CN101143429A - 基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法 - Google Patents
基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101143429A CN101143429A CNA2007100473715A CN200710047371A CN101143429A CN 101143429 A CN101143429 A CN 101143429A CN A2007100473715 A CNA2007100473715 A CN A2007100473715A CN 200710047371 A CN200710047371 A CN 200710047371A CN 101143429 A CN101143429 A CN 101143429A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- trimmed
- diamond
- skive
- laser
- grinding wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮方法，具体步骤为：1.将光纤激光器安装夹持在被修整金刚石砂轮的上方，激光束经聚焦后照射到被修整金刚石砂轮表面形成温度场软化金刚石砂轮的结合剂材料；2.将被修整的金刚石砂轮安装在磨床上作旋转运动，单点金刚石修整笔沿金刚砂轮表面轴向作往复移动，对砂轮表面进行修整，解决了数控光学曲线磨床和工具磨床上金刚石砂轮无法在线修整的难题，该方法利用光纤激光器建立温度场，装置结构简单，可方便地放置在各种磨床上，适合数字化磨床上金刚石砂轮的高效、高精度和不使用任何冷却液的在线修整。
Description
技术领域
本发明涉及一种修整金刚石砂轮方法，尤其是涉及一种基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮方法，属于精密机械加工技术领域。
背景技术
金刚石砂轮具有优异的磨削性能，在难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用。用于金刚石砂轮的结合剂有金属、树脂、陶瓷等，常用的金属和树脂结合剂金刚石砂轮在应用中占有更重要的地位。但是金刚石砂轮的自锐性差、容易堵塞、在磨削加工中易产生由砂轮偏心引起的激振力，因而影响磨削过程的稳定性和磨削表面质量，从而限制了其在高性能硬脆材料的精密加工中的正常使用，为此必须进行经常修整。目前常用的机械修整方法如金刚石工具修整法、普通砂轮磨削法、游离磨料研磨法等，普遍存在修整时间长、难度大、修整效率低、修整精度低和操作条件恶劣等缺点。特别是传统的金刚石笔修整法由于金刚石笔极易磨损形成磨损小平面，影响修整精度并有可能损坏砂轮，因此不能用于金刚石砂轮的修整。为了解决这一难题，国内外又开发了电火花修整、电解修整、超声振动修整、激光修整等一系列特种修整方法。但电火花修整法修整精度虽高，可整形和修锐，但修整速度慢；电解修整法速度快，但难以整形；目前常用的激光修整法，由于采用常规的体积庞大的气体激光器或者固体激光器，难以实现金刚石砂轮的在线修整，而且修整时修锐效果好但整形精度较差；超声振动修整效率低。因此要实现各种数字化磨床上金刚石砂轮的在线成型修整，以上修整方法均不适用。经文献检索发现，中国专利申请号：87107656.X，发明专利名称为：金属结合剂磨轮的成型修整方法。该专利中金属结合剂磨轮的成型修整方法，是采用电火花放电加工技术对导电性磨轮作精确的成型修整。它能很方便地控制高硬度磨轮(例如金刚石磨轮)成型面的型位公差，一次成型的精度高。但由于该方法必须使用煤油或20号机油作介质，且修整效率低，所以不能满足金刚石砂轮在不能使用任何冷却液条件下的高效、高精度在线修整。另外本申请者曾提出基于气中放电辅助机械修整金刚石砂轮方法，并研制了相应的修整器(发明专利授权公告号：CN1297371C)，该修整器虽然能在线修整金刚石砂轮，但对于导电性能较差的树脂结合剂金刚石砂轮的修整效果并不理想，且修整装置较复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法，它把激光修整法和金刚石笔机械修整法有机结合，利用光纤激光器比一般气体激光器和固体激光器具有体积小、高转换效率等优点，可以非常方便地放置在各种磨床上，实现数字化磨床上金刚石砂轮的高效、高精度和不使用任何冷却液的在线修整。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法，其特点是，它包括光纤激光在金刚石砂轮表面温度场的建立以及金刚石笔的机械修整运动，该方法的具体步骤为：
1.将光纤激光器输出部分安装夹持在被修整金刚石砂轮的上方，激光束经聚焦后照射到被修整金刚石砂轮表面，通过热量传导，在被修整金刚石砂轮表面形成温度场，光纤激光器输出功率根据被修整金刚石砂轮转速选取，相应于被修整的金刚石砂轮安装在磨床上400～600r/min的转速，光纤激光器输出功率在10W～100W之间选择，利用被修整金刚石砂轮表面上形成的温度场热量软化金刚石砂轮的结合剂材料；
2.将被修整的金刚石砂轮安装在磨床主轴上作400～600r/min的旋转运动，单点金刚石修整笔通过夹具安装在工作台上，沿轴向以3～6μm/r的进给量在被修整金刚砂轮表面往复移动，对己被加热软化了的被修整金刚砂轮表面进行修整，金刚石修整笔的修整材料模式将从脆性断裂变为塑性流动，金刚石修整笔的修整力比单纯金刚石修整笔的修整力大大减小。
本发明的原理是：
采用光纤激光束聚焦后照射金刚石砂轮表面建立温度场，光纤激光束聚焦后垂直照射在被修整的砂轮表面，通过热量传导，在砂轮表面一定范围内形成温度场，由于金刚石对激光的吸收率一般在0.1～0.3，黄铜和铸铁等金属结合剂对激光的实际吸收率可达0.7以上，树脂结合剂激光吸收率可达0.9以上。所以砂轮结合剂要比金刚石磨粒吸收更多的激光能量。此外，金刚石和结合剂材料在热物理性能方面的差别很大，金刚石的热导率为146W/(m·℃)，分别是黄铜和树脂结合剂的3倍和350倍，其热扩散率是82mm/s，分别是黄铜和树脂结合剂的5倍和400倍，金刚石的熔点是3700～4000℃，远远高于结合剂材料。因此，激光照射后的光能大部分被结合剂材料吸收，金刚石磨粒几乎不受损伤。通过施加适当的激光能量密度和控制加热时间，结合剂材料硬度降低，非常有利于后续金刚石砂轮的机械整形和修锐。
由于本发明采用基于光纤激光器的激光辅助机械在线修整金刚石砂轮方法，它把激光加热软化金刚石砂轮结合剂材料硬度和金刚石笔机械修整结合在一起，解决了目前国内外存在的数控光学曲线磨床和工具磨床上金刚石砂轮无法在线修整的一大难题，该方法利用光纤激光器转换效率高、体积小，可以非常方便地放置在各种磨床上，利用聚焦激光束垂直照射砂轮表面产生温度场，非常适合数字化磨床上金刚石砂轮的高效、高精度和不使用任何冷却液的在线修整。另外它还能使金刚石砂轮的整形和修锐同时完成，且修形精度高，效率也高。
附图说明
图1为基于光纤激光器的激光辅助机械修整金刚石砂轮原理图。
具体实施方式
结合附图对本发明方法作进一步说明：由图1所示，将被修整的金刚石砂轮4安装在磨床主轴3上作400～600r/min的旋转运动，将光纤激光器输出部分2安装夹持在被修整金刚石砂轮的上方，激光束经聚焦后照射到被修整金刚石砂轮表面形成温度场，软化金刚石砂轮的结合剂材料，单点金刚石修整笔1通过夹具安装在工作台上，沿轴向以3～6μm/r的进给量在被修整金刚砂轮表面往复移动，对砂轮表面进行在线修整。
实施例：
本试验在上海某机床厂生产的MK9025数控型光学曲线磨床上进行，被修整的砂轮是上海新上砂磨料磨具有限公司生产的树脂基金刚石砂轮，砂轮型号是1A1/T2 200×10×32×4 RVD 150 M75，光纤激光器采用SPI公司的redPOWER系列SP100C型号，金刚石笔选用上海金刚石工具厂生产的1克拉/粒的金刚石笔，砂轮转速560r/min，金刚石笔往复进给量4μm/r，往复次数为1，激光器输出功率20W。
利用KEYENCE VH-8000高分辨率数字HD显微镜观察修整前后金刚石砂轮表面的微观形貌，可以看出修整后的砂轮表面单颗金刚石磨粒形状完整，未产生损伤，且具有较大的磨粒突出高度和容屑空间，用JB-3C表面粗糙度测试仪测得Ra值为2.961μm，接近于刚出厂的新砂轮表面粗糙度值，用千分表测得修整后金刚石砂轮直径减少30μm，三向修整力均比相同试验条件下传统金刚石笔机械修整法降低，其中主修整力是机械修整法中的1/9，另外推力与主修整力之比是机械修整法的3/4，这表明光纤激光辅助金刚石笔整形砂轮是高效和可行的。
Claims (1)
1.一种基于光纤激光器的激光辅助机械在线修整金刚石砂轮，其特征在于，
它包括光纤激光在金刚石砂轮表面温度场的建立以及金刚石笔的机械修整运动两个步骤：
1)将光纤激光器输出部分安装夹持在被修整金刚石砂轮的上方，激光束经聚焦后照射到被修整金刚石砂轮表面，通过热量传导，在被修整金刚石砂轮表面形成温度场，光纤激光器输出功率根据被修整金刚石砂轮转速选取，相应于被修整的金刚石砂轮安装在磨床上400～600r/min的转速，光纤激光器输出功率在10W～100W之间选择，利用被修整金刚石砂轮表面上形成的温度场热量软化金刚石砂轮的结合剂材料；
2)被修整的金刚石砂轮安装在磨床上作400～600r/min旋转运动，单点金刚石修整笔沿轴向以3～6μm/r的进给量在被修整金刚砂轮表面往复移动，对已被加热软化了的被修整金刚砂轮表面进行修整，金刚石修整笔的修整材料模式将从脆性断裂变为塑性流动，金刚石修整笔的修整力比单纯金刚石修整笔的修整力大大减小。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007100473715A CN101143429B (zh) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | 基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007100473715A CN101143429B (zh) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | 基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101143429A true CN101143429A (zh) | 2008-03-19 |
| CN101143429B CN101143429B (zh) | 2010-07-14 |
Family
ID=39206254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007100473715A Expired - Fee Related CN101143429B (zh) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | 基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101143429B (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102601735A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-07-25 | 深圳市金洲精工科技股份有限公司 | 一种砂轮修磨机 |
| CN103753223A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-30 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种激光辅助钻孔方法及装置 |
| CN103801837A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-05-21 | 湖南大学 | 一种基于爆轰波压力和温度预测激光修整砂轮质量的方法 |
| CN103802025A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-05-21 | 湖南大学 | 一种带有双切向液柱流的砂轮激光修整装置及其修整方法 |
| CN103878704A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-06-25 | 湖南大学 | 一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备 |
| CN105598703A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-05-25 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 激光辅助加工系统及激光辅助加工方法 |
| CN108714854A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-10-30 | 湖南镭盛机电科技有限公司 | 基于复映法的成形砂轮检测修整装置及砂轮整形方法 |
| CN109015131A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-12-18 | 长春理工大学 | 一种激光辅助天然金刚石刻划刀研磨方法 |
| CN109604832A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-12 | 南京航空航天大学 | 一种适用于难加工材料的激光辅助点磨削加工方法 |
| CN110202167A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-09-06 | 南通天鸿镭射科技有限公司 | 单点金刚石车刀加工硬质合金材料光学模具的工艺 |
| CN110757274A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-07 | 南通大学 | 一种激光辅助砂轮端面干磨削的方法及装置 |
| CN113319750A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-08-31 | 长沙理工大学 | 一种在线检测并实时修正槽型的砂轮开槽方法 |
| CN115106861A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-09-27 | 苏州圣亚精密机械有限公司 | 一种激光磨削设备 |
-
2007
- 2007-10-24 CN CN2007100473715A patent/CN101143429B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102601735A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-07-25 | 深圳市金洲精工科技股份有限公司 | 一种砂轮修磨机 |
| CN103801837A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-05-21 | 湖南大学 | 一种基于爆轰波压力和温度预测激光修整砂轮质量的方法 |
| CN103802025A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-05-21 | 湖南大学 | 一种带有双切向液柱流的砂轮激光修整装置及其修整方法 |
| CN103878704A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-06-25 | 湖南大学 | 一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备 |
| CN103801837B (zh) * | 2013-11-21 | 2016-01-20 | 湖南大学 | 一种基于爆轰波压力和温度预测激光修整砂轮质量的方法 |
| CN103878704B (zh) * | 2013-11-21 | 2016-03-23 | 湖南大学 | 一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备 |
| CN103753223A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-30 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种激光辅助钻孔方法及装置 |
| CN105598703B (zh) * | 2016-02-19 | 2019-04-12 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 激光辅助加工系统及激光辅助加工方法 |
| CN105598703A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-05-25 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 激光辅助加工系统及激光辅助加工方法 |
| CN109015131B (zh) * | 2018-04-25 | 2020-10-20 | 长春理工大学 | 一种激光辅助天然金刚石刻划刀研磨方法 |
| CN109015131A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-12-18 | 长春理工大学 | 一种激光辅助天然金刚石刻划刀研磨方法 |
| CN108714854B (zh) * | 2018-06-19 | 2020-09-11 | 湖南镭盛机电科技有限公司 | 基于复映法的成形砂轮检测修整装置及砂轮整形方法 |
| CN108714854A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-10-30 | 湖南镭盛机电科技有限公司 | 基于复映法的成形砂轮检测修整装置及砂轮整形方法 |
| CN109604832A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-12 | 南京航空航天大学 | 一种适用于难加工材料的激光辅助点磨削加工方法 |
| CN110202167A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-09-06 | 南通天鸿镭射科技有限公司 | 单点金刚石车刀加工硬质合金材料光学模具的工艺 |
| CN110757274A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-07 | 南通大学 | 一种激光辅助砂轮端面干磨削的方法及装置 |
| CN110757274B (zh) * | 2019-11-05 | 2022-05-27 | 南通大学 | 一种激光辅助砂轮端面干磨削的方法及装置 |
| CN113319750A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-08-31 | 长沙理工大学 | 一种在线检测并实时修正槽型的砂轮开槽方法 |
| CN113319750B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-05-24 | 长沙理工大学 | 一种在线检测并实时修正槽型的砂轮开槽方法 |
| CN115106861A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-09-27 | 苏州圣亚精密机械有限公司 | 一种激光磨削设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101143429B (zh) | 2010-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101143429B (zh) | 基于光纤激光器的激光辅助机械金刚石砂轮修整方法 | |
| Deng et al. | Dressing methods of superabrasive grinding wheels: a review | |
| Suzuki et al. | Precision grinding of structured ceramic molds by diamond wheel trued with alloy metal | |
| CN102350666B (zh) | 一种椭圆环工作面的金刚石砂轮及其对磨成型修整方法 | |
| CN109623504A (zh) | 一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统及方法 | |
| Chen et al. | Experiment and numerical simulation study on laser truing and dressing of bronze-bonded diamond wheel | |
| CN103802039B (zh) | 一种凹曲面超硬磨料砂轮激光修整设备及方法 | |
| CN104440559A (zh) | 一种超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置 | |
| CN110202478B (zh) | 一种圆弧形金刚石砂轮的修整方法 | |
| CN105081977B (zh) | 一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法 | |
| CN110293482B (zh) | 一种圆弧形金刚石砂轮的修锐方法 | |
| WO2019237910A1 (zh) | 非回转光学阵列的粗精集成递进磨削方法 | |
| CN104526503A (zh) | 一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置及方法 | |
| CN108907906A (zh) | 一种非牛顿幂律流体作为抛光介质的液浮抛光方法 | |
| CN102773803A (zh) | 大磨粒金刚石砂轮精密修整方法 | |
| CN103878704B (zh) | 一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备 | |
| CN104440558A (zh) | 一种超声激光复合修整砂轮方法 | |
| Zhang et al. | The mechanisms of high-efficiency grinding for micro/meso-structural arrays on ceramic moulds through an innovative wheel truing technology | |
| CN102407483A (zh) | 一种半导体晶圆高效纳米精度减薄方法 | |
| CN103802024B (zh) | 一种采用双光束修整超薄超硬材料砂轮的设备及方法 | |
| CN102019585B (zh) | 基于数控对磨成型的金刚石砂轮v形尖角精密修整方法 | |
| CN107457703B (zh) | 一种端面全跳动优于2μm的青铜金刚石砂轮盘精密修整方法 | |
| CN204366734U (zh) | 一种超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置 | |
| Tawakoli et al. | Dressing of grinding wheels | |
| CN110900318A (zh) | 一种注塑模具镜面抛光加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100714 Termination date: 20121024 |