レーザー支援旋削加工（LAT）は、現在、レーザー支援加工（LAM）の中で最も広範囲に研究されている形式の 1 つです。-このプロセスでは通常、レーザー ヘッドと旋削工具を統合し、レーザー ビームが切削工具の経路より先にワークピースの回転表面を照射するようにします (図 1 を参照)。その中心的なメカニズムは、レーザー出力とスポット直径を制御して、加熱された層の温度を材料の塑性転移ゾーン内まで上昇させることにあります。研究によると、セラミック材料-窒化ケイ素など-の場合、加熱温度がガラス相の軟化点を超えると、材料の除去メカニズムが脆性破壊から塑性切断に移行し、それによって表面の微小亀裂の形成が防止されることがわかっています。さらに、ニッケル-ベースの合金の場合、レーザー加熱により材料の加工硬化効果が緩和される可能性があります。-適切なプロセスパラメータの下では、切削抵抗を大幅に低減でき、工具寿命を延ばすことができます。プロセス制御における主な課題は、熱影響部の深さを管理することにあります。-熱が除去対象の層のみに確実に閉じ込められるようにすることが重要であり、それによって基板材料の完全性と特性が維持されます。
旋削加工に伴う連続切削とは異なり、レーザー補助フライス加工は、より複雑な運動学を特徴とする断続的な切削プロセスです。{0}フライス加工中、レーザー ビームは通常、フライスの前方で特定の角度でワークピースの表面を走査します (図 2 を参照)。レーザー補助フライス加工の技術的利点は、複雑な平面や空洞から材料を効率的に除去できることにあります。高硬度の金型鋼またはチタン合金にレーザー熱源を適用すると、レーザー熱源が切りくず形成ゾーンを効果的に軟化させ、それによってフライスの歯がワークピースに接触する瞬間に受ける衝撃荷重を軽減します。この予熱メカニズムにより切りくずの形態が変化し、不連続で断片化した切りくずが連続したらせん状の切りくずに変化します。-これは、材料の延性が大幅に強化されたことを示しています。多軸同時加工作業では、レーザー ヘッドとフライス スピンドル間の同期精度が完成部品の品質を決定する重要な要素となります。現在、この技術は、単位時間あたりの材料除去率を高めることで生産コストを削減することを主な目的として、-航空機エンジン ブレードなど-の複雑なコンポーネントの機械加工に適用されています。
レーザー支援研削（LAG）-は、高エネルギー ビーム加熱と研磨研削の特性を組み合わせたものです。-構造用セラミックスや光学ガラスなど、非常に高い硬度と高い脆性をもつ材料を加工するために特別に設計されています。このプロセスでは、レーザービームを利用して研削点の直前の局所領域を予熱し、材料の表層内に熱軟化または相変態を引き起こします。この作用により研削抵抗が効果的に低減され、脆性チッピングが抑制されます。脆性材料の場合、レーザー加熱により「プラスチック-状態の研削」が促進され、それによって表面と表面下の両方に対する微小亀裂の損傷が最小限に抑えられます（図3に示すように）。研削プロセス自体に固有の材料除去速度が比較的低いことを考慮すると、表面の過度の熱損傷や焼けを防ぐためには、レーザー出力を正確に制御することが最も重要です。さらに、レーザーアシストにより砥石の摩耗を軽減し、砥粒の切れ味を維持します。半導体ウェハや精密光学部品の超精密機械加工において、この技術は、高品質で損傷のない表面を実現する効果的な手段として機能します。-
