多脉冲飞秒激光精修面齿轮的烧蚀形貌研究doi:10.3969/j.issn.1674-7100.2023.02.004收稿日期：2022-10-11基金项目：国家自然科学基金资助项目（51975192）；湖南省教育厅科学研究基金资助优秀青年项目（22B0994）；湖南省自然科学基金资助项目（2021JJ30214、2021JJ50042）；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队项目（T201919）作者简介：明兴祖（1964-），男，湖南常德人，湖北文理学院、湖南工业大学教授，硕士生导师，主要从事激光精微加工理论与技术研究，E-mail：mxz9036@126.com明兴祖1,2贾松权1李湾3周贤1黎超4袁磊21.湖北文理学院机械工程学院湖北襄阳4410532.湖南工业大学机械工程学院湖南株洲4120073.湖南汽车工程职业学院机电工程学院湖南株洲4120004.株洲齿轮有限责任公司技术中心湖南株洲412007摘要：针对材质为18Cr2Ni4WA的面齿轮，采用飞秒脉冲激光烧蚀来提高其表面质量。建立电子-自旋-晶格三温复耦合模型，预测分析面齿轮材料电子、自旋和晶格单脉冲能量效应下的温度变化过程；结合多脉冲能量累积效应，进行面齿轮材料在激光能量密度为1.035~5.252J/cm2下烧蚀凹坑直径和深度演变规律的预测与实验分析。研究结果表明：脉冲数的增加并不会持续增大面齿轮表面的平衡温度，基本在30个脉冲时就保持不变；能量密度的增加会使烧蚀凹坑直径和深度持续变大，但变大的速率会持续降低；烧蚀凹坑形貌在能量密度为2.467J/cm2时最好；过大的扫描道间距会使被加工表面粗糙度值增加，扫描道间距为25μm时粗糙度值最低为0.185μm。关键词：飞秒激光；三温耦合；能量累积；凹坑形貌；粗糙度中图分类号：TN249文献标志码：A文章编号：1674-7100(2023)02-0023-11引文格式：明兴祖，贾松权，李湾，等.多脉冲飞秒激光精修面齿轮的烧蚀形貌研究[J].包装学报，2023，15(2)：23-33.2023年第15卷第2期Vol.15No.2Mar.2023包装学报PACKAGINGJOURNAL021研究背景面齿轮具有传动平稳、承载能力强和传动速度快等特性，被广泛应用于航空航天、工程机械、大型精密装备等领域[1]。面齿轮为一种曲面齿形，传统的加工方法并不能满足面齿轮表面质量要求，而国外面齿轮高精密加工机床和精密加工技术对我国实行封锁，研究面齿轮的新型加工方法已迫在眉睫。飞秒脉冲激光具有热影响区域小、脉冲宽度窄和峰值温度高等特点，能精确去除目标材料以满足面齿轮表面质量要求，已被广泛应用于各种精密加工领域。目前，有关单脉冲激光烧蚀金属的研究较多。ZhouC.等[2]通过改变平均...
