| 与传统的加工方法相比，这种µ-LAM金刚石车削工艺可将加工时间缩短大约50％。此外，该工艺在加工过程中会促使工件材料再结晶，并使工件退火软化，从而避免可能发生的损坏。 |
据美国西密歇根大学制造研究中心主任John Patten博士介绍，硬脆材料的加工相当困难。用传统的单晶金刚石工具车削、磨削和研磨硬脆材料（如碳化硅、陶瓷和玻璃）时，存在许多棘手的问题，包括工件易破碎和产生裂纹、刀具磨损严重、加工形状精度差、加工循环时间长等。因此，应用新的替代工艺势在必行。为了将西密歇根大学开发的µ-LAM微激光辅助加工工艺商业化，Patten与该校博士后高级副研究员Deepak Ravindra博士一起创建了一家微激光辅助加工技术公司。与传统的加工方法相比，该公司的µ-LAM金刚石车削工艺可将加工时间缩短大约50％。此外，该工艺在加工过程中会促使工件材料再结晶，并使工件退火软化，从而避免可能发生的损坏。Patten解释说，µ-LAM车削工艺通过聚焦连续脉冲光纤激光器发出的激光束，产生1,000℃以上的高温和来自单晶金刚石刀具超过100GPa的高压，可以软化工件材料，增大其韧性，降低其脆性，使其变得不易碎裂。与使用其他类型刀具且加工精度不高的其他激光辅助加工工艺不同，µ-LAM工艺让激光束透过透明的金刚石刀具，而不会使其加热升温，因为当金刚石刀具暴露在空气中时，高温可能会导致其性能下降或发生裂解。Patten指出，该工艺将激光束直接聚焦于金刚石刀具刀尖前方的切屑形成区。可带走大约90％切削热的切屑通常在空气中自然冷却。也可以使用冷却液对切屑和工件表面进行强制冷却，但冷却液并不会使激光/工件界面处的温度降低。Patten说，该公司已能加工厚度达50µm的材料层，但没有必要切削更厚的材料。“如果车床性能足够好，并将所有环节都调整到理想状态，就可以切削1mm厚的工件材料。我不知道该工艺的加工上限究竟是多少。”Patten表示，尽管用µ-LAM工艺车削的零件上仍有刀痕，但这种刀痕已达到“纳米级”。“我们可以车削出镜面。如果不要求零件达到埃级（0.1nm）表面光洁度，该工艺就能够胜任。”该公司正致力于µ-LAM系统的商业化应用，争取使其作为金刚石车床的一个附件进行销售。美国国家科学基金也为该公司提供了15万美元奖金，作为对SBIR计划第一阶段的资助，以帮助该技术实现商业化。Patten估计，对于一家典型的零件制造商，该技术每年可为其节省15万－50万美元。他说，“我们将根据该技术对用户的价值对其定价。” 为了在实验室以外对该技术进行测试，该公司在匹兹堡附近一家工厂的Precitech 700系列金刚石车床上安装了一套µ-LAM系统。Patten说，“测试结果表明，其表现超出了我们的预期。”
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