本文摘要：
本文針對LAM技術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合協同制造基礎理論，開展了激光復合車銑加工關鍵技術的研究。本文主要結論如下：
（1）基于霍普金森壓桿裝置進行鈹材動態力學性能試驗，得到鈹材料發生形變時真實應力與應變的關系，并建立了鈹材的本構模型方程；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；在鈹材預熱試驗中，得出了在預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，分析了各切削參數對切削力的影響，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）同時依據傳熱學理論，建立了激光加熱輔助切削溫度場三維瞬態熱模型，由仿真結果可知激光加熱切削區域的最佳溫度范圍為180°C-250°C，為切削仿真提供參數依據。同時對工藝參數與激光光斑中心溫度、切削區溫度的影響進行了分析。其中激光功率對切削區域平均溫度cutT和激光光斑中心溫度maxT的影響最大，而工件轉速只對maxT產生影響，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，切削力比傳統切削方式下的結果顯著下降。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）建立了激光復合加工數字模型，針對協同機械臂和車銑復合中心為研究對象并對其進行運動學分析，從而推導出協同機械臂的正逆運動學方程。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備加工的合理路徑；建立了激光輔助切削設備有限元模型，得到了設備有限元模型前六階固有頻率，并由振型得出了該設備可能由于龍門架與協同機械臂的影響，更容易被工作頻率激起，從而發生變形。
（4）搭建了激光輔助切削虛擬系統，分析了各運動軸在系統中的運動關系，通過動態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，經虛擬系統與試驗系統進行對比后，驗證了虛擬仿真系統的正確性。
激光復合車銑加工技術研究是十分復雜的問題，本論文只完成了部分的研究工作，今后在本論文的研究內容基礎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選用不同的難加工材料的工藝參數進行激光復合加工分析探究，才能進行不斷優化。
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