[发明专利]成形砂轮激光大切深修整装置及方法

权利要求书

1.成形砂轮激光大切深修整方法，其特征在于，使用的装置包括桁架、工作平台、砂轮、电机、X向手动滑台、Y向手动滑台、激光器、激光器振镜头、Z向电动滑台、超景深显微镜、A向电动滑台、控制器、计算机、显示器，所述工作平台呈水平设置，并安装在桁架上，工作平台下方设有箱柜，所述工作平台由防辐射玻璃分割成左右两个操作空间，分别为左侧工作人员操作空间、右侧砂轮修整空间；

所述砂轮由电机通过主轴驱动，电机安装在X向手动滑台上，所述Y向手动滑台滑动安装在砂轮修整空间的工作平台上，X向手动滑台与Y向手动滑台滑动连接；所述激光器振镜头通过Z向电动滑台安装在桁架上，且激光器振镜头位于砂轮的垂直上方，所述超景深显微镜通过A向电动滑台安装在桁架上，超景深显微镜设置在砂轮正上方；

所述显示器设置在工作人员操作空间的工作平台上，所述计算机设置在箱柜内，并与显示器电连接，所述控制器、激光器均设置在箱柜内，并均与计算机电连接，所述控制器与A向电动滑台、Z向电动滑台电连接，所述激光器与激光器振镜头电连接；

所述工作人员操作空间的上方设有铝型材盖板，铝型材盖板安装在桁架上，所述桁架为钢型材或铝型材，所述工作平台为铸铁制作而成；

具体包含以下步骤：

步骤1，设计激光整形轨迹；

步骤2，打开激光器，设置较小激光功率，脉冲频率和扫描速度等参数进行对刀；

步骤3，激光振镜头控制激光束沿与X轴平行、长度为L的轨迹线进行匀速扫描，同时摇动Y向手动滑台手柄使砂轮表面沿Y轴移动，直至监测到激光束与砂轮表面接触时所产生的声、光信号，此时激光束刚好与砂轮表面相切；

步骤4，控制激光束从c₀点开始以恒定速度v沿轨迹线进行扫描；当激光束开始扫描时，将该时刻作为起始时刻t₀；当激光束刚与砂轮表面上端点c₁接触时，记录时刻t₁；当激光束刚与砂轮表面下端点c₂分离时，记录时刻t₂；

步骤5，基于成形砂轮激光大切深整形原理，设置整形时的激光切削深度c_d，通过摇动Y向手动滑台手柄使砂轮表面沿Y轴移动实现；

步骤6，根据成形砂轮廓形截面形状确定最大切深位置，移动Z向电动滑台，并当激光束在该位置所产生的声、光信号强度最大时，确定该位置为焦点所在位置；

步骤7，设置成形砂轮激光大切深整形工艺参数；

步骤8，成形砂轮激光大切深整形时，砂轮匀速转动，激光束以恒定速度v沿成形砂轮轨迹线往复扫描，并不断向下调节Z向电动滑台使激光束沿Z向间断式进给，整形后利用超景深显微镜观测砂轮表面形貌，在达到规定的成形砂轮表面轮廓精度后需继续整形5～10min，实现光整加工；

步骤9，基于成形砂轮激光大切深修锐原理，设置修锐时的切削深度c_p，同时将Z向电动滑台沿Z轴向上调节一定距离；

步骤10，设置成形砂轮激光大切深修锐工艺参数；

步骤11，采用成形砂轮激光大切深修锐方法修锐，均匀去除结合剂材料，使磨粒出刃高度可控。

2.根据权利要求1所述的成形砂轮激光大切深修整方法，其特征在于，步骤4中，c₀点到砂轮中心横截面的距离为：

Δ＝v×(t₁+t₂)/2-vt₀

式中，v为激光扫描速度，t₀为激光束开始扫描的起始时刻，t₁为激光束刚与砂轮上表面接触时刻，t₂为激光束刚与砂轮下表面分离时刻，c₀为激光束扫描起始点。