1 激光技术的分类激光技术主要有打标、切割、焊接、淬火、焊覆、打 孔等方面的应用，在机械加工工作中发挥着重要的作用。 在我国各种各样的切割技术中，激光切割新技术已经 逐渐代替一些传统的切割技术，激光技术已经逐渐替代了 剪床下料剪切，如今新型的激光切割技术也逐渐代替过去 采用的利用氧炔焰切剖金属厚板材的切割方式。采用聚焦 镜来发射出 CO2 激光束，目的是将加工材料熔化，然后利 用 CO2 激光束将熔化后的气体带走，从而激光束引着已熔 化的材料沿着激光束的方向运动，形成切缝。此种先进的 高科技切割技术，在我国各种激光技术的应用中，已经占 据很重要的位置。之前的切割技术和激光切割技术相比较， 需要更多的操作时间，切割出来的裂缝大，产生的变形大， 切割出来的成品粗糙，还会产生污染。目前激光切割新技 术已经被应用在金属材料与非金属材料的开发方面，特别 适合切割一些硬度较高的非金属，并朝着与 CAD 相互结合 的加工方向发展 。
在我国，激光打标新技术是激光技术应用中最重要的 技术，所谓的激光打标就是利用激光器在一些机械设备和 机械产品上打印出某些特殊的符合和标志，打标机销量大， 占各种激光设备销量的 50%，并且在各类机械加工行业均 得到了广泛应用，被主要应用在航天、仪器、仪表和电子 工业汽车等行业的机械加工中。在非金属材料上面，例如 有机玻璃塑料、合成材料、陶瓷、皮革制品、木材、纸制 品印刷电路板生活装饰品等上面进行标记。最近几年，打标机在机械加工中的应用越来越广泛，并且销量非常可观。
激光焊接新技术在我国得到了广泛的应用，应用范围 仅次于激光打标和激光切割，其利用激光焊接器里的激光， 对机械设备配件进行焊接，将机械设备焊接成为一个整体。多种金属都可以使用激光进行焊接，焊接部位狭小，且在 焊池周围不会出现凹陷的情况，在进行深胞焊接时不会有 变形现象的发生，焊接时不会击穿薄板材，焊缝整齐美观。在机械加工中激光焊接新技术主要应用在以下两个方 面：1) 金刚石锯片激光焊接，其中激光焊接锯片每年的出 口金额高达 3 000 万美元，由此可见该种焊接工艺和装备 生产在全世界占据重要的位置。2) 激光焊接在钢铁行业中也得到体类的零部件、焊接钢板，从而助力我国的机械加工企业 的快速发展。了较为广泛的应用，可以拼焊各种汽车板和各类壳体类的零部件、焊接钢板，从而助力我国的机械加工企业 的快速发展。激光淬火技术采用高能激光快速扫描工件的表面，可 以在工件表面极薄的光斑大小的地方，实现能量的快速吸 收，并且在极短时间内达到高温，瞬间完成低温淬火。激 光淬火技术在机械应用中有很多优点，以下是其主要的六大优势：1）能在极短时间内实现加热和自冷；2）相较 于与常规淬采用激光淬火处理的产品，在硬度上可以提升 5% ～ 20%，并且硬化组织非常细；3）激光加热速度极快， 产生的热影响区较小，产生的淬火应力较小；4）能实现被 加工制品的局部硬化，并且根据实际需要能在各个位置进 行淬火处理。5）激光淬火工艺较容易被计算机控制，自动 化程度更高，实现高效生产；6）不需要额外提供冷却介质， 实现生产过程的环保化。激光熔覆技术可以对一些老旧设备进行修复，实现老 旧设备的价值最大化，继续为人们创造价值，此项技术属 于再制造和再利用工程。其加工产品是一些老化的设备， 以恢复老旧设备的正常功能，提高设备的利用效率，从而 实现资源的循环使用，更好地保护环境。目前激光表面合 金化和激光熔覆技术在冶金、钢铁、电力和机械方面得到 了主要应用，例如应用在发电机蒸汽机和烟气轮机等，使 得该行业的产品向更向现代化科技方向发展。激光打孔技术即是利用激光在一些机械零配件上加工各 种各样的孔，在金属材料和非金属材料方面取得了较为广泛 地应用，而且该技术还可以在硬度不高的材料上应用，例如 实现在布匹和纸张上打孔，针对已经装配好的机械可以直接 打孔，所以在汽车等行业得到了广泛应用。在机械加工中一 些形状的孔很难加工，但是利用激光打孔技术可以实现各种 各样孔的加工，采用激光打孔新技术，不但可控制打孔深度 而且能精准地定位中心孔，加工的孔精度高且变形小。从而 有力促进了我国经济与工业生产的高速发展。为了提升工件的磨削加工性能，利用激光实现对工件 表面的改性处理；利用激光辅助磨削硬脆材料；利用激进 行砂轮修锐；采用激光实现对砂轮形貌的测量。为了提升工件的磨削性能，就要利用激光技术来处理工件的表层，经过激光处理后的工件表面会获得更加优良的机械性能，激光一般是通过对工件表面进行淬火处理来达到提高工件表层硬度的目的。低碳钢是一种硬度较低的 加工材料，因此其可塑性较高，利用激光来处理低碳钢要 尽量避免阻塞砂轮，因为一旦砂轮被阻塞，在激光的过程 中工件的表面质量就会相应地下降，此种情况，可以利用 激光实现工件表面淬火处理，进一步提高工件表面的硬度， 增强其磨削性能。常规的淬火无法应用在一些形状复杂且要求变形小 的零件上，在一些深孔的孔底和孔壁，很难进行磨削加 工，采取常规淬火也很难淬硬这些部位。然而针对此种 情况，可以采用激光淬火，该技术在保证工件不变形的 前提下仍然可以使得工件的表面到较高的硬度。有关资 料显示，42CrMo4 钢在进行激光表面淬火后，其硬度高达 HV600 ～ HV700。激光淬火可以将激光的热量迅速照射到加工材料的表面，在其表面形成极高的温度来使加工材料的特性发生变 化，由坚硬的金属材料逐渐发生相变直至熔融状态，随着 激光的移动，加工材料表面的热量向材料内部传递，材料 表面迅速低温冷却直至达到淬火状态。激光淬火相较于其 他淬火工艺而言主要有以下几个特点。1）热量释放快，工件表面的温度能快速升高。功率密 度极高的激光能使加工材料在短时间内迅速达到加热温度的 制高点或者临界值，且热量辐射区域小，加工材料变形量小， 这种放出处理下的加工材料基本上不需要后期的修磨。2）作为一种自冷性质的淬火工艺，激光淬火不需要其 他中间介质，也是一种环保型的加工工艺，可以节约能源， 减少浪费，也能使加工效率有所提升。3）激光淬火是一种比较好控制的加工工艺，也是一种 能有效地处理结构复杂或者局部结构的技术，可以根据实 际需求在同一工件的不同部位进行对应的表面处理。在磨削硬脆材料时如陶瓷等，因为其导热性能差，在 进行磨削陶瓷的过程中，产生的热量在表层逐渐积累，导 致在工件表面上面产生较高的温度梯度，甚至造成材料的 表面产生热损伤，严重者导致工件出现碎裂的情况。为了 改善此种状况，建议利用激光来对工件的表层做预热处理， 对激光辅助磨削难加工材料而言，工件待加工区被激光预 热后，再进人磨削区进行磨削加工。激光的预热处理能减 小工件表面的温度梯度并降低硬质材料的硬度，改善工件 的磨削条件，从而使得磨削加工可以更加顺利地进行。利用激光进行磨削加工时需要在待加工区域进行激光 预热，之后才能进行下一步的磨削加工，在激光预热后， 加工材料的表面温度会降低，随之材料的硬度也会降低， 因此，为了避免温度降低得过快，需要尽量减少激光和磨 削之间的时间差，以保证预热后的温度不会迅速降低。砂轮的修锐对工件的磨削加工而言至关重要，通过砂轮的修锐可以保证其锋利性，以便于磨削出更高精度的加 工成品。陶瓷结合剂类型的砂轮，由于其自身的特性，大量的气孔存在于内部，在砂轮的磨粒间形成容屑空间，由 此来避免对其进行不必要的修锐工作。相反，对密实型的 砂轮，如金属结合剂、树脂结合剂类型的砂轮，由于其内 部没有空隙，大量的结合剂存在于磨粒的表面，形成一定 的高度差，且缺乏一定的容屑空间，需要对此种材料的砂轮进行修锐。1）非接触式的激光修锐会大幅度减少材料和工具的损坏。2）由于激光修锐作用在加工材料上的面积较小，磨粒 间的结合剂更加容易被激光去除，可以大幅度增加磨粒裸 露的高度和容屑的空间。3）激光修锐对砂轮的损耗影响很小，可以大幅度节约 砂轮材料，延长其使用寿命，降低损耗和成本。4）激光修锐的参数可以进行实时的调整以适应于砂轮 的修锐，达到对加工材料更加精准的磨削和控制。
评估砂轮切削能力的同时还要精准地测量砂轮的表面 形貌，最近几年，测量砂轮表面形貌通常会使用非接触式 的光学测量法，其中最常见的便是激光测量，如果按照原 理来划分可以分为功率谱法、三角法等测量方法。
在利用砂轮进行工件磨削时，砂轮的磨粒高度非常重要，但是采用激光功率谱来检测砂轮形貌，很难准确获得 磨粒裸露高度。利用激光三角法可以实现单个磨粒裸露高 度的测量，从而检测到完整的砂轮表面形貌。
采用激光对一些较难加工材料磨削表面进行改性处理 和热处理，由于工艺过程简单并且效果显著，因此有着很 广阔的应用前景；对激光修锐参数进行优化处理，可以有效地提升修锐的效果。此种方法可以被广泛应用在树脂结 合剂超硬磨料砂轮高效精密修整中；为了精准地获取砂轮 表面工作相貌，可以采用激光三维扫描系统，从而在制造 砂轮以及评价砂轮工作性能方面提供有效可靠的依据。（
雷 佩，高琼琼）
