[發(fā)明專利]一種凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410048837.3
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103802039A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 陳根余;周興才;周聰;鄧輝;張玲;張勇;王大偉;陳俊;杜晗;蔡頌
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B24D3/28
• 分類號: B24D3/28;B24D18/00
• 代理公司: 北京康盛知識產(chǎn)權代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

1.一種凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備，包括：計算機（21）、激光控制器（17）、調Q光纖激光器（18）、CCD激光位移傳感器（19）、激光燒蝕頭（20）和數(shù)控精密機床（22），其特征在于：計算機（21）通過激光控制器（17）控制調Q光纖激光器（18），調Q光纖激光器（18）通過光纖將激光傳導到激光燒蝕頭（20），計算機（21）發(fā)出控制信號，從而通過激光控制器（17）控制調Q光纖激光器（18）發(fā)出激光，通過激光燒蝕頭（20）打在待修整的凹曲面砂輪（1）上，完成對凹曲面砂輪（1）的修整；

計算機（21）控制CCD激光位移傳感器（19）對凹曲面砂輪（1）進行掃描，確定需要凹曲面砂輪（1）需要修整的點；

計算機（21）控制數(shù)控精密機床（22）三軸聯(lián)動帶動激光燒蝕頭（20）對凹曲面砂輪（1）進行修整。

2.根據(jù)權利要求1所述的凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備，其特征在于：激光燒蝕頭（20）包括激光頭（23），燒蝕頭主體（24），聚焦透鏡（25），聚焦透鏡壓環(huán)（26），保護鏡片（27），保護鏡片壓環(huán)（28），同軸氣嘴（29），同軸送氣孔（30），進氣螺紋孔（31）和固定螺紋孔（32），其中，激光頭（23）與燒蝕頭主體（24）為間隙配合，固定螺釘通過固定螺紋孔（32）將激光頭（23）和燒蝕頭主體（24）連接在一起，聚焦透鏡（25）放置在燒蝕頭主體（24）內部的凸臺上，聚焦透鏡壓環(huán)（26）放置聚焦透鏡（25）上，保護鏡片（27）放置在聚焦透鏡壓環(huán)（26）上，通過保護鏡片壓環(huán)（28）將聚焦透鏡（25）、聚焦透鏡壓環(huán)（26）和保護鏡片（27）固定，通過螺紋安裝同軸氣嘴（29），同軸氣嘴（29）通過進氣螺紋孔（31）和同軸送氣孔（30）實現(xiàn)激光燒蝕過程中同軸吹氣功能。

3.根據(jù)權利要求1所述的凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備，其特征在于：計算機（21）的控制系統(tǒng)中預裝有凹曲面砂輪（1）的標準表面輪廓，并與CCD激光位移傳感器（19）掃描的輪廓進行比較，從而控制精密機床三軸聯(lián)動帶動激光燒蝕頭（20）對凹曲面砂輪（1）進行修整。

4.根據(jù)權利要求1所述的凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備，其特征在于：修整過程中，凹曲面砂輪（1）以低轉速旋轉，CCD激光位移傳感器（19）向凹曲面砂輪（1）發(fā)出檢測光并使CCD激光位移傳感器（19）相對凹曲面砂輪（1）有相對進給。

5.根據(jù)權利要求1所述的凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備，其特征在于：所述凹曲面砂輪（1）轉速為1-2m/s；所述激光的焦距為80mm-120mm，采用聚焦后功率密度達到去除金剛石功率密度閾值3×108W/cm2以上高功率密度脈沖激光。

6.根據(jù)權利1所述的凹曲面超硬磨料砂輪激光修整設備的修整方法，其特征在于：

步驟1、將凹曲面砂輪（1）安裝到數(shù)控精密機床（22）上使凹曲面砂輪（1）轉速1-2m/s，并使CCD激光位移傳感器（19）相對凹曲面砂輪（1）有軸向進給；設置進給速度0.005m/s；

步驟2，開啟精密機床，使磨床X軸，Y軸，Z軸回到初始值，根據(jù)待凹曲面砂輪的要求，設置砂輪轉速1-2m/s；

步驟3、打開計算機，調用標準凹曲面砂輪（1）的標準輪廓數(shù)據(jù)，將砂輪的理想輪廓數(shù)據(jù)導入到計算機（21）數(shù)控系統(tǒng)中，分別找到計算機（21）數(shù)控系統(tǒng)坐標原點和數(shù)控精密機床（22）坐標原點，建立計算機（21）數(shù)控系統(tǒng)坐標系與數(shù)控精密機床（22）坐標系的對應關系，使凹曲面砂輪（1）理想輪廓的每一點的X、Y、Z坐標分別與數(shù)控精密機床（22）中待修整凹曲面砂輪（1）對應點的坐標對應；

步驟4：將CCD激光傳感器（19）的坐標位置分別記錄在計算機（21）中，打開CCD激光傳感器19，CCD激光傳感器（19）開始對砂輪表面進行掃描；

步驟5、選擇判斷需要修整的砂輪表面突出高點；

該步驟中，CCD激光傳感器（19）快速檢測砂輪表面顆粒高度，并實時輸出測量結果，與已經(jīng)裝載到計算機（21）的砂輪表面輪廓曲面對應點進行比較，判斷該點是否需要進行修整，如果砂輪表面的某一點高度值高于標準砂輪輪廓曲面對應點，則判斷該點需要修整；反之，該點不需要修整，傳感器繼續(xù)檢測；

步驟6、從法向實時修整砂輪表面突出的高點；即確定需要修整的點后，計算機（21）產(chǎn)生控制信號通過數(shù)控精密機床（22）控制激光燒蝕頭（20）運動到一定位置，使激光脈沖焦點法向打在砂輪表面上，從而對砂輪上需要修整的各點進行燒蝕。