[发明专利]一种砂轮靶向修整方法及系统

说明书

本发明提出了一种砂轮靶向修整方法及系统，在计算机控制下使砂轮旋转，激光扫描仪实时获取砂轮表面反射率及点位数据；计算机依据砂轮表面反射率强弱，确定砂轮表面反射率最大的N个点位信息；当砂轮表面反射率达到或超过反射率阈值M时，确定需修整点位的信息；计算机依据砂轮转速和需修整的点位信息，向激光修整器和精密移动平台发出砂轮修整信息；激光修整器在砂轮下一转来到时，开始逐点发射激光，对砂轮表面需修整点位进行点蚀加工。本发明采用精准定位和点蚀加工，使砂轮修整仅限于砂轮表面局部磨损区域点位，修整局部不影响砂轮整体形貌，又能恢复砂轮磨削性能；不仅提高了砂轮利用率、延长了砂轮使用寿命，而且节省了能源、减小了污染。

技术领域

本发明涉及砂轮磨削的技术领域，尤其涉及一种砂轮靶向修整方法及系统，实现超硬磨料砂轮的定向修整。

背景技术

砂轮修整通常是指用修整工具将砂轮表面加工成形或修去磨损的表层，以恢复砂轮工作面的正确几何形状和磨削性能的过程。依据经典磨削理论，砂轮表面磨损大致可分为初期磨损、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段，理论上砂轮修整往往希望在砂轮稳定磨损阶段的末期即尚未进入剧烈磨损阶段时进行。规范、合理、高效、科学的修整，是保证磨削质量和磨削经济性不可缺少的重要环节。

但是，砂轮是多元、多刃、多孔、非均质、硬脆复合材料，砂轮表面海量磨粒均处于多维不确定状态（磨粒形状、几何角度、空间位置、出刃高度、磨损自锐、是否有效等）。从微观上观察，砂轮表面磨损往往是由小变大、渐渐扩展，新磨粒依次出现、旧磨粒逐渐退出，砂轮表面慢慢更新的过程。砂轮表面磨损是先从个别磨粒钝化或砂轮局部堵塞开始。随着磨削加工的持续进行，砂轮表面失效面积随之变大，磨削锋利性渐渐下降，磨削力、磨削热逐渐增大。只有当磨削力、磨削热、磨削异常等达到一定程度，正常磨削系统被破坏，迫使砂轮表面磨削失稳，磨削精度下降、表面质量恶化（振纹、烧伤、裂纹）等。由此可知，砂轮表面失效往往是由点到面、由局部到整面，是个渐变扩展的过程；只有当砂轮表面失效面积达到一定程度或砂轮表面即将进入剧烈磨损阶段时，才会影响磨削质量而进行砂轮修整。

目前，砂轮修整方法有很多，主要有车削法、铣削法、滚压法、制动法、磨削法、研磨法、弹性法、喷射法、放电法、电解法、超声法等。但是，不管是普通磨料砂轮、还是超硬磨料砂轮，截止目前所有砂轮修整均是基于砂轮表面整体去除的修整思路。即通过修整工具去除砂轮表面一定深度（每次砂轮修整深度一般在0.001～1.0mm范围）的整个工作磨料层，从而获得新的理想的砂轮表面形貌，如图1所示。据有关文献统计，砂轮上约80%左右磨料是被修整掉的，砂轮有效利用率很低。也就是说，近百年来砂轮修整一直秉持“宁可错杀一千，不可放过一个”的传统砂轮修整理念，致使砂轮表层大部分磨料未达到充分利用而被修掉。由此可见，砂轮修整不仅带来了巨大的磨料磨具浪费和时间浪费，并且还增加了能耗、加大了污染。

需要特别说明的是，目前在专利文献中出现了许多涉及激光进行砂轮修整方面的技术方案。一方面，这些专利与以上砂轮修整方法一样，全部是基于一次修整去除砂轮整个工作表面的思路，带来了巨大的砂轮浪费、时间浪费、能耗浪费，且加大了污染。另一方面，激光修整多用于超硬磨料新砂轮整形，使砂轮表面形状达到理想轮廓。但是，由于整形面积大（通常不低于砂轮工作面积的50%以上），也会造成巨大的浪费。

总之，传统砂轮修整均为大面积修整，带来了巨大的资源浪费。

发明内容

针对现有砂轮修整均为大面积材料修整，带来大量磨料磨具和砂轮材料的浪费的技术问题，本发明提出一种砂轮靶向修整方法及系统，利用砂轮表面反射率等信息，只修去砂轮表面个别点位材料，便可恢复砂轮的磨削性能，大大节省磨料磨具材料，提高砂轮有效利用率。