[发明专利]一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置及其方法

权利要求书

1.一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置的修整方法，其特征在于，所述超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，包括机座、回转台支架、支撑板、修整工作台、主轴、修整轮、激光聚焦头、激光发射器、测温仪和计算机，

所述机座上设有旋转调整机构，所述回转台支架通过所述旋转调整机构设置在所述机座上，所述旋转调整机构用于带动所述回转台支架绕Z轴转动以实现转动调节，所述回转台支架上设有升降调整结构，所述支撑板通过所述升降调整结构设置在所述回转台支架上，所述升降调整结构用于带动所述支撑板沿Z轴移动以实现升降调节，所述支撑板上设有水平传动机构，所述修整工作台通过所述水平传动机构设置在所述支撑板上，所述水平传动机构用于带动所述修整工作台沿X轴移动以实现水平调节；

所述主轴安装在所述修整工作台上，所述修整轮安装在所述主轴的输出轴上，通过转动调节、升降调节和水平调节相配合，可使所述修整轮的端面与待修整砂轮的外周面靠近并接触以实现机械修形；

所述激光聚焦头位置可调地安装在所述修整工作台，所述激光发射器通过光纤与所述激光聚焦头连接以使所述激光聚焦头发射激光并照射到待修整砂轮的外周边沿处，所述测温仪和所述激光发射器均与所述计算机连接，所述计算机通过所述测温仪实时监测待修整砂轮的温度并根据该监测的温度来调控所述激光发射器产生的激光功率；

该方法包括以下步骤：

1)通过旋转调整机构和升降调整结构的协同调整，使修整轮的端面与待修整砂轮的外周面相对；

2)开启激光发射器将产生的激光经激光聚焦头照射到待修整砂轮的外周边沿处，以对待修整砂轮进行预热，同时由测温仪实时监测待修整砂轮的温度t；

3)调整激光发射器产生的激光功率和频率，当温度t大于预设的激光热辅助温度阈值t₀时，水平调整修整工作台，使修整轮的端面与待修整砂轮的外周面接触，然后启动主轴并在激光热辅助下由修整轮对待修整砂轮进行磨削修整，以实现机械修形；

4)待机械修形完成后，调整激光发射器产生的激光功率和频率，当温度t大于预设的激光修锐温度阈值t₁时，且t₁t₀，激光发射器通过调整激光器功率来提高激光的能量密度，以使激光瞬间融化或气化待修整砂轮表面的结合剂，以实现激光修锐；其中，

当所述待修整砂轮为铝青铜结合剂的金刚石砂轮时，预设的激光热辅助温度阈值t₀的取值范围为450℃-500℃，预设的激光修锐温度阈值t₁的取值范围为800℃-1100℃。

2.根据权利要求1所述的修整方法，其特征在于，步骤2)中，通过滑动调节块来调整激光聚焦头的位置，以使激光聚焦头射出的激光照射到待修整砂轮上，且激光的光斑中心距离修整轮的端面为0.5-2㎜。

3.根据权利要求1所述的修整方法，其特征在于，步骤3)中进行机械修形时，修整轮的端面需调整到与砂轮的轴线平行。

4.根据权利要求1所述的修整方法，其特征在于，所述激光发射器的激光光源选用Nd:YAG激光。

5.根据权利要求1所述的修整方法，其特征在于，所述旋转调整机构包括传动连接的第一蜗轮蜗杆减速器和第一步进电机，所述第一蜗轮蜗杆减速器的轴向竖向设置固定在所述机座上，所述第一蜗轮蜗杆减速器的蜗轮与回转台支架的下端连接，所述第一步进电机驱动所述第一蜗轮蜗杆减速器运转，从而带动所述回转台支架绕Z轴转动。

6.根据权利要求1所述的修整方法，其特征在于，所述升降调整结构包括丝杆，以及传动连接的第二蜗轮蜗杆减速器和第二步进电机，所述第二蜗轮蜗杆减速器设置在所述回转台支架的顶部，所述丝杆沿Z轴方向设置在所述回转台支架上并与所述第二蜗轮蜗杆减速器的蜗轮连接，所述丝杆上通过配设的丝杠螺母与所述支撑板固定连接，所述第二步进电机驱动所述第二蜗轮蜗杆减速器运转，从而带动所述丝杆旋转，进而使支撑板随所述丝杠螺母在所述丝杆上沿Z轴升降运动。