一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺，包括机架、X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元，Z轴移动单元上设有在线测量系统和激光发生器，Y轴移动单元设于安装台面右侧的工作台上，X轴位移单元设于Y轴移动单元的上方，Y轴移动单元上方可拆卸设有载物台，载物台设有预热装置，工作台下方设有刻度盘。通过在线测量系统，在对工件进行加工过程中同时能对加工的工件进行检测和测量，有效的提高了超硬耐磨材料用激光研磨机加工的效率和精度，便于对工件质量的提高，降低了人工检测和测量的工作量，同时通过在线测量系统，能准确的控制激光发生器对工件研磨时的力度和加工的速度，更加智能化。

A Laser Grinding Machine for Super Hard and Wear Resistant Materials and Its Technology

The invention provides a laser grinding machine and its process for superhard wear-resistant materials, including frame, X-axis displacement unit, Y-axis moving unit and Z-axis moving unit. On-line measuring system and laser generator are installed on Z-axis moving unit, Y-axis moving unit is installed on the worktable on the right side of the installation table, X-axis displacement unit is located above Y-axis moving unit, and Y-axis moving unit is detachable above Y-axis moving unit. The unloading platform is provided with a preheating device, and a dial is arranged under the worktable. Through the on-line measurement system, the workpiece can be inspected and measured during the processing of the workpiece, which effectively improves the efficiency and accuracy of the laser grinding machine for superhard wear-resistant materials, facilitates the improvement of workpiece quality, reduces the workload of manual detection and measurement, and at the same time, through the on-line measurement system, can accurately control the laser generator to grind the workpiece. The grinding force and processing speed are more intelligent.

【技术实现步骤摘要】
一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺
本专利技术涉及激光加工
，特别是一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺。
技术介绍
随着现代加工制造业对高速切削加工的要求不断提高，对于各种难切削复合材料、工程陶瓷材料等，传统刀具已不能满足高速切削的需要，而超硬切削刀具是解决以上问题的有效手段，其中，金刚石刀具的应用较为广泛。金刚石具有极高的硬度、良好的耐磨性和导热性、低摩擦系数和热膨胀系数，在现代切削加工中体现出难以替代的优越性，被誉为当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。目前，金刚石刀具在机械加工中的应用日渐普及，已成为现代材料加工中不可或缺的重要工具。在有些切割方式采用扫描振镜进行激光切割，但是扫描振镜的速度最高也就是到每秒几米，耗时也较长，而且扫描切割的方式无法切割较厚的材料。CN108406097A公开了一种适用于加工超硬材料的激光加工装置及加工方法。装置包括多面体聚焦单元、旋转单元和焦点调节单元，多面体聚焦单元用于使入射激光在材料表面上聚焦成焦点，旋转单元通过驱动多面体聚焦单元的至少一部分旋转从而使焦点在材料表面往复运动，焦点调节单元用于调节多面体聚焦单元以改变焦点在材料表面的厚度方向上的位置。大部分的激光用于对工件的切割，然而采用激光对工件进行研磨却相对较少，对超硬耐磨材料工件采用传统的加工方法，其加工效率低，同时加工精度差，次品率较高，严重的影响产品的质量，达不到生产的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种方便控制、便于对超硬材料进行研磨和高精度的一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺。本专利技术的技术方案是：一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺，包括机架、X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元，机架上设有安装台面，X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元运动方向两两垂直并设于安装台面上，Z轴移动单元位于安装台面的左侧，Z轴移动单元上设有在线测量系统和激光发生器，Y轴移动单元设于安装台面右侧的工作台上，X轴位移单元设于Y轴移动单元的上方，Y轴移动单元上方可拆卸设有载物台，载物台设有预热装置，工作台下方设有刻度盘。进一步，所述Z轴移动单元还包括第一驱动电机、Z轴和盖板，Z轴受第一驱动电机的驱动上下移动，Z轴内设有开口向上的凹型槽，凹型槽内设有激光发生器，凹形槽上方设有盖板，Z轴的右端设有光学旋转电机，用于调整激光发生器发出的激光束的折射方向，旋转电机的上设有在线测量系统。进一步，所述在线测量系统包括高灵敏度探测头和探针，探针设于探测头的下方，探针相对探测头上下伸缩移动，探测头同旋转电机运动；所述激光发生器的功率为40—80W，频率为50—100KHz，脉冲宽度为80—160us，波长为600—1400nm。进一步，所述工作台与Z轴移动单元之间设有隔板，隔板中间设有通孔，Z轴穿过通孔与第一驱动电机连接，X轴位移单元和Y轴移动单元分别受第二驱动电机和第三驱动电机的驱动。进一步，所述安装台面左侧设有PLC显示触控屏，Z轴移动单元、X轴位移单元、Y轴移动单元、在线测量系统和激光发生器均受PLC触控显示屏的控制。进一步，所述安装台面为石英台面，石英台面上设有安装孔，用于固定安装工作台，石英台面与工作台之间设有刻度盘，用于矫正X轴位移单元、Y轴移动单元和矫正检测载物台的移动准确性。进一步，所述机架由若干根方管镶嵌连接而成，方管为合金方钢，侧边均设有凹槽，方管连接处设有加强筋，所述机架顶部设有照明灯；所述机架底部设有万向轮。进一步，所述方管之间通过透明玻璃形成密封工作空间，所述工作台上设有惰性气体进气口，进气口通过管道与气罐连接，气罐与空气压缩机连接，Z轴移动单元一侧设有与空气压缩机连接的吸尘管，吸尘管内设有过滤网。进一步，所述载物台上设有限位孔，限位孔呈圆形、方形或三角形中的一种或多种，所述预热装置为加热电阻，设于载物台的下方。一种超硬耐磨材料用激光研磨机加工工艺，包括以下步骤：（a）先将加工工件安放在载物台上；（b）然后调整好激光发生器加工参数；（c）调节激光焦点到工件平面，第一驱动电机和旋转电机分别驱动Z轴和激光束折射打在工件，X轴移动单元和Y轴移动单元分别进行平面横向和纵向移动对工件加工；（d）第一工件加工完成后对加工件进行在线测量，若加工件达标，横向移动到下一工件，若不合格将再次对工件进行加工，当第一排横向工件加工完成，Y轴移动单元自动移动到下一排开始加工，以此类推加工完成所有工件；（e）加工完成后，将X、Y、Z轴移动单元回归原位，同时矫正位置，便于下次使用，对滑轨处进行保养。本专利技术具有如下特点：1、通过在线测量系统，在对工件进行加工过程中同时能对加工的工件进行检测和测量，对未达到要求的工件，可以重新再次的对工件进行加工研磨，有效的提高了超硬耐磨材料用激光研磨机加工的效率和精度，便于对工件质量的提高，降低了人工检测和测量的工作量，同时通过在线测量系统，能准确的控制激光发生器对工件研磨时的力度和加工的速度，更加智能化。2、通过设置刻度盘，便于对X、Y轴移动单元以及载物台的矫正、检测和维修，便于超硬耐磨材料用激光研磨机的加工精度和使用寿命，同时预热装置的设置，降低了对工件进行加工时工件的温度差，避免了热胀冷缩对工件研磨加工精度的影响，进一步的提高了加工精度。3、超硬耐磨材料用激光研磨机可以对超硬耐磨材料进行研磨，有效的解决了研磨难度大和效率低的问题，解决了传统行业采用砂轮对超硬耐磨材料工件进行研磨的弊端，便于工作效率的提高和降低环境的污染。4、通过设置惰性气体，防止加工工件在加工过程中的氧化，便于激光发生器对工件的加工精度，通过吸尘管对工作台内的环境进行净化，有效的降低了对环境的污染。5、本方面结构简单，解决了超硬耐磨材料工件采用传统加工方法的弊端，研磨难度大和效率低的问题，便于加工精度的提高，同时有效的降低了对环境是污染。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的详细结构作进一步描述。附图说明图1—为实施例中的超硬耐磨材料用激光研磨机的结构示意图；图2—为图1中的超硬耐磨材料用激光研磨机的俯视图；图3—图1中的超硬耐磨材料用激光研磨机的剖视图；图4—图3中的A局部放大示意图；1—机架，2—第三驱动电机，3—Y轴移动单元，4—石英台面，5—载物台，6—旋转电机，7—Z轴，8—隔板，9—PLC触控显示屏，10—吸尘管，11—X轴移动单元，12—工作台，13—方管，14—加强筋，15—第二驱动电机，16—刻度盘，17—限位孔，18—第一驱动电机，19—盖板，20—激光发生器，21—探测头，22—探针。具体实施方式如图1—4所示：一种超硬耐磨材料用激光研磨机及其工艺，包括机架1、X轴位移单元、Y轴移动单元3和Z轴移动单元，机架1上设有安装台面，X轴位移单元、Y轴移动单元3和Z轴移动单元分别受第二驱动电机15、第三驱动电机2和第一驱动电机18的驱动，三者的运动方向两两垂直，并设于安装台面上，安装台面为石英台面4；Z轴移动单元位于石英台面4的左侧，Z轴移动单元上设有在线测量系统和激光发生器20，Y轴移动单元3设于石英台面4右侧的工作台12上，X轴位移单元设于Y轴移动单元3的上方，Y轴移动单元3上方可拆卸设有载物台5，载物台5设有预热装置，工作台12下方设有刻度盘16。Z轴移动单元还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超硬耐磨材料用激光研磨机，其特征在于：包括机架、X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元，机架上设有安装台面，X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元运动方向两两垂直并设于安装台面上，Z轴移动单元位于安装台面的左侧，Z轴移动单元上设有在线测量系统和激光发生器，Y轴移动单元设于安装台面右侧的工作台上，X轴位移单元设于Y轴移动单元的上方，Y轴移动单元上方可拆卸设有载物台，载物台设有预热装置，工作台下方设有刻度盘。

【技术特征摘要】
1.一种超硬耐磨材料用激光研磨机，其特征在于：包括机架、X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元，机架上设有安装台面，X轴位移单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元运动方向两两垂直并设于安装台面上，Z轴移动单元位于安装台面的左侧，Z轴移动单元上设有在线测量系统和激光发生器，Y轴移动单元设于安装台面右侧的工作台上，X轴位移单元设于Y轴移动单元的上方，Y轴移动单元上方可拆卸设有载物台，载物台设有预热装置，工作台下方设有刻度盘。2.根据权利要求1所述的超硬耐磨材料用激光研磨机，其特征在于：所述Z轴移动单元还包括第一驱动电机、Z轴和盖板，Z轴受第一驱动电机的驱动上下移动，Z轴内设有开口向上的凹型槽，凹型槽内设有激光发生器，凹形槽上方设有盖板，Z轴的右端设有光学旋转电机，用于调整激光发生器发出的激光束的折射方向，旋转电机的上设有在线测量系统。3.根据权利要求2所述的超硬耐磨材料用激光研磨机，其特征在于：所述在线测量系统包括高灵敏度探测头和探针，探针设于探测头的下方，探针相对探测头上下伸缩移动，探测头同旋转电机运动；所述激光发生器的功率为40—80W，频率为50—100KHz，脉冲宽度为80—160us，波长为600—1400nm。4.根据权利要求1或2所述的超硬耐磨材料用激光研磨机，其特征在于：所述工作台与Z轴移动单元之间设有隔板，隔板中间设有通孔，Z轴穿过通孔与第一驱动电机连接，X轴位移单元和Y轴移动单元分别受第二驱动电机和第三驱动电机的驱动。5.根据权利要求1或2所述的超硬耐磨材料用激光研磨机，其特征在于：所述安装台面左侧设有PLC显示触控屏，Z轴移动单元、X轴位移单元、Y轴移动单元、在线测量系统和激光发生器均受PLC触控显示屏的控制。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇功，杨帅，
申请(专利权)人：长沙中拓创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43