随着现代化工业的高速发展,常常需要在诸如飞机机翼及船用螺旋桨等大尺寸复杂曲面零部件表面加工三维微结构图形,以获得微波发射、传导及耐磨耐蚀等特殊表面性能。通常的方式是通过五轴联动数控机床进行精密铣/磨削,但是存在高精度和高效率加工难以兼顾以及无法加工柔性材料等不足。针对复杂曲面特点,本文根据光线平行投影原理,利用聚焦激光束的焦深特性,分析介绍了一种全新的复杂曲面上激光投影刻蚀技术,它通过“3+2”轴紫外激光加工系统中的两维激光振镜进行曲面表面微区域刻蚀,再借助三轴联动数控机床工作台的移动实现大幅面三维区域刻蚀,从而完成大尺寸复杂曲面零部件表面三维微结构图形的加工。本文详细介绍了这种全新的复杂曲面上激光投影刻蚀技术的方案、原理、可行性、工艺步骤及加工特点等,并对其加工过程中系统误差的来源、模型、综合误差评估以及误差控制方法等进行了分析,最后通过实验系统研究激光加工工艺参数对刻蚀精度和质量的影响规律。研究结果表明,采用该新工艺、新方法的理论加工误差只有几微米,综合误差评估在10μm以内,加工速度可以达到1000mm/s以上,并且得到了平面倾角、小栅格尺寸、激光功率、重复频率、扫描速度以及加工次数等参数对直线宽度、长度、深度及形貌的影响规律。上述结果证明了采用这种全新的激光投影刻蚀技术能够在复杂曲面上高效、精密刻蚀复杂图形,而且具有加工精度高、加工效率高、设备简单、材料适应性强以及加工成本低等一系列优点,是未来复杂曲面上微结构图形加工技术的一个重要发展方向。