[發明專利]超硬磨料砂輪的激光修整方法

有效

• 申請號: 200910044320.6
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101642895A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 陳根余;黃孔;余春榮;孫康健;陳建明;曹艷
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B24B53/12
• 分類號: B24B53/12
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所
• 代理人: 周 詠;米中業

技術領域

本發明涉及一種超硬磨料砂輪的激光修整方法。

背景技術

砂輪在使用之初和使用一段時間后都需要修整，砂輪的修整分為整形和修銳兩個過程。整形是指對砂輪工作表面進行微量“切削”，使砂輪達到所要求的幾何精度，并使磨粒尖端微細破碎，形成鋒利磨刃的過程。修銳是指除去磨粒間的部分結合劑，使磨粒凸出結合劑之外，形成切削刃，同時產生足夠的容屑空間的過程。由于超硬磨料硬度非常高，基于“硬碰硬”的方法很難實現高精度、高效率的修整，其形狀精度要求很高，所以修整顯得尤為困難，是超硬磨料砂輪進一步推廣應用的瓶頸和數控精密磨床中的關鍵技術難題。

當前，超硬磨料砂輪修整技術有電火花修整法、GC杯形砂輪修整法、電解修整法以及電解在線修銳法(ELID)等等。電火花修整法修整精度較高，但修整速度慢，效率低；GC杯形砂輪修整機理同磨削油石法相類似，主要依賴磨料對金屬結合劑的研蝕去除作用，這樣就造成砂輪修整器的損耗較大，而且需用較復雜的專用修整裝置，與各類磨床的結合性較差，難于實現超硬磨料砂輪的在線修整；電解修整法速度快但難以整形，且由于陰極工具和砂輪之間的電場、流場、電極反應動力過程的影響，加工間隙不是處處相等，從而使被修整的表面凸凹不均，磨削粗糙度不理想；電解在線修銳法(ELID)只適應金屬結合劑微粉砂輪的修銳。當前的超硬磨料砂輪修整方法普遍存在修整成本高、效率低、裝置復雜、操作不易掌握等局限性。研究出一種高效率、適應性各種超硬磨料砂輪、工業化應用程度高的修整方法已成當務之急。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效提高修整精度及修整效率的超硬磨料砂輪的激光修整方法。

本發明提供的這種超硬磨料砂輪的激光修整方法，包括如下步驟：

a、將砂輪安裝到數控磨床上使砂輪旋轉；

b、用激光位移傳感器對準砂輪的表面，并使激光位移傳感器相對砂輪有軸向進給運動，對砂輪表面進行掃描，將掃描的數據輸入存有砂輪理想輪廓的計算機中，形成砂輪表面實際輪廓，并與砂輪的理想輪廓進行比較，得到去除余量的分布情況；

c、由計算機通過微處理控制器向數控磨床及激光器發出修整控制信號，使激光器根據控制信號發出相應能量大小的激光脈沖對砂輪上需要修整的各點進行燒蝕，然后再由激光位移傳感器檢測該點當前的剩余余量，對計算機中的該點余量進行實時更新；

d、對步驟c反復進行直到達到所需的修整精度。

本發明所采用的超硬磨料砂輪的激光修整方法，利用激光位移傳感器的高分辨率、高精度特性，并運用計算機分析、處理檢測數據，因此檢測出的加工余量是非常精準的，獲得了精準的加工余量后再通過激光器來進行燒蝕去除砂輪表面不需要的磨粒和結合劑，最終使砂輪獲得所需的幾何形狀。激光修整基于熱的熔化和氣化機理，具有高功率密度、高注入速度、高加工效率、無工具損耗、非接觸、易控制和無公害等特點，是一種很有發展前途的修整新技術。激光修整超硬磨料砂輪是基于激光燒蝕的機理，如果激光功率密度足夠高，可同時去除砂輪表面的磨粒和結合劑，通過控制砂輪的運動參數，使砂輪獲得所需的幾何形狀，達到整形的目的。另一方面，通過控制激光加工參數，可選擇性地去除結合劑材料，而不損傷超硬磨粒，使磨粒突出，在砂輪表面形成容屑空間，從而達到修銳的目的。激光修整為非接觸加工，無機械作用力，無修整工具的消耗，且熱作用區域小，能得到較大的容屑空間和合適的磨粒凸出高度，修整效率高，且易實現自動化。

本發明的這種超硬磨料砂輪的激光修整方法修整出來的砂輪精度非常高，特別適用于砂輪修整的精加工，尤其是對成形砂輪(非圓柱面砂輪)的修整其精度是目前傳統修整方法無法達到的。本發明對超硬磨料砂輪進行激光修整的工藝就是利用現有高功率脈沖激光修整方法來作粗加工，再利用本發明的修整方法來作精加工的，這樣不僅能使加工精度達到要求，而且能降低加工成本。

附圖說明

圖1是本發明激光修整方法所需設備的結構示意圖。

具體實施方式

所需設備：

數控磨床、計算機、微處理控制器、激光位移傳感器、光纖激光器、編碼器。

修整砂輪的方法按如下步驟進行：

a、將砂輪安裝到數控磨床上使砂輪旋轉，并使激光位移傳感器相對砂輪有相對進給；