本文针对盘形凸轮表面激光熔覆工艺开展了理论和实验研究。盘形凸轮表面激光熔覆时获得均匀熔覆层的关键问题是要保证熔覆过程中的热效应时时相等。这可以通过多种途径来实现;可以通过改变功率;改变扫描速度等;也可以通过运动控制来实现。在现有实验条件下为达到上述目的,经研究分析表明通过运动控制来实现是可行的。本文重点研究光斑沿凸轮轮廓线连续周向扫描过程中的运动控制问题。由于凸轮轮廓线通常是一条封闭或半封闭(移动凸轮)的复杂曲线,因此凸轮表面激光熔覆的运动控制问题远比平面或圆柱形等简单形状下零部件的运动控制问题复杂的多。理论分析表明;要在凸轮表面获得周向均匀的熔覆层必须满足三个基本条件;一、激光束需沿凸轮轮廓面的法线入射;二、离焦量保持恒定;三、光斑的扫描速度不变。本文在现有实验条件下提出了将凸轮轮廓线离散化为有限条长度近似相等的圆弧或直线段联接而成的,采用数控机床x、z、ω三轴联动的运动控制方法,解决了盘形凸轮表面激光熔覆运动控制问题。通过对凸轮表面熔覆层纵剖面宏微观结构的分析,验证了上述运动控制方法的可行性。运用数值分析软件MATLAB来辅助数控编程过程中的大量计算和逻辑判断,并以此软件为平台开发出了适合于一般盘形凸轮表面激光熔覆的数控程序自动生成模块。对于轮廓面宽度超过光斑宽度的凸轮需采用多道搭接的扫描工艺方法实现凸轮表面激光熔覆,这又出现了改善多道搭接熔覆层平整度、提高凸轮表面搭接熔覆层轴向均匀性等问题。本文通过实验研究得出了凸轮表面激光熔覆层合理搭接系数;并采用对称扫描的工艺方法提高了搭接熔覆层与基体交界处的轴向分布均匀性。熔覆层裂纹问题一直是激光熔覆技术中的棘手问题同样也是盘形凸轮表面激光熔覆过程中存在的问题之一。熔覆层产生裂纹的因素有很多,比如;熔覆材料的选取,基体的预处理情况;光斑尺寸,离焦量,激光功率P,光斑扫描速度v_s,以及送粉速率v_f等。除此之外基体的形状对熔覆层裂纹也有一定的影响。据此分析,本文通过合理选择熔覆粉末材料,以及多次实验研究找到了凸轮表面单道及多道熔覆层不产生裂纹的合理匹配工艺参数。盘形凸轮轮廓面边缘的塌陷问题也是凸轮表面激光熔覆过程中必然会出现的问题,当高功率的激光束照射到凸轮轮廓面的边缘时,熔覆材料和凸轮基体同时熔化,它们的熔液将向凸轮的侧壁流动,从而形成了塌陷。为了防止塌陷本文采用了先熔覆侧壁后熔覆轮廓面和先熔覆轮廓面后熔覆侧壁以及外接材料的工艺方法,并对三种方法进行了分析和比较,找出了各自的优缺点。