[发明专利]成形砂轮激光大切深修整装置及方法

说明书

本发明公开了成形砂轮激光大切深修整装置及方法，该装置包括桁架、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。针对激光准切向法可整形但难修锐、激光径向法可修锐但难精密整形的弊端，建立了高斯激光束扫描砂轮表面的有效功率密度模型，在此基础上提出了成形砂轮激光大切深修整方法。采用该方法既可实现砂轮表面轮廓的高效精密整形，又能实现砂轮表面形貌的精确控制。大切深整形时，砂轮材料去除效率高、过程易于实现自动化；大切深修锐时，结合剂材料去除均匀性好、磨粒出刃高度可控性强。

技术领域

本发明属于砂轮修整技术领域，具体地说，涉及成形砂轮激光大切深修整装置及方法。

背景技术

砂轮的成形磨削工艺是近年来在航空航天、汽车工业、工程机械领域中应用日益广泛的复杂曲面零部件(如齿轮、涡轮叶片)的重要加工手段。对于成形磨削而言，砂轮磨损造成工件轮廓精度下降是限制其大规模推广应用的主要技术瓶颈。成形砂轮磨削的关键在于修整已是行业共识，由于成形砂轮截面廓形复杂、磨粒硬度极高、结合剂把持强度高，导致成形砂轮尤其是超硬磨料成形砂轮修整十分困难。针对成形砂轮修整方法主要有机械、电火花、电解加工、复合加工方法等，但上述方法普遍存在修整效率、精度、质量不高的问题，并且它们多用于修整简单截面廓形的成形砂轮。目前迫切需要一种集高修整效率、精度、质量为一体的成形砂轮修整装置及修整(包含整形和修锐)方法。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供成形砂轮激光大切深修整装置及方法，解决背景技术中提到的机械、电火花、电解加工、复合加工方法等方法中普遍存在的修整效率低与修整质量差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

成形砂轮激光大切深修整装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

成形砂轮激光大切深修整方法：

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；