[发明专利]一种矩形平行光束整形成型超硬磨料砂轮的方法

摘要

本发明涉及一种使用矩形平行光束与成型超硬磨料砂轮圆周面相切的整形成型超硬磨料砂轮的方法，本发明采用点扫描传感器精确地检测整个成型超硬磨料砂轮表面形貌数据，将检测到的数据与已知的成型超硬磨料砂轮表面标准轮廓母线函数进行比较，确定需要修整的余量。通过数控编程使得二维数控位移平台控制激光束沿着成型超硬磨料砂轮的标准轮廓垂直于母线去掉这些凸出的部分，直至激光束沿Z轴方向进给至激光束预定轮廓轨迹函数k(y)+m。此时，表明成型超硬磨料砂轮上待去除的余量已经去除完毕，整形结束。结合数控系统进给的脉冲光纤激光对成型超硬砂轮进行沿圆周表面修整，解决了现有技术修整效率低，整形精度低的问题。

主权项

一种矩形平行光束整形成型超硬磨料砂轮的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、由激光器发出的准直光束经扩束镜进行扩束，扩束后的光束经过衍射光学元件将激光器发出的发散的准直光束整形成激光功率密度均匀的矩形平行光束，整形后的光束经保护镜片输出；步骤2、确定待修整砂轮的标准砂轮模型，即忽略砂轮表面突出的磨粒高度和结合剂层的凹坑，按照其理想的连续平滑轮廓轨迹线确定的砂轮模型的标准轮廓母线函数为k(y)；将标准砂轮模型的标准轮廓母线函数k(y)轨迹导入计算机和二维平台的数控系统，并根据此标准轨迹给二维平台进行数控编程，将激光烧蚀头安装在数控二维平台上，使激光烧蚀头发出的激光束能在成型超硬磨料砂轮的圆周面垂直于砂轮母线进行往返运动；步骤3、定义磨床运动坐标系，成型超硬磨料砂轮回转中心轴线方向为Y方向,竖直方向为Z方向，水平垂直于Y方向为X方向；成型超硬磨料砂轮安装在磨床主轴上；功率计安装在与激光烧蚀头相对的砂轮另一侧；步骤4、开启磨床，设定磨床主轴转速为60r/min；步骤5、调节点扫描位移传感器的位置，使得检测光束竖直对准成型超硬磨料砂轮表面；该步骤中点扫描位移传感器安装在精密传感器位移平台上，精密传感器位移平台安装在磨床上；调节精密传感器位移平台在磨床上的安装位置，使点扫描位移传感器发出的检测光束平行于Z方向竖直对正成型超硬磨料砂轮回转中心轴线；调节精密传感器位移平台Y向延伸臂的运动，使得点扫描位移传感器的检测光束对准成型的圆周面边缘，点扫描位移传感器开始检测成型超硬磨料砂轮表面数据，设定此时点扫描位移传感器光点所在成型超硬磨料砂轮表面位置为Y方向基准0位置，成型超硬磨料砂轮回转中心轴线所在位置为Z方向基准0位置；步骤6、通过点扫描位移传感器采集待修整的成型超硬磨料砂轮表面数据，并导入计算机，根据检测到的数据生成成型超硬磨料砂轮形貌测量值函数h(Y)；该步骤中，精密传感器位移平台使点扫描位移传感器以设定的速度沿砂轮轴向匀速地进给，点扫描位移传感器开始检测砂轮表面高低数据，记录下此后点位移传感器从Y方向基准0位开始所测得的成型超硬磨料砂轮表面形貌高低的数据；步骤7、利用计算机将检测到的成型超硬磨料砂轮表面形貌数据和已知的成型超硬磨料砂轮表面标准轮廓母线函数进行比较，得到函数f(Y)=h(Y)‑k(Y)；步骤8、计算机通过找出f(Y)最小值min f(Y)=f(a)，确定激光束预定轮廓轨迹函数与成型超硬磨料砂轮表面标准轮廓函数差值m；步骤9、调节烧蚀激光光束的位置，设置好激光修整参数，修整成型超硬磨料砂轮直至整形结束；该步骤中，在以成型超硬磨料砂轮回转中心轴线所形成的XY平面内，激光束垂直于Y方向且穿过成型超硬磨料砂轮回转中心轴线，且矩形激光束平行长度部分的中心落在成型超硬磨料砂轮回转中心轴线上，使得成型超硬磨料砂轮回转中心轴线垂直平分矩形激光束的平行部分。