[發明專利]一種帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置及其修整方法

有效

• 申請號: 201410059905.6
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103802025A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 陳根余;蔡頌;周聰;陳洪星;周興才;何杰;鄧輝;張玲;陳俊;張勇;王大偉;杜晗
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B24B53/06
• 分類號: B24B53/06
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

1.一種帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置，包括計算機控制設備（4），控制操作平臺（5），光纖激光器（6），激光燒蝕頭（7），三維移動平臺（8），超硬磨料砂輪（9），磨床（10），下切向細水管（11），下切向液柱壓力控制器（12），右切向細水管（13），激光束（14），下切向液柱流（15），右切向液柱流（16），右切向液柱壓力控制器（17），聚焦透鏡（18），其特征在于：

超硬磨料砂輪（9）安裝在可控磨床（10）上，通過磨床（10）帶動砂輪轉動，激光燒蝕頭（7）固定在三維移動平臺（8）上，按徑向方向水平放在砂輪左邊，聚焦透鏡安放在激光燒蝕頭（7）與超硬磨料砂輪（9）之間，三維移動平臺（8）由計算機控制設備（4）控制，可在X、Y、Z的三維方向移動，激光燒蝕頭（7）固定后由三維移動平臺控制（8），控制操作平臺（5）可以控制光纖激光器（6）的功率密度和脈沖頻率，從而對砂輪分別進行軸向和徑向燒蝕，雙切向細水管分別對準超硬磨料砂輪（9）的下切向和右切向，由液柱壓力控制器控制出液液柱壓力，液柱流沖擊超硬磨料砂輪（9）表面；

在修整過程中，通過液柱壓力控制器分別控制雙切向液柱流的液柱壓力，其中，下切向液柱流（16）形成液膜，右切向液柱流（15）用于快速冷卻，通過下切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力小于右切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力。

2.根據權利要求1所述雙切向液柱流裝置及利用該裝置對砂輪進行激光修整，其特征在于：光纖激光器（6）是納秒脈沖激光器，峰值功率達到10⁸/cm²以上。

3.采用權利要求1所述的砂輪激光修整裝置對砂輪進行修整的方法，其特征在于：

步驟1、修整前，首先通過進水壓力控制器，控制液柱壓力，液柱沖擊在砂輪表面對超硬磨料砂輪進行雙切向液柱沖擊；

該步驟中，雙切向液柱沖擊砂輪表面，下切向形成液膜，通過下切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力大小為0.1-0.2MPa，右切向用于快速冷卻，右切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力大小為0.5-0.8MPa，在同時雙切向液柱流沖擊下，對砂輪進行全程沖擊修整；

步驟2、調整磨床的轉速帶動砂輪轉動，砂輪安放在磨床上面勻速轉動；

該步驟中調節磨床的轉速，使得砂輪的表面線速度為400r/min；

步驟3、計算機控制設備控制光纖激光器輸出能量功率密度，激光燒蝕頭發出激光；

該步驟中所選擇光纖激光器的輸出平均功率為30W；重復頻率為80kHz；脈沖重疊率31.12%；軌跡線重疊率52%；

步驟4、調節控制進液壓力控制器，控制雙切向液柱流出液沖擊壓力，液柱沖擊砂輪表面；

步驟5、調整光纖激光器的輸出平均功率和重復頻率；

該步驟中所選擇光纖激光器的輸出平均功率為25W；重復頻率為50kHz；脈沖重疊率31.12%；軌跡線重疊率52%；通過調節小的激光功率對砂輪進行精修整；

步驟6、調整磨床的轉速，調節超硬磨料砂輪表面的線速度；

該步驟中調節磨床的轉速，使得砂輪的表面線速度為250r/min；

步驟7、調節三維移動平臺軸向移動速度，激光燒蝕頭的軸向進給速度；

該步驟中調節三維平臺的速度，使得光纖激光器的軸向速度f=0.076mm/s；

步驟8、反復進行、步驟3-7，直到滿足修整精度和表面質量要求。