CN108081137A - 一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置，包括气液控制设备，气液控制操作平台，皮秒激光烧蚀头，导气软管，磨床，聚焦透镜，飞秒激光烧蚀头，飞秒激光器，激光器控制操作平台，控制设备，皮秒激光器，细导水管，超硬磨料砂轮，气柱流，液柱流，激光束和三维移动平台，本发明提出了辅助气液并联管式的砂轮双激光修整装置，避免等离子体粒子与相爆炸效应导致其金刚石磨粒容屑空间减少且突出结合剂高度不够，可抑制金刚石磨粒时周边热积累产生的微裂纹和石墨变质层等缺陷。本发明能避免库伦爆炸发生，降低砂轮表面光栅与微锥结构，提高激光能量的利用效率，提高砂轮修整效率与修整的表面质量。

Description

一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置及方法

技术领域

本发明涉及的是一种超硬磨料砂轮修整装置及修整方法，特别涉及一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置及其修整方法。

背景技术

超硬磨料砂轮包括立方氮化硼和金刚石砂轮，其广泛应用加速了磨削技术的发展与革新，成为工业发达国家技术进步的重要标志。超硬磨料砂轮中以青铜金刚石砂轮使用最为广泛。由于其自身高强度、高硬度等特性，其磨钝后的修整最为困难。目前，普遍采用基于力作用下“硬碰硬”的机械法，但其修整过程中工具损耗大、环境污染重；修整效率低、修整后跳动大、磨削性能低；修整范围窄、粒度号稍小时几乎不能进行整形修整。在此基础上相关学者提出了电加工法修整青铜金刚石砂轮，克服了传统修整法在某些方面的不足，但金刚石不导电，金刚石整形不能进行。因此，修整技术的瓶颈限制了它们的快速推广和应用。

激光修整青铜金刚石砂轮是继机械法与电加工法后，一种非接触、避免机械作用力存在、修整工具损耗的精密修整技术，具有极强的发展潜力和广阔的应用前景，主要表现在：适应性广、效率高、经济效益好。激光修整技术是一种绿色加工技术，不存在修具钝化报废的情况，具有可重复利用性，不需使用修整液。

现有技术主要采用纳秒脉冲激光修整青铜金刚石砂轮，但修整过程中形成等离子体，并存在相爆炸效应，致使修整区域周边金刚石磨粒容屑空间减少且突出结合剂高度不够；并且激光辐照修整区域温度高，金刚石磨粒表面会石墨化，当热应力超过了金刚石的屈服极限(断裂极限)，将伴随产生热裂纹，从而极大的降低了修整后青铜金刚石砂轮的磨削性能。相关学者采用辅助吹气法激光修整青铜金刚石砂轮，依靠辅助吹气降低等离子体粒子返回覆盖砂轮表面，降低磨粒周边容屑空间的影响；其后又设计采用双切向液柱流辅助激光修整法，抑制相爆炸与磨粒的热损失。上述方法虽然取得了一定的修整效果，但无法同时避免修整过程中等离子体、相爆炸、磨粒微裂纹和石墨变质层等缺陷影响砂轮表面质量，且修整过程复杂、并且不能同时进行砂轮的修锐与整形操作的联合，修整效率不高，与实际要求还有一定差距。

发明内容

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提出一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置及其方法，用于提升砂轮修整效率与修整质量，解决现有技术存在的金刚石磨粒容屑空间减少且突出结合剂高度不够，以及磨粒周边热积累产生的微裂纹和石墨变质层等技术问题。

本发明提出一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置，包括气液控制设备、气液控制操作平台、皮秒激光烧蚀头、导气软管、磨床、聚焦透镜、飞秒激光烧蚀头、飞秒激光器、激光器控制操作平台、控制设备、皮秒激光器、细导水管、砂轮和三维移动平台，其中：

所述砂轮安装在磨床上，在磨床带动下旋转，其转速受所述控制设备控制；

所述皮秒激光器输出接安装在三维移动平台座上的皮秒激光烧蚀头，所述飞秒激光器输出接安装在三维移动平台座的飞秒激光烧蚀头；皮秒激光烧蚀头和飞秒激光烧蚀头分别设在砂轮两侧，两者光轴共线并通过砂轮圆心；

所述三维移动平台的精密移动受控制设备控制；

所述激光器控制操作平台用于控制皮秒激光器和飞秒激光器工作参数，包括功率密度、脉冲宽度、脉冲频率和离焦量；

所述皮秒激光器产生激光束经皮秒激光烧蚀头导出，再经聚焦透镜聚焦后，从砂轮一侧投射在砂轮表面；所述飞秒激光器产生的激光束经飞秒激光烧蚀头导出，再经聚焦透镜聚焦后，从砂轮的另一侧投射在砂轮表面；所述气液控制设备连接导气软管与细导水管，分别控制喷气压力与喷水压力；所述导气软管由上到下垂直对准皮秒激光束与砂轮接触的光斑位置，形成切向喷气流，用于吹散修锐过程中的等离子体气体；所述细导水管由下到上垂直对准飞秒激光束与砂轮接触的光斑位置，形成切向喷液流，用于整形过程中砂轮表面金刚石磨粒的快速冷却；

在修整过程中，控制操作平台控制皮秒激光器与飞秒激光器工艺参数，在砂轮转动过程中，同时对砂轮进行修锐与整形操作；导气软管对皮秒激光束与砂轮接触的光斑位置产生喷气流；细导水管对飞秒激光束与砂轮接触的光斑位置产生喷液流，在喷液流和喷气流的作用下，吹散等离子体气体并实现砂轮上金刚石磨粒的快速冷却。

进一步的，所述皮秒激光器和飞秒激光器的峰值功率均达到10⁹/cm²以上。

基于所述激光修整装置，本发明还提出一种对砂轮进行修锐、整形和修整(同时进行修锐与整形)的方法，包括如下步骤：

(1)根据加工要求，设定工作模式：

如果修锐，只进行气柱流冲击；

如果整形，只进行液柱流冲击；

如果修整，同时进行气柱流与液柱流冲击；

左切向气柱流用于冲击砂轮表面，修锐与修整时，通过气液控制操作平台控制冲击压力大小为0.4-0.8MPa，用于吹走修锐过程中形成的等离子体及气体粒子；

右切向液柱流用于冲击砂轮表面，整形与修整时，通过气液控制操作平台控制冲击压力大小为0.5-0.7MPa，用于快速冷却吸收热量；

无论修锐、整形或是修整过程，均对砂轮进行全程冲击

(2)根据加工要求，调整磨床的转速；

调节磨床的转速，使得磨床的转速达到匀速转动，带动砂轮旋转；修锐砂轮时，砂轮表面线速度为200-400r/min；整形砂轮时，砂轮表面线速度为100-300r/min；修整砂轮时，砂轮表面线速度为200-300r/min；

(3)根据加工要求，设定皮秒激光器与飞秒激光器输出能量功率密度；

修锐时，设定皮秒激光器的输出功率为30-40W，重复频率为50-60kHz；脉冲重叠率30-34％，轨迹线重叠率45-55％；

整形时，设定飞秒激光器的输出功率为40-50W，重复频率为30-40kHz；脉冲重叠率20-25％，轨迹线重叠率50-55％；

(4)调节三维移动平台轴向与径向移动速度，控制皮秒与飞秒激光烧蚀头的轴向进给速度；

调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.08-0.1mm/s，径向速度f＝0.005-0.008mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.05-0.08mm/s，径向速度f＝0.005-0.008mm/s；

(5)调节气液控制设备与气液控制操作平台，用于精修整操作；

修锐与修整时，控制左边切向气柱流冲击压力0.2-0.4MPa；

整形与修整时，控制右边切向液柱流冲击压力0.2-0.5MPa；

(6)调整皮秒激光器与飞秒激光器的输出平均功率和重复频率，用于精修整；

修锐时，控制皮秒激光器的输出平均功率为15-20W，重复频率为20-30kHz，脉冲重叠率25-30％，轨迹线重叠率45-50％；

整形时，控制飞秒激光器的输出平均功率为25-30W，重复频率为50-60kHz，脉冲重叠率30-32％，轨迹线重叠率45-50％，通过调节激光工艺参数对砂轮进行精修整；

(7)调整磨床的转速，用于精修整；

调节磨床的转速，达到匀速转动；

修锐砂轮时，其表面线速度为50-100r/min；

整形砂轮时，其表面线速度为50-100r/min；

修整砂轮时，其表面线速度为50-100r/min；

(8)调节三维移动平台轴向与径向移动速度，控制皮秒与飞秒激光烧蚀头的轴向进给速度；用于精修整；

调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.05-0.08mm/s，径向速度f＝0.001-0.005mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.01-0.05mm/s，径向速度f＝0.001-0.005mm/s；

修完观察砂轮的地形地貌，精修整一般要求磨粒突出结合剂高度为自身高度三分之一；

(9)反复进行步骤(3)-(8)，直到砂轮表面精度和质量达到修整要求。

本发明的技术构思是在砂轮修整中采用皮秒激光器和飞秒激光器，与气液并联管相结合，在气体辅助下吹掉皮秒脉冲激光修锐砂轮过程中形成的等离子体，避免等离子体与相爆炸效应导致其金刚石磨粒容屑空间减少且突出结合剂高度不够；在液体辅助下起到快速降温作用，避免飞秒脉冲激光整形砂轮表面发生的库伦爆炸，避免金刚石磨粒周边热积累产生的微裂纹和石墨变质层等缺陷，从而极大地提高修整效率与修整质量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。

1)首次采用双激光(皮秒激光与飞秒激光)分时修整青铜金刚石砂轮，其中皮秒激光主要用于修锐过程；飞秒激光主要用于整形过程，可同时分工位对砂轮样品进行修锐与整形，提高了修整效率。

2)纳秒激光修整青铜金刚石砂轮过程中，存在液相超热层，导致出现相爆炸效应，致使大量液滴飞溅出液相层，并在金刚石周边相互叠加重新凝固，减少了金刚石的容屑空间，降低了磨粒突出结合剂高度，增加了表面粗糙度，实际修整过程中需要避免。皮秒激光修锐青铜金刚石砂轮过程中，皮秒脉冲宽度接近“冷”加工，直接将青铜结合剂气化，不存在超热液相层，从本质上避免了相爆炸效应产生，提高了修整后砂轮的表面质量。

3)纳秒激光修整青铜金刚石砂轮过程中，会形成等离子体。等离子会吸收激光能量，形成等离子体屏蔽效应，降低了修整效率。采用皮秒激光与飞秒激光修整青铜金刚石砂轮过程中，由于皮秒、飞秒脉冲宽度时间短，在等离子体形成前，激光辐照已经结束，因此增强了材料对光脉冲能量的吸收，提高了修整效率。

4)蒸发效应在高能短脉冲激光修整过程中带走热量是不容忽视的，纳秒激光修整青铜金刚石砂轮过程中会形成液相超热状态，蒸发效应很强。皮秒激光脉冲宽度，接近“冷”加工，抑制了液相下蒸发效应形成，减少了热量流失，提高修整效率。

5)金刚石磨粒在受热后会形成一层与未受激光辐照性能相比有明显变化的表层组织，该层组织是变质石墨层，随着修整区域温度升高增强，石墨变质层厚度逐渐增大，当热应力超过了金刚石的屈服极限(断裂极限)，将伴随产生热裂纹，从而极大的降低了修整后青铜金刚石砂轮的磨削性能。飞秒激光脉冲宽度仅为几十飞秒，可以抑制激光加工区域周边的热影响区形成，减少金刚石达到石墨化温度的时间从而降低或抑制石墨化程度，实现高质量的“超冷”修整，从而极大提高了修整后的砂轮表面质量。

6)传统激光修整砂轮过程中，均是单一的使用气体或液体进行辅助加工。本发明首次采用气液并联管式结构，在双激光修整过程中，可同时或分时对皮秒激光修锐辅助喷气与飞秒激光整形辅助喷液进行加工，也可单独对激光修锐辅助喷气，单独对激光整形辅助喷液，提高加工效率。

7)本发明首次采用飞秒激光整形青铜金刚石砂轮，飞秒激光在材料表面形成等离子体波，发生库伦爆炸在表面形成光栅结构；并且随着激光能量增大，表面形成微锥结构，影响表面粗糙度。采用喷液装置在砂轮表面冲击，起到降温并避免库伦爆炸发生，降低砂轮表面光栅与微锥结构，提高砂轮表面质量。

附图说明

图1是现有技术中车削修整砂轮示意图；

图2是现有技术的超硬磨料砂轮的激光修整方法原理图；

图3是本发明所述的带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置示意图；

图4是本发明修整后的砂轮表面效果观察图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-凹曲面砂轮，2-金刚石笔，3-工作台，4-气液控制设备，5-气液控制操作平台，6-皮秒激光烧蚀头，7-导气软管，8-磨床，9A,9B-聚焦透镜，10-飞秒激光烧蚀头，11-飞秒激光器，12-激光器控制操作平台，13-计算机控制设备，14-皮秒激光器，15-细导水管，16-超硬磨料砂轮，17-气柱流，18-液柱流，19-激光束，20A,20B-三维移动平台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

以下将结合附图3对本发明的具体技术方案进行详细描述。

如图3所示，本发明所述的带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置，包括气液控制设备4，气液控制操作平台5，皮秒激光烧蚀头6，导气软管7，磨床8，聚焦透镜9A,9B，飞秒激光烧蚀头10，飞秒激光器11，激光器控制操作平台12，计算机控制设备13，皮秒激光器14，细导水管15，超硬磨料砂轮16，三维移动平台20A,20B等。

超硬磨料砂轮16安装在磨床8上，计算机控制设备13控制磨床8旋转速度，此时，砂轮16在磨床8带动下进行旋转，以便后续加工。皮秒激光器14连接皮秒激光烧蚀头6，烧蚀头固定在三维移动平台座20A上，依据径向方向水平放置在砂轮的左边，计算机控制设备13控制三维移动平台20A垂直、径向与轴向精密移动，皮秒激光束经烧蚀头传播，再经聚焦透镜9后辐照在砂轮表面。飞秒激光器12连接飞秒激光烧蚀头10，烧蚀头固定在三维移动平台座20B上，依据径向方向水平放置在砂轮的右边，计算机控制设备13控制三维移动平台20B垂直、径向与轴向精密移动，飞秒激光束经激光烧蚀头传播，再经聚焦透镜9B聚焦后辐照在砂轮表面。气液控制设备分别连接导气软管7与细导水管15，分别控制喷气压力与喷水压力。导气软管7由上到下垂直对准皮秒激光束19与砂轮16接触的光斑位置，形成左切向喷气流；细导水管15由下到上垂直对准飞秒激光束19与砂轮16接触的光斑位置，形成右切向喷液流。如图3是本发明所述的带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置。

开始的时候通过控制操作平台选择皮秒激光器、飞秒激光器的输出功率，加以辅助气液并联管如图3所示连接，砂轮安放在磨床上，由磨床带动砂轮匀速转动，计算机控制设备控制三维移动平台垂直、径向与轴向精密移动速度，皮秒激光束与飞秒激光束分别经烧蚀头传播，再分别经聚焦透镜后辐照在砂轮表面，通过精确调节上述参数对砂轮进行修整，可以达到修整砂轮的精度控制要求。

修锐过程中，通过气液控制操作平台控制气柱流压力，避免等离子体粒子返回砂轮表面导致其金刚石磨粒容屑空间减少且突出结合剂高度不够；整形过程中，通过气液控制操作平台控制液柱流压力，抑制金刚石磨粒周边热积累产生的微裂纹和石墨变质层等缺陷，避免库伦爆炸发生降低砂轮表面光栅与微锥结构；修整过程中通过气液控制操作平台分别同时控制气柱流压力与液柱流压力，提高了砂轮修整效率与修整的表面质量。选择皮秒激光器的输出平均功率为15-40W，重复频率为20-60kHz；脉冲重叠率20-34％；轨迹线重叠率45-55％；飞秒激光器的输出平均功率为25-50W；重复频率为30-60kHz；脉冲重叠率20-32％；轨迹线重叠率45-55％；

上述气液并联管式双激光装置及利用该装置对砂轮进行修整，其特征是激光器(14)是皮秒脉冲激光器；激光器(11)是飞秒脉冲激光器，其峰值功率均可达到10⁹/cm²以上，采用上述气液并联管式双激光装置及利用该装置对砂轮进行修整，方法如下：

(1)根据加工要求，设定工作模式；

如果修锐，只进行气柱流冲击；

如果整形，只进行液柱流冲击；

如果修整，同时进行气柱流与液柱流冲击；

左切向气柱流用于冲击砂轮表面，修锐与修整时，通过气液控制操作平台控制冲击压力大小为0.4-0.8MPa，用于吹走修锐过程中形成的等离子体及气体粒子；

右切向液柱流用于冲击砂轮表面，整形与修整时，通过气液控制操作平台控制冲击压力大小为0.5-0.7MPa，用于快速冷却吸收热量；

无论修锐、整形或是修整过程，均对砂轮进行全程冲击

(2)根据加工要求，调整磨床的转速；

调节磨床的转速，使得磨床的转速达到匀速转动，带动砂轮旋转；修锐砂轮时，砂轮表面线速度为200-400r/min；整形砂轮时，砂轮表面线速度为100-300r/min；修整砂轮时，砂轮表面线速度为200-300r/min；

(3)根据加工要求，设定皮秒激光器与飞秒激光器输出能量功率密度；

修锐时，设定皮秒激光器的输出功率为30-40W，重复频率为50-60kHz；脉冲重叠率30-34％，轨迹线重叠率45-55％；

整形时，设定飞秒激光器的输出功率为40-50W，重复频率为30-40kHz；脉冲重叠率20-25％，轨迹线重叠率50-55％；

(4)调节三维移动平台轴向与径向移动速度，控制皮秒与飞秒激光烧蚀头的轴向进给速度；

调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.08-0.1mm/s，径向速度f＝0.005-0.008mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.05-0.08mm/s，径向速度f＝0.005-0.008mm/s；

(5)调节气液控制设备与气液控制操作平台，用于精修整操作；

修锐与修整时，控制左边切向气柱流冲击压力0.2-0.4MPa；

整形与修整时，控制右边切向液柱流冲击压力0.2-0.5MPa；

(6)调整皮秒激光器与飞秒激光器的输出平均功率和重复频率，用于精修整；

修锐时，控制皮秒激光器的输出平均功率为15-20W，重复频率为20-30kHz，脉冲重叠率25-30％，轨迹线重叠率45-50％；

整形时，控制飞秒激光器的输出平均功率为25-30W，重复频率为50-60kHz，脉冲重叠率30-32％，轨迹线重叠率45-50％，通过调节激光工艺参数对砂轮进行精修整；

(7)调整磨床的转速，用于精修整；

调节磨床的转速，达到匀速转动；

修锐砂轮时，其表面线速度为50-100r/min；

整形砂轮时，其表面线速度为50-100r/min；

修整砂轮时，其表面线速度为50-100r/min；

(8)调节三维移动平台轴向与径向移动速度，控制皮秒与飞秒激光烧蚀头的轴向进给速度；用于精修整；

调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.05-0.08mm/s，径向速度f＝0.001-0.005mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.01-0.05mm/s，径向速度f＝0.001-0.005mm/s；

修完观察砂轮的地形地貌，精修整一般要求磨粒突出结合剂高度为自身高度三分之一；

(9)反复进行步骤(3)-(8)，直到砂轮表面精度和质量达到修整要求。

如图4所示为采用气液并联管式双激光装置及利用该装置对砂轮进行修整的效果图，试验用的青铜金刚石砂轮型号为：∣A∣100×10×5×31.75MBD 100/120 M100其中，︱A︱表示砂轮为平形砂轮，100表示砂轮外径为100mm，10表示砂轮宽度为10mm，5表示砂轮中青铜结合剂的厚度为5mm，31.75表示安装孔径为31.75mm。MBD表示，金属结合剂磨具、电镀制品用金刚石磨粒适于加工玻璃、陶瓷、软石才等高脆性非金属材料。100/120表示金刚石磨粒的粒度，M表示结合剂为金属型，100表示磨粒的浓度为100％。选择左边切向气柱流冲击压力0.4MPa；右边切向液柱流冲击压力0.5MPa；皮秒激光器的输出平均功率为20W、40W，重复频率为30kHz、60kHz；脉冲重叠率30％、34％；轨迹线重叠率50％、55％；飞秒激光器的输出平均功率为30W、50W；重复频率为40kHz、60kHz；脉冲重叠率25％、32％；轨迹线重叠率50％、55％；调节磨床的转速，使得砂轮的表面线速度为200r/min；调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.05mm/s、0.1mm/s，径向速度f＝0.008mm/s、0.001mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.08mm/s、0.05mm/s，径向速度f＝0.008mm/s、0.001mm/s，采用了三维超景深(100倍)观察，图4中可以看出金刚石磨粒突出结合剂一定高度，磨粒周边有一定容屑空间，金刚石表面无微裂纹、变质层少、具有磨削刃，修整后砂轮表面质量高地形地貌好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带有气液并联管式的砂轮双激光修整装置，包括气液控制设备(4)、气液控制操作平台(5)、皮秒激光烧蚀头(6)、导气软管(7)、磨床(8)、聚焦透镜(9A，9B)、飞秒激光烧蚀头(10)、飞秒激光器(11)、激光器控制操作平台(12)、控制设备(13)、皮秒激光器(14)、细导水管(15)、砂轮(16)和三维移动平台(20A,20B)，其特征在于：

所述砂轮(16)安装在磨床(8)上，在磨床(8)带动下旋转，其转速受所述控制设备(13)控制；

所述皮秒激光器(14)输出接安装在三维移动平台座(20A)上的皮秒激光烧蚀头(6)，所述飞秒激光器(11)输出接安装在三维移动平台座(20B)的飞秒激光烧蚀头(10)；皮秒激光烧蚀头(6)和飞秒激光烧蚀头(10)分别设在砂轮(2)两侧，两者光轴共线并通过砂轮(16)圆心；

所述三维移动平台(20A,20B)的精密移动受控制设备(13)控制；

所述激光器控制操作平台(12)用于控制皮秒激光器(14)和飞秒激光器(11)工作参数；

所述皮秒激光器(14)产生激光束经皮秒激光烧蚀头导出，再经聚焦透镜(9A)聚焦后，从砂轮一侧投射在砂轮表面；所述飞秒激光器(11)产生的激光束经飞秒激光烧蚀头导出，再经聚焦透镜(9B)聚焦后，从砂轮的另一侧投射在砂轮表面；所述气液控制设备(5)连接导气软管(7)与细导水管(15)，分别控制喷气压力与喷水压力；所述导气软管(7)由上到下垂直对准皮秒激光束(19)与砂轮(16)接触的光斑位置，形成切向喷气流，用于吹散修锐过程中的等离子体气体；所述细导水管(15)由下到上垂直对准飞秒激光束(19)与砂轮(16)接触的光斑位置，形成切向喷液流，用于整形过程中砂轮表面金刚石磨粒的快速冷却；

在修整过程中，控制操作平台(12)控制皮秒激光器(14)与飞秒激光器(11)工艺参数，在砂轮转动过程中，同时对砂轮(16)进行修锐与整形操作；导气软管对皮秒激光束(19)与砂轮(16)接触的光斑位置产生喷气流；细导水管(15)对飞秒激光束(19)与砂轮(16)接触的光斑位置产生喷液流，在喷液流和喷气流的作用下，吹散等离子体气体并实现砂轮上金刚石磨粒的快速冷却。

2.根据权利要求1所述的修整装置，其特征在于：激光器(14)和激光器(11)的峰值功率均达到10⁹/cm²以上。

3.一种基权利要求1所述的激光修整装置对砂轮进行修锐、整形和修整的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据加工要求，设定工作模式；

如果修锐，只进行气柱流冲击；

如果整形，只进行液柱流冲击；

如果修整，同时进行气柱流与液柱流冲击；

左切向气柱流用于冲击砂轮表面，修锐与修整时，通过气液控制操作平台控制冲击压力大小为0.4-0.8MPa，用于吹走修锐过程中形成的等离子体及气体粒子；

右切向液柱流用于冲击砂轮表面，整形与修整时，通过气液控制操作平台控制冲击压力大小为0.5-0.7MPa，用于快速冷却吸收热量；

无论修锐、整形或是修整过程，均对砂轮进行全程冲击

(2)根据加工要求，调整磨床的转速；

调节磨床的转速，使得磨床的转速达到匀速转动，带动砂轮旋转；修锐砂轮时，砂轮表面线速度为200-400 r/min；整形砂轮时，砂轮表面线速度为100-300 r/min；修整砂轮时，砂轮表面线速度为200-300 r/min；

(3)根据加工要求，设定皮秒激光器与飞秒激光器输出能量功率密度；

修锐时，设定皮秒激光器的输出功率为30-40W，重复频率为50-60kHz；脉冲重叠率30-34％，轨迹线重叠率45-55％；

整形时，设定飞秒激光器的输出功率为40-50W，重复频率为30-40kHz；脉冲重叠率20-25％，轨迹线重叠率50-55％；

(4)调节三维移动平台轴向与径向移动速度，控制皮秒与飞秒激光烧蚀头的轴向进给速度；

调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.08-0.1mm/s，径向速度f＝0.005-0.008mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.05-0.08mm/s，径向速度f＝0.005-0.008mm/s；

(5)调节气液控制设备与气液控制操作平台，用于精修整操作；

修锐与修整时，控制左边切向气柱流冲击压力0.2-0.4MPa；

整形与修整时，控制右边切向液柱流冲击压力0.2-0.5MPa；

(6)调整皮秒激光器与飞秒激光器的输出平均功率和重复频率，用于精修整；

修锐时，控制皮秒激光器的输出平均功率为15-20W，重复频率为20-30kHz，脉冲重叠率25-30％，轨迹线重叠率45-50％；

整形时，控制飞秒激光器的输出平均功率为25-30W，重复频率为50-60kHz，脉冲重叠率30-32％，轨迹线重叠率45-50％，通过调节激光工艺参数对砂轮进行精修整；

(7)调整磨床的转速，用于精修整；

调节磨床的转速，达到匀速转动；

修锐砂轮时，其表面线速度为50-100 r/min；

整形砂轮时，其表面线速度为50-100 r/min；

修整砂轮时，其表面线速度为50-100 r/min；

(8)调节三维移动平台轴向与径向移动速度，控制皮秒与飞秒激光烧蚀头的轴向进给速度；用于精修整；

调节三维平台的速度，使得皮秒激光器的轴向速度f＝0.05-0.08mm/s，径向速度f＝0.001-0.005mm/s；飞秒激光器的轴向速度f＝0.01-0.05mm/s，径向速度f＝0.001-0.005mm/s；

修完观察砂轮的地形地貌，精修整一般要求磨粒突出结合剂高度为自身高度三分之一；

(9)反复进行步骤(3)-(8)，直到砂轮表面精度和质量达到修整要求。