先进加工技术重点学科实验室于2007年7月批准成立立项建设，是我国先进加工技术的重要研究基地。实验室拥有设备总计230台(套)，包括飞秒时域/空域整形加工平台、飞秒泵浦-探测显微成像平台、飞秒激光诱导击穿光谱平台、光纤传感器加工检测平台、残余应力检测平台、残余应力调控平台、超声显微检测平台、双机械手超声自动扫查平台等仪器设备。

 

实验室所拥有的典型设备如下：

 

1. 飞秒时域/空域整形加工平台

 

通过光参量放大器、脉冲整形器、空间光调制器对激光的波长、时域分布、空域分布进行控制，实现飞秒时域/空域整形加工平台，如图1。

 

 

图1   飞秒时域/空域整形加工平台

 

2. 飞秒泵浦-探测显微成像平台

 

泵浦-探测测量系统是研究超快过程的基本实验平台，如图2。该平台中，一束超短脉冲被分为两部分，其中较强的一束是所谓的泵浦光，用于激发材料，产生电子－晶格之间非平衡态；较弱的一束是所谓的探测光，用于检测泵浦光诱导产生的光学性质的变化。通过测量光学参量随泵浦光与探测光之间延时改变的演化规律，获取材料中电子态弛豫的信息。

 

 

 图2   飞秒泵浦-探测显微成像平台

 

3. 微细刀具六轴数控刃磨机床

 

六轴CNS7d微细工具磨床是开展微小直径铣刀和钻头精密微细磨削工艺研究所依托的核心设备，如图3。该设备是日本牧野精机最新研制的微细刀具专用机床，也是目前世界上较为先进的研究性刀具刃磨设备。该机床能够刃磨微小刀具的直径范围φ0.05～φ3mm，配置特殊的 U轴单元，砂轮转速500～8000r/min无极变速，砂轮进给分辨率0.1µm，配置自动工件更换装置，工件连续工作控制数达300根。

 

 

图3   微细刀具六轴数控刃磨机床

 

4. 残余应力超声无损检测与调控仪器

 

残余应力超声无损检测仪器（图4）可实现现场快速检测金属锻件和铸件表面和亚表面的残余应力大小、方向及其分布、金属板材及焊缝残余应力大小、方向及其分布、铁轨（轨头、轨腰和轨底）的残余应力大小、方向及其分布、螺栓轴线拉压应力、材料表面微裂纹缺陷、焊缝及材料内部缺陷以及测量材料厚度等功能，残余应力超声调控仪器可实现铝合金构件、铁轨等的残余应力消减和消除，对检测表面质量无特殊要求，对人体和环境无害。残余应力超声无损检测仪器检测误差：±30MPa，残余应力超声调控仪器调控频率15～20KHz，单个高能超声换能器≥100W，应力调控降低率一次降低≥30%，单点一次调控时间≤30min，有效调控深度≤15mm。

 

 

图4    残余应力超声无损检测与调控仪器

 

5. 双机械手超声透射无损检测系统

 

双机械手超声透射无损检测系统（图5），可实现针对回转体和复杂曲面复合材料工件的超声自动化无损检测，适用于任意变厚度曲面工件。目前该系统的主要技术指标为：可检构件最大尺寸为1500x1500mm；扫查轴采样点间最小距离0.1mm；最大扫查速度20mm/s；最高采样频率100MHZ；可检构件最大厚度为30mm。

 

 

图5    双机械手超声透射无损检测系统