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
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置，包括計(jì)算機(jī)控制設(shè)備（4），控制操作平臺(tái)（5），光纖激光器（6），激光燒蝕頭（7），三維移動(dòng)平臺(tái)（8），超硬磨料砂輪（9），磨床（10），下切向細(xì)水管（11），下切向液柱壓力控制器（12），右切向細(xì)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），本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置，抑制了能量累計(jì)效應(yīng)，提高了修整過程能量平衡。此外，在砂輪表面形成液膜，減少蒸發(fā)效應(yīng)的熱量損失，提高了激光的利用效率，提高修整后的砂輪的表面質(zhì)量。
【專利說明】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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種超硬磨料砂輪修整裝置及修整方法，特別涉及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。
【背景技術(shù)】
[0002]超硬磨料砂輪是指立方氮化硼和金剛石砂輪，它具有極高的硬度，抗磨損能力強(qiáng)，但由于它具有極高的硬度致使修整非常困難。因此，為了使超薄超硬材料砂輪在切削過程中能保持幾何形狀的正確性和磨粒的銳利性，就需要對(duì)其進(jìn)行定期修整。傳統(tǒng)機(jī)械修整法如圖1所示(如車削法、擠壓法、滾壓法)都是基于力的“硬碰硬”的作用，因此都存在致命缺陷，即效率及其低下，修整工具損耗嚴(yán)重，磨粒表面易造成機(jī)械損傷，同時(shí)修整工具的形狀誤差容易復(fù)映到被修整砂輪的工作表面上去，且不同的曲面的砂輪需要不同的修整工具，修整成本高。雖然一些國(guó)內(nèi)外學(xué)者改進(jìn)砂輪的修整方法如:電火花修整法、電解修整法(ELID)等克服了傳統(tǒng)修整法在某些方面的不足，但或多或少仍然存在著效率低、適應(yīng)性窄、修整工具損耗大、對(duì)環(huán)境不友好及難以實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化等缺點(diǎn)，這限制了它們的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
[0003]超硬磨料砂輪激光修整技術(shù)集激光技術(shù)、材料加工技術(shù)、傳感器技術(shù)、精密磨削技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科和新興的先進(jìn)修整技術(shù)。該技術(shù)其實(shí)質(zhì)是基于脈沖激光燒蝕機(jī)理，將聚焦高能脈沖激光束輻照于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪表面，利用聚焦激光束這把基于熱力學(xué)效應(yīng)的非接觸式“刀具”，對(duì)砂輪表層復(fù)合材料(磨粒，結(jié)合劑等)進(jìn)行微量“切削”加工，并使超硬磨粒突出在結(jié)合劑之外形成切削刃，最終實(shí)現(xiàn)超硬磨料砂輪的修整加工。與傳統(tǒng)機(jī)械修整法相比，激光修整方法作為一種非接觸式的砂輪修整技術(shù)，避開了機(jī)械力的直接作用和硬接觸，具有適用性廣、熱影響區(qū)小、無(wú)修整工具損耗、高靈活性及高可控性等優(yōu)勢(shì)，是一種精度和效率高、設(shè)備成本低的綠色修整技術(shù)，如圖2所示。
[0004]已有的技術(shù)，如金澤大學(xué)A.Ho sokawa研究了輔助側(cè)向吹氣、脈沖寬度和重復(fù)頻率、砂輪旋轉(zhuǎn)速度等工藝參數(shù)對(duì)激光修整后砂輪表面地形地貌的影響，通過工藝參數(shù)的良好匹配加工得到了表面質(zhì)量良好的青銅金剛石砂輪。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光功率較高時(shí)，砂輪表面可以觀察到明顯的微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷；若激光功率較低，則可以有效地避免缺陷層的產(chǎn)生。對(duì)比分析了激光修整與碳化硅砂輪修整的青銅金剛石砂輪的磨削性能，發(fā)現(xiàn)兩者修整后的砂輪在磨削過程中產(chǎn)生的法向和切向磨削力幾乎相等。影響砂輪表面質(zhì)量主要表現(xiàn)在微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，在上述方法雖然取得了一定的修整效果，但在高功率激光加工時(shí)，無(wú)法避免的出現(xiàn)了微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，影響了表面質(zhì)量，且與實(shí)際要求還有很多大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷，發(fā)明一種帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置及其方法，在砂輪修整中首次運(yùn)用水液冷卻效果，加以乳化液體，在砂輪表面形成一層液態(tài)薄膜，提高液體的表面蒸發(fā)，擴(kuò)大接觸散熱，促進(jìn)輻射熱交換作用下，采用雙切向液柱流方法，抑制砂輪表面在高功率激光燒蝕作用下的相爆炸的發(fā)生，減少飛濺的再次凝固，避免堵塞凹坑，抑制了超熱層中固液相界面在脈沖激光結(jié)束后的移動(dòng)，抑制能量累積效應(yīng)，同時(shí)避免高功率激光燒蝕下結(jié)合劑和磨料出現(xiàn)的二次熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，從而提高修整后的表面質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置，包括計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，控制操作平臺(tái)，光纖激光器，激光燒蝕頭，三維移動(dòng)平臺(tái)，超硬磨料砂輪，磨床，下切向細(xì)水管，下切向液柱壓力控制器，右切向細(xì)水管，激光束，下切向液柱流，右切向液柱流，右切向液柱壓力控制器，聚焦透鏡，其特征在于:
[0007]超硬磨料砂輪安裝在可控磨床上，通過磨床帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，激光燒蝕頭固定在三維移動(dòng)平臺(tái)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與超硬磨料砂輪之間，三維移動(dòng)平臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制設(shè)備控制，可在X、Y、Z的三維方向移動(dòng)，激光燒蝕頭固定后由三維移動(dòng)平臺(tái)控制，控制操作平臺(tái)可以控制光纖激光器的功率密度和脈沖頻率，從而對(duì)砂輪分別進(jìn)行軸向和徑向燒蝕，雙切向細(xì)水管分別對(duì)準(zhǔn)超硬磨料砂輪的下切向和右切向，由進(jìn)液壓力控制器控制出液液柱壓力，液柱流沖擊超硬磨料砂輪表面；在修整過程中，通過進(jìn)水壓力控制器分別控制雙切向液柱流的液柱壓力，其中，下切向液柱流形成液膜，右切向液柱流用于快速冷卻，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。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
[0009]I)采用本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置能有效避免結(jié)合劑和磨料出現(xiàn)的二次熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，提高修整質(zhì)量。
[0010]2)在砂輪修整中首次運(yùn)用水液冷卻效果，在高功率激光燒蝕超硬磨料砂輪中加以乳化液液柱，沖擊砂輪表面，形成一層液膜，提高液體的表面蒸發(fā)，擴(kuò)大接觸散熱，促進(jìn)輻射熱交換作用下，有利于熱量的吸收和冷卻。
[0011]3)在現(xiàn)有技術(shù)的激光修整砂輪的過程，無(wú)需使用冷卻水，但本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，如果通過進(jìn)水壓力控制器分別控制雙切向液柱流的液柱壓力，在通過液柱沖擊超硬磨料砂輪表面，能夠形成一層液膜，進(jìn)而提高液體的表面蒸發(fā)，擴(kuò)大接觸散熱，促進(jìn)輻射熱交換作用下，有利于熱量的吸收和冷卻。當(dāng)采用雙切向噴射沖擊砂輪表面時(shí)，下切向主要形成液膜，抑制砂輪表面在高功率激光燒蝕作用下能量的相爆炸的發(fā)生，減少飛濺的再次凝固，通過下切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力小，右切向用于快速冷卻，抑制了超熱層中固液相界面在脈沖激光結(jié)束后的移動(dòng)，降低殘余熱量影響，抑制能量累積效應(yīng)，雙切向液柱流同時(shí)沖擊砂輪表面避免高功率激光燒蝕下結(jié)合劑和磨料出現(xiàn)的二次熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，修整過程下切向液柱流在砂輪燒蝕前沖擊，右切向液柱流在砂輪燒蝕后沖擊，加工中對(duì)砂輪進(jìn)行全程沖擊。
[0012]4)在雙切向液柱流中考慮了激光燒蝕砂輪表面的前與后的分時(shí)效應(yīng)，提高了不同時(shí)效下液膜作用的不同效果。下切向主要形成液膜，抑制砂輪表面在高功率激光燒蝕作用下能量的相爆炸的發(fā)生，減少飛濺的再次凝固，通過下切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力小，右切向主要用于快速冷卻，抑制了超熱層中固液相界面在脈沖激光結(jié)束后的移動(dòng)，降低殘余熱量影響，抑制能量累積效應(yīng)，雙切向液柱流同時(shí)沖擊砂輪表面避免高功率激光燒蝕下結(jié)合劑和磨料出現(xiàn)的二次熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，修整過程下切向液柱流在砂輪燒蝕前沖擊，右切向液柱流在砂輪燒蝕后沖擊，加工中對(duì)砂輪進(jìn)行全程沖擊。
[0013]5)相爆炸是高功率的脈沖激光燒蝕中，砂輪表面由超熱液體突發(fā)性的轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝推胶庖旱蔚幕旌象w，在燒蝕中有大量液滴出現(xiàn)的過程。本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置，能抑制傳統(tǒng)修整砂輪過程中無(wú)法避免的相爆炸產(chǎn)生，減少了燒蝕過程中飛濺的形成。避免了飛濺的再次凝固而堵塞凹坑，是從修整砂輪產(chǎn)生飛濺本質(zhì)出發(fā)，進(jìn)行有效的控制，提高了表面質(zhì)量。
[0014]6 )超熱層是高功率激光修整中，砂輪燒蝕的液相層的溫度降遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常壓下的沸點(diǎn)溫度而進(jìn)入超熱狀態(tài)，當(dāng)脈沖激光停止后由于超熱層的影響，固液相界面能量高還會(huì)進(jìn)行燒蝕從而增加了燒蝕深度，極大的影響了修整精度，本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置，在激光停止后快速冷卻砂輪的表面抑制了超熱層中固液相界面在脈沖激光結(jié)束后的移動(dòng)，避免了修整過程中超熱層的影響。
[0015]7)高功率激光燒蝕砂輪過程中，激光作用的功率密度足夠高，表面溫度很快升高到氣化點(diǎn)的溫度，加之作用時(shí)間極短，砂輪表面的蒸汽壓增大，蒸發(fā)效應(yīng)明顯，所帶走的熱不能忽視，本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置，在砂輪表面形成液膜，減少蒸發(fā)效應(yīng)的熱量損失，提高了激光能量的利用率。
[0016]8)等離子體在高功率激光燒蝕砂輪中的作用非常重要，等離子體一旦形成，立即向外膨脹，在該過程中等離子體會(huì)繼續(xù)吸收入射的激光，阻止了一部分的激光能量到達(dá)砂輪的表面，本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置，在砂輪表面平衡了能量，能夠減少等離子體對(duì)入射激光的吸收，提高了能量的利用效率。
[0017]9)脈沖激光燒蝕過程中出現(xiàn)的前后脈沖與砂輪的相互作用之間存在能量的疊加問題，即能量累計(jì)效應(yīng)，對(duì)燒蝕深度精度產(chǎn)生影響，本發(fā)明提出了輔助雙切向液柱流裝置，抑制了能量累計(jì)效應(yīng)，提高了修整過程能量平衡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中車削修整砂輪示意圖；
[0019]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的超硬磨料砂輪的激光修整方法原理圖；
[0020]圖3是本發(fā)明所述的雙切向液柱流裝置示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明修整后的砂輪表面效果觀察圖；
[0022]其中:1-凹曲面砂輪，2-金剛石筆，3-工作臺(tái)，4-計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，5-控制操作平臺(tái)，6-光纖激光器，7-激光燒蝕頭，8-三維移動(dòng)平臺(tái)，9-超硬磨料砂輪，10-磨床，11-下切向細(xì)水管，12-下切向液柱壓力控制器，13-右切向細(xì)水管，14-激光束，15-下切向液柱流，16-右切向液柱流，17-右切向液柱壓力控制器，18-聚焦透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖3對(duì)本發(fā)明的具體技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]如圖3所示，本發(fā)明所述的帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置，包括計(jì)算機(jī)控制設(shè)備4，控制操作平臺(tái)5，光纖激光器6，激光燒蝕頭7，三維移動(dòng)平臺(tái)8，超硬磨料砂輪9，磨床10，下切向細(xì)水管11，下切向液柱壓力控制器12，右切向細(xì)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等。
[0025]超硬磨料砂輪9安裝在可以控制的磨床10上面，通過磨床10帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，激光燒蝕頭7固定在三維移動(dòng)平臺(tái)8上面，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(dòng)平臺(tái)8可被計(jì)算機(jī)控制設(shè)備4控制，可以在X、
1、z的三維方向移動(dòng)，激光燒蝕頭7固定后由三維移動(dòng)平臺(tái)控制8，控制操作平臺(tái)5可以控制光纖激光器6的功率密度和脈沖頻率，從而對(duì)砂輪分別進(jìn)行軸向和徑向燒蝕，雙切向細(xì)水管分別對(duì)準(zhǔn)超硬磨料砂輪的下切向和右切向，由液柱壓力控制器控制出液液柱壓力，液柱流沖擊砂輪表面。如圖3是本發(fā)明所述的帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置。
[0026]開始的時(shí)候選擇光纖激光器的輸出功率，光斑直徑加以輔助雙切向水柱流如圖3所示連接，調(diào)整磨床的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，砂輪安放在磨床上面勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)控制設(shè)備控制三維移動(dòng)平臺(tái)沿軸向和徑向水平移動(dòng)速度，通過精確調(diào)節(jié)上述參數(shù)對(duì)砂輪進(jìn)行修整，可以得到達(dá)到精度控制要求的砂輪。
[0027]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，液柱沖擊在砂輪表面，形成一層液膜，激光修整的時(shí)候在砂輪表面形成一個(gè)螺旋形的軌跡，在此軌跡內(nèi)結(jié)合劑被燒蝕，加以輔助雙切向液柱流裝置，避免結(jié)合劑和磨料出現(xiàn)的二次熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的微裂紋和石墨變質(zhì)層等缺陷，達(dá)到修整的表面質(zhì)量要求，選擇光纖激光器的輸出平均功率為25W、30W ;重復(fù)頻率為50kHz、80kHz ;脈沖重疊率31.105% ;軌跡線重疊率52% ；
[0028]該裝置中，光纖激光器是納秒脈沖激光器，峰值功率達(dá)到108/cm2以上。
[0029]此外，本發(fā)明還提供了 一種采用上述雙切向液柱流裝置及利用該裝置對(duì)砂輪進(jìn)行激光修整的方法，
[0030]步驟1、修整前，首先通過液柱壓力控制器，控制液柱壓力，液柱沖擊在砂輪表面對(duì)超硬磨料砂輪進(jìn)行雙切向液柱沖擊；
[0031]該步驟主要是雙切向噴射沖擊砂輪表面，下切向主要形成液膜，通過下切向液柱壓力控制器控制沖擊壓力大小為0.1?0.3MPa，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0.5?0.8MPa,在同時(shí)雙切向液柱流沖擊下,對(duì)砂輪進(jìn)行全程沖擊修整；
[0032]步驟2、調(diào)整磨床的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，砂輪安放在磨床上面勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0033]該步驟中調(diào)節(jié)磨床的轉(zhuǎn)速，使得砂輪的表面線速度為400r/min ；
[0034]步驟3、計(jì)算機(jī)控制設(shè)備控制光纖激光器輸出能量功率密度，激光燒蝕頭發(fā)出激光;
[0035]該步驟中所選擇光纖激光器的輸出平均功率為30W ;重復(fù)頻率為50kHz ;脈沖重疊率31.12% ;軌跡線重疊率52% ；
[0036]步驟4、調(diào)節(jié)控制進(jìn)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；
[0037]該步驟中控制雙切向液柱流出液沖擊壓力，避免了修整過程中超熱層的影響，同時(shí)能快速冷卻砂輪表面，在砂輪表面形成液膜，減少蒸發(fā)效應(yīng)的熱量損失，提高了激光的利用效率。在砂輪表面平衡了能量，能夠減少等離子體對(duì)入射激光的吸收，提高了修整過程中的精度，抑制了能量累計(jì)效應(yīng)；
[0038]步驟5、調(diào)整光纖激光器的輸出平均功率和重復(fù)頻率；[0039]該步驟中所選擇光纖激光器的輸出平均功率為25W ;重復(fù)頻率為80kHz ;脈沖重疊率31.12% ;軌跡線重疊率52%，通過調(diào)節(jié)小的激光功率對(duì)砂輪進(jìn)行精修整；
[0040]步驟6、調(diào)整磨床的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)超硬磨料砂輪表面的線速度；
[0041]該步驟中調(diào)節(jié)磨床的轉(zhuǎn)速，使得砂輪的表面線速度為250r/min ；
[0042]步驟7、調(diào)節(jié)三維移動(dòng)平臺(tái)軸向移動(dòng)速度，激光燒蝕頭的軸向進(jìn)給速度；
[0043]該步驟中調(diào)節(jié)三維平臺(tái)的速度，使得光纖激光器的軸向速度f(wàn)=0.076mm/s ；
[0044]步驟8、對(duì)步驟3-7反復(fù)進(jìn)行直到滿足砂輪表面質(zhì)量。
[0045]如圖2所示為采用雙切向液柱流裝置及利用該裝置對(duì)砂輪進(jìn)行激光修整方法的效果圖，試驗(yàn)用的青銅結(jié)合劑輪的規(guī)格為:100X 10X31.75X5，，其中，100代表砂輪外徑，10代表砂輪寬度，31.75代表安裝直徑，5代表結(jié)合劑厚度。選擇光纖激光器的輸出平均功率為25W、30W ;重復(fù)頻率為50kHz、80KHz ;脈沖重疊率31.105% ;軌跡線重疊率52% ;調(diào)節(jié)磨床的轉(zhuǎn)速，使得砂輪的表面線速度為250r/min、400r/min ;調(diào)節(jié)三維平臺(tái)的速度，使得光纖激光器的軸向速度f(wàn)=0.076mm/s，采用了三維超景深(100倍)觀察，可以發(fā)現(xiàn)圖中可以看出凹坑的表面質(zhì)量良好，無(wú)微裂紋、變質(zhì)層少；外形輪廓清楚，凹坑均勻，地形地貌良好。
[0046]盡管參考附圖詳細(xì)地公開了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，這些描述僅僅是示例性的，并非用來(lái)限制本發(fā)明的應(yīng)用。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附加權(quán)利要求限定，并可包括在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍和精神的情況下針對(duì)發(fā)明所作的各種變型、改型及等效方案。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有雙切向液柱流的砂輪激光修整裝置，包括計(jì)算機(jī)控制設(shè)備(4)，控制操作平臺(tái)(5)，光纖激光器(6)，激光燒蝕頭(7)，三維移動(dòng)平臺(tái)(8)，超硬磨料砂輪(9)，磨床(10)，下切向細(xì)水管(11)，下切向液柱壓力控制器(12)，右切向細(xì)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(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，激光燒蝕頭(7)固定在三維移動(dòng)平臺(tái)(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(dòng)平臺(tái)(8)由計(jì)算機(jī)控制設(shè)備(4)控制，可在X、Y、Z的三維方向移動(dòng)，激光燒蝕頭(7)固定后由三維移動(dòng)平臺(tái)控制(8)，控制操作平臺(tái)(5)可以控制光纖激光器(6)的功率密度和脈沖頻率，從而對(duì)砂輪分別進(jìn)行軸向和徑向燒蝕，雙切向細(xì)水管分別對(duì)準(zhǔn)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(jù)權(quán)利要求1所述雙切向液柱流裝置及利用該裝置對(duì)砂輪進(jìn)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(dá)到107cm2以上。
3.采用權(quán)利要求1所述的砂輪激光修整裝置對(duì)砂輪進(jìn)行修整的方法，其特征在于: 步驟1、修整前，首先通過進(jìn)水壓力控制器，控制液柱壓力，液柱沖擊在砂輪表面對(duì)超硬磨料砂輪進(jìn)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(shí)雙切向液柱流沖擊下，對(duì)砂輪進(jìn)行全程沖擊修整； 步驟2、調(diào)整磨床的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，砂輪安放在磨床上面勻速轉(zhuǎn)動(dòng)； 該步驟中調(diào)節(jié)磨床的轉(zhuǎn)速，使得砂輪的表面線速度為400r/min ； 步驟3、計(jì)算機(jī)控制設(shè)備控制光纖激光器輸出能量功率密度，激光燒蝕頭發(fā)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(fù)頻率為80kHz ;脈沖重疊率31.12% ;軌跡線重疊率52% ； 步驟4、調(diào)節(jié)控制進(jìn)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(diào)整光纖激光器的輸出平均功率和重復(fù)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(fù)頻率為50kHz ;脈沖重疊率31.12% ;軌跡線重疊率52% ;通過調(diào)節(jié)小的激光功率對(duì)砂輪進(jìn)行精修整； 步驟6、調(diào)整磨床的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)超硬磨料砂輪表面的線速度； 該步驟中調(diào)節(jié)磨床的轉(zhuǎn)速，使得砂輪的表面線速度為250r/min ； 步驟7、調(diào)節(jié)三維移動(dòng)平臺(tái)軸向移動(dòng)速度，激光燒蝕頭的軸向進(jìn)給速度； 該步驟中調(diào)節(jié)三維平臺(tái)的速度，使得光纖激光器的軸向速度f(wàn)=0.076mm/s ； 步驟8、反復(fù)進(jìn)行、步驟3-7，直到滿足修整精度和表面質(zhì)量要求。
【文檔編號(hào)】B24B53/06GK103624683SQ201310593721
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】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(qǐng)人:湖南大學(xué)