Лазерная-токарная обработка (LAT) в настоящее время является одной из наиболее широко исследованных форм лазерной-обработки (LAM). Этот процесс обычно включает интеграцию лазерной головки с токарным инструментом, так что лазерный луч облучает вращающуюся поверхность заготовки перед траекторией режущего инструмента (как показано на рисунке 1). Его основной механизм заключается в контроле мощности лазера и диаметра пятна для повышения температуры нагретого слоя до уровня зоны пластического перехода материала. Исследования показали, что для керамических материалов,-таких как нитрид кремния-, когда температура нагрева превышает точку размягчения их стеклообразной фазы, механизм удаления материала смещается от хрупкого разрушения к пластическому резанию, тем самым предотвращая образование поверхностных микротрещин. Кроме того, в случае сплавов на основе никеля-лазерный нагрев может смягчить эффекты деформационного-упрочнения материала. При соответствующих параметрах процесса силы резания могут быть значительно снижены, а срок службы инструмента увеличен. Основная задача управления процессом заключается в управлении глубиной зоны термического-воздействия; важно обеспечить, чтобы тепло ограничивалось только слоем, предназначенным для удаления, тем самым сохраняя целостность и свойства материала подложки.
В отличие от непрерывного резания, используемого при токарной обработке, фрезерование с помощью лазера- представляет собой прерывистый процесс резания, характеризующийся более сложной кинематикой. Во время операции фрезерования лазерный луч обычно сканирует поверхность заготовки под определенным углом перед фрезой (как показано на рисунке 2). Техническое преимущество лазерного-фрезерования заключается в его способности эффективно удалять материал со сложных плоских поверхностей и полостей. При применении к литейным сталям или титановым сплавам высокой-твердости источник лазерного тепла эффективно смягчает зону образования стружки, тем самым смягчая ударную нагрузку, испытываемую зубьями фрезы в момент их контакта с заготовкой. Этот механизм предварительного нагрева изменяет морфологию стружки, превращая ее из прерывистой, фрагментированной стружки в непрерывную спиральную стружку-, что указывает на значительное повышение пластичности материала. При одновременной многоосной обработке точность синхронизации между лазерной головкой и фрезерным шпинделем является решающим фактором, определяющим качество готовой детали. В настоящее время эта технология применяется для обработки сложных компонентов,-таких как лопатки авиационных двигателей-с основной целью снижения производственных затрат за счет увеличения скорости съема материала в единицу времени.
Лазерное-вспомогательное шлифование (LAG) сочетает в себе характеристики лучевого нагрева-высокой энергии с абразивным шлифованием; он специально разработан для обработки материалов чрезвычайно высокой твердости и высокой хрупкости, таких как конструкционная керамика и оптическое стекло. В этом процессе используется лазерный луч для предварительного нагрева локализованной области непосредственно перед точкой шлифования, вызывая термическое размягчение или фазовые превращения в поверхностном слое материала. Это действие эффективно снижает сопротивление шлифованию и подавляет хрупкое скалывание. Для хрупких материалов лазерный нагрев облегчает шлифовку в «пластическом-режиме», тем самым сводя к минимуму повреждение микротрещинами как на поверхности, так и под поверхностью (как показано на рисунке 3). Учитывая, что скорость удаления материала, присущая самому процессу шлифования, относительно невелика, точный контроль мощности лазера имеет первостепенное значение для предотвращения чрезмерного термического повреждения или возгорания поверхности. Кроме того, лазерная помощь помогает уменьшить износ шлифовального круга и сохранить остроту абразивных зерен. При сверхточной обработке полупроводниковых пластин и прецизионных оптических компонентов этот метод служит эффективным средством достижения высокого-качества и отсутствия повреждений-поверхностей.
