[發明專利]一種磨粒有序排布釬焊金剛石磨頭脈沖激光整形裝置及整形方法

在審

• 申請號: 201910836660.6
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110640629A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 張全利;張振;何靜遠;蘇宏華;傅玉燦;徐九華;楊長勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B24B53/06
• 分類號: B24B53/06;B23K26/00
• 代理公司: 32200 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 曹翠珍

本發明涉及一種磨粒有序排布釬焊金剛石磨頭脈沖激光整形裝置及整形方法，通過直線軸粗調和精調激光振鏡和金剛石磨頭之間x方向的相對位置，直線軸y₂精調二者y方向的相對位置，垂直直線軸粗調和精調激光焦點位置。金剛石磨頭固定在旋轉軸控制轉動；設定激光工藝參數、激光掃描路徑，掃描路徑角度使激光掃描方向與金剛石磨頭母線相平行；打開旋轉軸，控制磨頭旋轉，激光束沿掃描路徑往復掃描，當金剛石磨頭整形至磨粒等高性及圓跳動滿足要求后，先后關閉激光束和旋轉系統。本發明脈沖激光整形可通過掃描振鏡對掃描路徑和進給量進行控制，定位精度較高，可實現金剛石磨頭精密整形，軸線兩側母線較高的平行度及均勻的磨粒等高性。

技術領域

本發明涉及一種新型的磨粒有序排布金剛石釬焊砂輪脈沖激光整形裝置及整形方法，尤其涉及一種脈沖激光精密整形裝置及方法。

背景技術

陶瓷基復合材料、碳纖維復合材料等以其耐高溫、耐磨、輕質、抗氧化、抗熱沖擊等優良特性在航空航天、汽車、新能源等領域得到廣泛的應用。由于這些材料具有各向異性的力學特性和層間強度低的特點，在鉆孔過程中易出現毛刺、纖維拔出、撕裂和分層等缺陷。其中，分層缺陷不但會降低裝配件裝配質量，還會影響零件使用壽命，造成大量的CFRP復合材料零件報廢。

釬焊金剛石磨粒的工具采用“以磨代切”的方式可實現復合材料的高質量，高效率加工，工具不易磨損，使用壽命長。但是，由于金剛石磨頭或套料鉆釬焊后磨粒等高性較差，磨削或鉆孔質量難以得到保證。因此對釬焊金剛石進行修整以改善磨粒的等高性及磨頭的尺寸精度成為迫切需求。

目前針對磨粒有序排布釬焊金剛石磨頭的修整主要采用軟鋼修整，油石修整，碟輪修整等機械修整方法，存在修整工具磨損快、金剛石磨粒容易破碎，修整質量和效率較低的問題。脈沖激光修整技術以其裝置簡單、非接觸性、損傷小等特點在金剛石砂輪整形方面得到一定的應用，具有修整效率高、經濟效益好等優點，可實現釬焊超硬磨料砂輪的精密修整。但是，脈沖激光修整技術主要集中在磨粒無序排布多層超硬磨料砂輪方面，在磨粒有序排布單層釬焊金剛石磨頭的修整方面并未得到應用。而且，由于釬焊金剛石磨頭單層磨料的特點，其修整過程需要對磨粒材料進行精密去除，并且需要保證整形后磨頭軸線兩側母線具有較高的平行度，避免形成“錐形”磨頭。

發明內容

為了克服現有磨粒有序排布釬焊金剛石磨頭傳統修整技術中存在的修整工具磨損較快、修整效率低和修整質量差，脈沖激光整形后磨頭軸線兩側母線平行度較差等問題。本發明的目的是提供一種磨粒有序排布釬焊金剛石磨頭脈沖激光整形裝置及工藝方法，以提高磨頭修整效率和修整質量，提高磨削穩定性和磨削的重復性。

為了實現上述發明目的，本發明采用了以下技術方案：

一種磨粒有序排釬焊金剛石砂輪整形裝置，包括：激光加工系統、微位移平臺系統、檢測系統。

其中激光加工系統，包括：激光器、光纖、激光振鏡、工控機、垂直直線軸z₁、水平直線軸y1；激光振鏡固定于水平直線軸y₁上，通過垂直直線軸z₁和水平直線軸y₁控制其運動；掃描振鏡可以繞x軸旋轉。

微位移平臺系統包括三向直線軸x₂、y₂、z₂和旋轉軸B；微位移平臺安裝于隔振平臺上以保證運動精度；微位移平臺自下而上分別是y₂、x₂、z₂軸，旋轉軸B固定在z₂軸上。旋轉軸可以低速穩定旋轉，而且可以分度轉動。金剛石磨頭固定在旋轉軸B上以控制其轉動；

檢測系統包括光學CCD顯微鏡和激光位移傳感器。

基于上述磨粒有序排釬焊金剛石砂輪整形裝置的磨粒有序排釬焊金剛石砂輪整形工藝，步驟如下：