試驗結(jié)果進行擬合對比，得出鈹材等效吸收率的值為0.22；在鈹材預(yù)熱試驗中，得出了在預(yù)熱階段激光的適宜功率；搭建了激光輔助車削的切削力試驗系統(tǒng)，分析了各切削參數(shù)對切削力的影響，其中切削速度對切削力的影響最大，在Vc=25m/min、f=0.1mm/r、ap=0.5mm時，切削力能夠降低40%。
（2）同時依據(jù)傳熱學(xué)理論，建立了激光加熱輔助切削溫度場三維瞬態(tài)熱模型，由仿真結(jié)果可知激光加熱切削區(qū)域的最佳溫度范圍為180°C-250°C，為切削仿真提供參數(shù)依據(jù)。同時對工藝參數(shù)與激光光斑中心溫度、切削區(qū)溫度的影響進行了分析。其中激光功率對切削區(qū)域平均溫度cutT和激光光斑中心溫度maxT的影響最大，而工件轉(zhuǎn)速只對maxT產(chǎn)生影響，進給量的影響最低；建立了鈹材激光加熱切削的仿真模型，由仿真結(jié)果可知在180°C，200°C和220°C的激光加熱溫度下，切削力比傳統(tǒng)切削方式下的結(jié)果顯著下降。仿真值與切削力試驗值趨勢是比較吻合地，從而驗證了仿真模型的正確性。
（3）建立了激光復(fù)合加工數(shù)字模型，針對協(xié)同機械臂和車銑復(fù)合中心為研究對象并對其進行運動學(xué)分析，從而推導(dǎo)出協(xié)同機械臂的正逆運動學(xué)方程。研究了在不同加工方式下的軌跡分析，采用MATLAB軟件的Robotics模塊進行求解，得出了激光加熱輔助設(shè)備加工的合理路徑；建立了激光輔助切削設(shè)備有限元模型，得到了設(shè)備有限元模型前六階固有頻率，并由振型得出了該設(shè)備可能由于龍門架與協(xié)同機械臂的影響，更容易被工作頻率激起，從而發(fā)生變形。
（4）搭建了激光輔助切削虛擬系統(tǒng)，分析了各運動軸在系統(tǒng)中的運動關(guān)系，通過動態(tài)仿真模擬實際切削加工時各軸運動軌跡。采用了激光輔助切削專用機床進行驗證，經(jīng)虛擬系統(tǒng)與試驗系統(tǒng)進行對比后，驗證了虛擬仿真系統(tǒng)的正確性。
激光復(fù)合車銑加工技術(shù)研究是十分復(fù)雜的問題，本論文只完成了部分的研究工作，今后在本論文的研究內(nèi)容基礎(chǔ)上還需要在以下幾方面進行更深一步的研究：
（1）文中的切削有限元仿真只是從切削力和切削溫度進行研究，下一步可以對刀具磨損進行分析；同時考慮在激光和摩擦產(chǎn)生熱的條件下，刀具對切削力所帶來的影響進行分析探究。
（2）將本文所搭建的虛擬仿真系統(tǒng)選用不同的難加工材料的工藝參數(shù)進行激光復(fù)合加工分析探究，才能進行不斷優(yōu)化。
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