美國(guó)AmeriChip國(guó)際公司開(kāi)發(fā)了一種新的激光輔助切屑控制技術(shù)，可以完全消除會(huì)給加工過(guò)程造成麻煩的長(zhǎng)帶狀切屑，從而能夠縮短加工時(shí)間達(dá)70％，降低加工成本達(dá)60％。
在切削加工中，理想的切屑形態(tài)應(yīng)細(xì)小而易于控制。長(zhǎng)帶狀并會(huì)形成鳥(niǎo)巢形的切屑是機(jī)床操作者最不愿意看到的。帶狀切屑會(huì)掛在主軸、刀片、夾具和測(cè)量裝置上，使自動(dòng)測(cè)量和裝卸設(shè)備無(wú)法正常使用。纏繞在刀具和工件上的長(zhǎng)切屑會(huì)在工件上形成擦傷，并會(huì)縮短刀具壽命，因?yàn)殚L(zhǎng)切屑不能像細(xì)小切屑那樣有效地從切削區(qū)帶走切削熱。
防止形成長(zhǎng)切屑最常用的技術(shù)是使用帶有斷屑槽的刀片。但利用斷屑槽控制切屑通常需要減小刀具的進(jìn)給率。因此，采用AmeriChip的系統(tǒng)后，可以增大刀具的進(jìn)給率和切深，一次走刀即可切除帶斷屑槽刀片需要多次走刀才能切除的工件材料，同時(shí)還能提高工件表面光潔度。
AmeriChip的激光輔助切屑控制系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立裝置，它利用一束激光在工件材料表面刻劃出一道窄槽，當(dāng)該處材料被加工時(shí)，就會(huì)以細(xì)小切屑的形態(tài)被切離而不會(huì)形成長(zhǎng)帶狀切屑。這道激光刻劃的窄槽實(shí)際上消除了與切屑有關(guān)的所有麻煩。
當(dāng)激光束聚焦到工件材料上時(shí)，其能量可使金屬材料熔化和氣化，同時(shí)用一個(gè)空氣噴嘴將熔化的材料從槽中吹走。激光功率較低而移動(dòng)速度較快時(shí)，刻出的槽較淺；激光功率較高而移動(dòng)速度較慢時(shí)，刻出的槽就較深。
AmeriChip公司已投資近900萬(wàn)美元開(kāi)發(fā)這項(xiàng)專利技術(shù)，并確認(rèn)該系統(tǒng)具有很好的重復(fù)性，加工中系統(tǒng)可根據(jù)不斷變化的工件材料尺寸進(jìn)行調(diào)整，不會(huì)造成過(guò)度刻劃。
刻槽過(guò)程使用了一個(gè)機(jī)械手，并通過(guò)光纖線纜將聚焦的激光束傳輸?shù)郊す忸^，激光光源采用脈沖式Nd:YAG（摻釹釔鋁石榴石）激光器或超模CW Nd:YAG激光器。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，機(jī)械手移動(dòng)到第一道刻線的起點(diǎn)處，同時(shí)激光器功率達(dá)到預(yù)設(shè)參數(shù)值，裝有電容式高度傳感器的聚焦激光頭移動(dòng)到位，同軸的空氣電磁閥打開(kāi)，接著激光光閘開(kāi)啟，機(jī)械手開(kāi)始移動(dòng)進(jìn)行激光刻槽。
在刻槽過(guò)程中，電容高度傳感器可以測(cè)出工件形狀或材料厚度的任何變化，使激光頭系統(tǒng)始終保持聚焦高度，可對(duì)刻槽深度進(jìn)行連續(xù)調(diào)整�？滩蹖挾韧ǔＴO(shè)定為0.010in.（0.25mm），它可使刀具產(chǎn)生在時(shí)間和距離上都極為短暫的斷續(xù)切削，但已足以確保產(chǎn)生的切屑均為細(xì)小切屑。
在工件上刻槽使得以較高速度切削工件和無(wú)需使用冷卻液成為可能。采用常規(guī)方法進(jìn)行加工時(shí)，工件溫度可能會(huì)達(dá)到70℃，而采用激光輔助切屑控制系統(tǒng)后，工件溫度可降低到40℃，因?yàn)榇蟛糠智邢鳠岫急患?xì)小的切屑所帶走。
與使用帶斷屑槽刀片的常規(guī)加工相比，采用該系統(tǒng)進(jìn)行切削可大幅度提高加工效率。假定一個(gè)公司加工一定量的工件需要10臺(tái)機(jī)床和10個(gè)工人，采用該系統(tǒng)后可能僅需要2臺(tái)機(jī)床和2個(gè)工人就夠了。雖然使用該系統(tǒng)在整個(gè)工序中增加了一道操作步驟，但總的加工工時(shí)仍可大大縮短。
AmeriChip公司的激光輔助切屑控制系統(tǒng)并不對(duì)外出售，但公司可為用戶提供3種可選方式：①由AmeriChip公司在用戶工廠里安裝并操作使用該系統(tǒng)；②AmeriChip公司在用戶工廠中安裝系統(tǒng)，但由用戶操作使用；③AmeriChip公司在自己的工廠里使用該系統(tǒng)為用戶加工零件。用戶既可按每件零件支付基本加工費(fèi)（取決于由誰(shuí)操作系統(tǒng)和加工零件的批量），也可根據(jù)系統(tǒng)在用戶工廠的使用情況和安裝設(shè)備的數(shù)量確定總的使用費(fèi)。采用這種方式，用戶不必一次性投入大量資金購(gòu)買設(shè)備，即可充分享受該系統(tǒng)帶來(lái)的所有好處。
目前AmeriChip公司除了在自己工廠里使用該系統(tǒng)外，已在用戶工廠里安裝了2套系統(tǒng)，并已接到通用汽車公司2套系統(tǒng)的訂單。該產(chǎn)品的主要市場(chǎng)客戶為大批量生產(chǎn)零部件的汽車、卡車和拖拉機(jī)制造商。但AmeriChip公司已為得克薩斯州一家石油管制造商開(kāi)發(fā)出并開(kāi)始制造一種激光輔助切屑控制柔性加工系統(tǒng)。
石油管制造商面臨的最大問(wèn)題是油管螺紋接頭的加工。采用激光輔助切屑控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)一次走刀即完成螺紋加工，而不必像過(guò)去那樣需要走刀3～6次。油管泄漏的主要原因是由于加工時(shí)切屑拖刮螺紋造成的，現(xiàn)在可以完全避免發(fā)生這種情況，從而突破了石油管螺紋加工的最大技術(shù)瓶頸。
