为满足教学型五轴激光加工机床数控系统高精度、实时性和适教化要求,设计基于PC及TwinCAT3 PLC的五轴激光光机电协同教学数控系统。在上位机中,使用基于Windows 7的QT Creator设计人机交互界面,以实现对PLC和CNC的实时状态监测、控制和非实时任务处理。在基于TwinCAT3 PLC的下位机中,使用ST语言编程实现了实时功能模块的开发与伺服运动、光束运动的控制。上位机与下位机之间通过ADS通信实现了数据交换,而下位机与伺服控制系统之间则使用EtherCAT实时以太网总线通信。最后,对教学用五轴激光加工机床的控制系统进行了初步测试,包括基本运动控制测试与激光控制测试,一定程度上验证了此系统的可行性与稳定性,为后续激光教学机床控制系统的开发奠定了基础。

材料表面织构化处理工艺能够有效提高材料表面的减摩抗磨性能并改善内部的应力分布状态,近年受到国内外研究人员的广泛关注。介绍了激光去除表层材料机制以及激光加工表面的织构形状对接触界面摩擦性能的影响,同时综述了激光加工技术与其他技术相结合加工表面织构的研究及其进展,进一步探讨了织构表面降低摩擦磨损的影响因素及作用机制。此外,对激光表面织构在减摩抗磨、改变疏水性以及增强表面强度方面的应用以及在表面改性的应用前景方面进行了展望与分析。

面向神经网络的智能测量与加工一体化集成是多学科交叉和综合集成的先进制造技术。五维柔性框架式激光加工机器人系统使智能测量与激光加工一体化得以实现。文章通过神经网络的智能控制研究,从自适应测量所得到的离散点到数据智能化处理,并通过集成分析,对加工轨迹数据的生成进行了研究和加工面重构。为高精复杂产品实现智能测量与加工一体化集成指明了方向,成为一种高新技术迅速发展并构成多学科交叉的知识创新工程新领域。

激光焊接已经成为工业激光器应用中发展最快的领域。新型高效激光光源，如降低每瓦成本的盘形激光器的发展可以使激光加工的效率大大提高。TKUMPF在几年前引入了盘形激光器，今天它已经成为市场上最可信赖的激光工具。盘形激光器卓越的光束质量和高达10kW的输出功率使其在汽车工业以及厚片焊接中（如重型建筑和造船业中）具有重要应用。本文综述了TRUMPF盘形激光器的最新发展以及在切割、焊接、遥感焊接和复合焊接等领域的应用，并介绍了盘形激光器在增加功率方面的发展前景以及在进一步提高生产力和经济发展中的重要作用。

干气密封螺旋槽槽深和槽底表面的加工精度将对密封性能产生重大的影响,但精准控制槽深和槽底表面的加工精度仍有挑战。以槽深hg=10μm、槽底表面粗糙度Ra≤0.8μm为设计控制目标,开展了干气密封螺旋槽激光加工工艺的优化研究。选取标刻次数、激光功率、填充间距、扫描速度4个对槽深hg和槽底表面粗糙度Ra有显著影响的因素作为设计变量,每个因素均取12个水平,通过均匀试验分别得到12组工艺参数下的螺旋槽深度hg和槽底表面粗糙度Ra;然后,利用ACE非参数回归建立工艺参数与槽深hg、槽底表面粗糙度Ra的映射关系,并采用蒙特卡洛法随机生成大量的工艺参数样本,再通过插值算法和样本筛选得到了3组满足设计控制目标下的工艺参数及其预测结果,并根据实际情况对3组工艺参数微调后进行试验,获得3组实际工艺参数下的槽深hg和槽底表面粗糙度Ra。试验结果...

刀具的快速磨损是制约金属切削效率和加工质量的关键因素,为了增强刀具的耐磨性,延长刀具使用寿命,提高工件的加工质量,通过试验探究液相辅助激光加工织构形貌的特征,分析激光加工参数、液体种类和织构形状对所加工织构质量的区别。结果表明:扫描速度对织构形貌影响较大,硝酸和氢氟酸混合溶液辅助下加工的织构形貌较好,液相辅助激光加工技术更适用于无特定形状的大面积织构加工。

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后，陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量，进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中，分别针对无微织构和三种不同形状，不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明，具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具，过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时．与切削刃平行的横向微织枸陶瓷刀具的切削性能最好，即该表面微织构的减摩效果最明显。

针对深小孔的加工，概括介绍了钻削加工、电火花加工和激光加工的方法，重点介绍了钻削加工过程中冷却系统的设计要点。

生物医用材料表面润湿性是影响其生物相容性的一个重要影响因素。通过改变激光加工工艺参数,在钛合金基底上制备不同微结构尺寸的平行沟槽结构,采用白光干涉的方法测量钛合金表面平行沟槽的轮廓形貌,分别从平行和垂直纹理方向上对静态接触角、前进角和后退角进行测量,分析材料表面微结构对润湿性的影响,并探讨微结构尺寸与能量壁垒之间的关系。

综述了近年来非接触式机械密封中的发展概况，重点介绍了激光加工技术以及在机械密封端面改形及其表面处理的应用。机械密封通过端面改形技术，端面被加工成规则的螺旋槽形、微凹坑、人字形等形状，改善密封性能，实现密封的非接触，零泄露。激光技术的成熟与产品性能要求的提高是非接触式动压型机械密封发展的强大动力。尽管目前激光加工机械密封的研究应用还存在许多不足，但激光加工无疑是21世纪机械密封发展的一大趋势。