[发明专利]一种金刚石砂轮的粗修整的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石砂轮修整技术领域，特别地，涉及一种金刚石砂轮的粗修整的方法。

背景技术

金刚石是当今最硬的材料，其摩擦系数小、耐磨性好，因此用金刚石制成的超硬磨料金刚石砂轮具有磨削能力强、磨具消耗小、磨削温度低等特点，越来越广泛地被应用于玻璃、石材、混凝土、陶瓷、硬质合金等硬脆材料加工，用量以每年约百分之十的速度增长，节省了大量的磨削时间和加工成本。

目前对于金刚石砂轮本身的磨削，基本采用的基于“硬碰硬”的机械式滚轮修整方法，如车削修整法、金刚石滚轮修整法、磨削修整法、滚轧修整法等，均是基于修整工具对结合剂和磨粒的挤压、剪切等机械力的作用来达到整形的目的。车削修整法是以单颗粒金刚石(或以细碎金刚石制成的金刚笔、金刚石修整块)作为刀具车削砂轮，精度和效率都比较低；金刚石滚轮修整法是采用电镀或粉末冶金等方法把大量金刚石颗粒镶嵌在钢质滚轮表面制成的金刚石滚轮以一定转速旋转(藉以降低滚轮与砂轮的相对速度)，对高速旋转的砂轮表面产生磨削和辗压作用，使砂轮获得与滚轮型面吻合的锋利工作表面，金刚石滚轮制造复杂，造价高，修整效率一般；砂轮磨削修整法是采用低速回转的超硬级碳化硅砂轮与高速旋转的砂轮对磨，碳化硅砂轮消耗大；滚轧修整法是采用硬质合金圆盘、一组由波浪形白口铁圆盘或带槽的淬硬钢片套装而成的滚轮，与砂轮对滚和挤压进行修整。

上述传统的基于力的金刚石砂轮修整方法存在修整时间长、修整难度大、修整效率低、精度低的问题。而在线电解修锐法修整金刚石砂轮仅能进行修锐，不能进行整形，基本只能适应微粉级金刚石砂轮修整；电火花修整只适应金属结合剂砂轮修整，对环境也不友好。

因此，针对金刚石磨粒尺寸比较大的金刚石砂轮修整，目前的方法难以兼顾修整效率和修整的高精度。

发明内容

本发明目的在于提供一种金刚石砂轮的粗修整的方法，以解决目前金刚石砂轮机械式修整效率极低、精度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金刚石砂轮的粗修整的方法，包括以下步骤：

A、通过线扫描激光位移传感器来扫描金刚石砂轮的表面，获取所述砂轮表面的最高点，并确定所述最高点的径向、轴向、母线方向的位置；

B、在所述砂轮的圆周运动方向上的滚轮与砂轮接触点之前，通过激光器沿着砂轮表面的内法线方向持续向所述砂轮发射聚焦脉冲激光束；

C、在所述砂轮的母线相对位置处架设碳化硅滚轮，所述滚轮的吃刀量为0.005mm；

所述聚焦脉冲激光束的焦斑位置与所述砂轮最高点位置在径向、轴向、母线方向重合；所述激光器的连续输出平均功率为5-50W，频率为5-200kHz，单脉冲持续时间为100-120ns，脉冲激光束沿所述砂轮轴线方向的往复运动速度为0.1mm/s；

D、每整修3-5分钟，重复A、B、C步骤；直至所述砂轮表面的圆跳动误差不超过20μm。

优选的，步骤A中，所述砂轮被安装在平面磨床的主轴上，磨床主轴转速为50-1000r/min。

优选的，步骤A中，先获取所述砂轮的圆跳动曲线图，得到砂轮表面各点的高度值；再比较各点高度值，确定其中的最大值为砂轮表面最高点。

优选的，所述激光器的连续输出平均功率为30W，重复频率为7kHz，单脉冲脉宽为100ns，光束聚焦镜的焦距为180mm。

优选的，所述激光束的焦点位置功率密度值达到10⁸W/cm²量级以上。

优选的，所述砂轮的直径为20cm，宽度为5cm。

本发明具有以下有益效果：

1、高效修整：本发明以使用激光器发射聚焦脉冲激光直接选择性熔化、气化去除金刚石砂轮表面的金刚石磨粒和结合剂的修整手段为主、在激光刚修整过的区域使用滚轮修整为辅的方法，利用激光烧蚀的直接热力学效应，快速剥离砂轮表面较为突出的大颗粒金刚石磨粒，或者快速去除结合剂，使得结合剂对磨粒的把持力降低、甚至完全失去把持力，快速改善砂轮圆跳动误差大的表面状况，提高修整效率；

2、双效作用：使用聚焦脉冲激光直接去除砂轮表面高点，实现砂轮的高效率修整，同时对其进行机械性修整，对失去把持力的磨粒、对因激光烧蚀产生的磨粒变质层和热物理缺陷层，对附着于砂轮表面的结合剂溅射重凝层、熔融物进行机械剥离，获得良好的砂轮地形地貌和修整精度；