面齿轮有着优良的传动特性,具有传动平稳、承载能力强、传动速度快、噪声小和互换性强等特性,广泛应用于航空航天、工程机械、大型精密装备等领域。但面齿轮的齿形复杂,技术要求高,制造困难。由于国外面齿轮高精密加工机床和精密加工工艺对我国实行封锁,亟待开创新的加工方式,以减少国内外制造水平差距。飞秒激光加工为一种新型加工方法,具有加工区域精确、热影响小、可精密加工任何材料等突出特点,已在精微制造中广泛应用。本文针对飞秒激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA,采用理论建模、仿真与实验分析相结合的方法,开展飞秒激光精修面齿轮烧蚀特征研究,主要包括以下内容:飞秒激光精修面齿轮烧蚀过程与作用机理研究。研究了飞秒激光精修面齿轮作用机理,分析了飞秒激光去除面齿轮材料的物理模型和一般作用规律。从理论上研究了面齿轮表面吸收激光能量时动态吸收过程,并基于此建立飞秒激光烧蚀面齿轮材料的三温复耦合模型。飞秒激光烧蚀面齿轮的建模仿真研究。基于非傅里叶传热现象,建立了单脉冲激光精修面齿轮的三温耦合传热模型,仿真分析了面齿轮材料在不同能量密度下电子-自旋-晶格间单脉冲能量效应下的温度变化过程。考虑多脉冲激光能量累积效应,通过多脉冲激光精修面齿轮的三温复耦合传热模型,仿真分析了面齿轮材料的烧蚀温度变化过程,研究了不同能量密度下烧蚀凹坑直径和深度等特征参数的变化规律。飞秒激光烧蚀齿面的形貌特征实验研究。搭建实验平台,结合仿真模拟的参数范围实验研究了单脉冲激光作用下烧蚀凹坑形貌和加工后齿面粗糙度随能量密度变化的演变规律,以及多脉冲激光作用下烧蚀凹坑深度和直径的变化规律,并分析了不同扫描道间距对齿面粗糙度值造成的影响。实验研究结果表明,单脉冲激光作用下,烧蚀凹坑深度和直径随着能量密度的增加而变大,齿面粗糙度随着能量密度的增加并不会持续变好。多脉冲激光能量的持续累积不会一直增加齿轮表面的平衡温度,能量密度的持续增大不会使烧蚀凹坑形貌持续变好,扫描道间距为25μm时齿面表面质量最好。