[發明專利]一種硬脆自由曲面磨削裝置及磨削方法

有效

• 申請號: 201810657176.2
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108838889B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 孔令葉;楊忠高;劉江文;程意麗
• 申請（專利權）人: 廣東工貿職業技術學院
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12;B24B13/00;C25F7/00;C25F3/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郝志亮

本發明公開了一種硬脆自由曲面磨削裝置，包括用以對工件表面進行磨削的ELID磨削設備和用以對工件表面進行加熱的激光裝置，所述ELID磨削設備包括用以對工件表面進行磨削的砂輪，在磨削方向上，所述激光裝置發出的激光在工件表面上形成的加熱點位于砂輪在工件表面上形成的磨削點的前方。該磨削裝置通過采用ELID磨削設備提高了加工精度，通過采用激光裝置加熱的方式降低了磨削的難度，提高了磨削效率，延長了砂輪的壽命。

技術領域

本發明涉及曲面加工領域，尤其涉及一種硬脆自由曲面磨削裝置及磨削方法。

背景技術

隨著光電技術及IT行業和數碼行業的發展，自由光學曲面零件已成為光電及通信產品的核心零部件。為讓光學系統具有優秀的光學性能，其光學曲面模芯往往必須達到納米級鏡面，其材料往往采用高速工具鋼、硬質合金鋼甚至陶瓷材料。

針對硬脆難加工材料的超精密加工，ELID(Electrolytic?In-Process?Dressing)磨削技術實現了超硬微粉級砂輪的在線電解修整，在硬脆材料等難加工材料磨削領域被廣泛應用。對微粉級W10粒度的金剛石砂輪進行修整，采用0.01mm切深及50mm/min的進給速度下，通過多次進給磨削和光磨可實現對超硬自由曲面透鏡模芯的超精密磨削。由于采用小切深、慢進給的加工工藝，其加工效率及成本難以得到改善。

現階段激光加熱輔助加工能改善難加工材料的可加工性能，對樣件的加工質量、加工效率及刀具壽命方面也起到了很大的幫助。采用激光加熱輔助切削，其加工速度可以提高10倍，切削力與常規相比可下降30％-60％，刀具壽命延長2-10倍。但該技術主要應用于普通車削和銑削，除平面和圓柱棒料磨削外，至今未見對硬脆材料自由曲面加工的文獻。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種硬脆自由曲面磨削裝置及磨削方法，通過采用ELID技術和激光加熱配合的方式，一方面能夠達到更高的加工精度，另一方面能夠提高ELID砂輪的壽命。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案為：一種硬脆自由曲面磨削裝置，其特征在于，包括用以對工件表面進行磨削的ELID磨削設備和用以對工件表面進行加熱的激光裝置，所述ELID磨削設備包括用以對工件表面進行磨削的砂輪，在磨削方向上，所述激光裝置發出的激光在工件表面上形成的加熱點位于砂輪在工件表面上形成的磨削點的前方。

優選地，所述ELID磨削設備還包括電源、與電源負極電連接的電極以及用以噴出電解液的噴嘴，所述砂輪與電源的正極電連接，所述電極用以對砂輪的圓周表面進行電解，所述砂輪與電極之間具有間隙，所述噴嘴用以向所述間隙噴入電解液。

優選地，所述砂輪的圓周表面沿著砂輪的軸線方向為圓弧面，所述電極的與砂輪配合的一側設置有內凹的圓弧面，所述電極的圓弧面的直徑大于砂輪的圓弧面的直徑。

優選地，還包括用以帶動砂輪、電極以及噴嘴同步移動的第一移動平臺和用以帶動激光裝置移動的第二移動平臺，所述第一移動平臺和第二移動平臺均可在XYZ空間內移動且兩平臺獨立控制。

優選地，所述激光裝置能夠根據預先確定的砂輪的運動軌跡實時地調整其所發射的激光的參數。

本發明還提供一種上述磨削裝置的磨削方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)磨削之前，根據工件表面確定砂輪和激光裝置的運動軌跡，并根據所述運動軌跡和工件的材質設定激光裝置的初始參數；

2)開始磨削，砂輪轉動對工件表面進行磨削，激光裝置向著工件表面照射；

3)第一移動平臺帶著砂輪沿著所述運動軌跡移動，第二移動平臺帶著激光裝置沿著所述運動軌跡移動，直至磨削完成。

優選地，在步驟2中，在開始磨削時，電源向電極和砂輪供電，噴嘴向著所述間隙噴入電解液。

優選地，在步驟3中，激光裝置根據所述運動軌跡實時調整激光的參數。