一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置及其方法制造方法及图纸

一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置及其方法，其中装置包括机座、回转台支架、支撑板、修整工作台、主轴、修整轮、激光聚焦头、激光发射器、测温仪和计算机，机座上设有旋转调整机构，修整工作台通过水平传动机构设置在支撑板上，水平传动机构用于带动修整工作台沿X轴移动以实现水平调节；修整轮安装在主轴的输出轴上，通过转动调节、升降调节和水平调节相配合，可使修整轮的端面与待修整砂轮的外周面靠近并接触以实现机械修形；计算机通过测温仪实时监测待修整砂轮的温度并根据该监测的温度来调控激光发射器产生的激光功率。本发明专利技术不仅降低了切削力，降低了比磨削能，减小了修整轮的磨损，而且提高了被修整轮的表面质量。而且提高了被修整轮的表面质量。而且提高了被修整轮的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置及其方法


[0001]本专利技术涉及砂轮修整
，具体涉及一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置及其方法。

技术介绍

[0002]随着CBN、金刚石等超硬磨料在磨削加工中的使用与日俱增，超硬磨料砂轮的修整问题日益突显。超硬磨料砂轮修整包含两个阶段：修形、修锐。修形是对砂轮表面微粒去除，修出所需要的几何形状，而修锐是除去砂轮表面的结合剂，磨粒凸露，使切削刃锋利。超硬磨料砂轮通常使用金属结合剂作为专用结合剂，其强度较陶瓷结合剂，树脂结合剂砂轮强度更大，但其缺乏气孔，自锐性较差，因此超硬磨料砂轮的自锐是一个难题。
[0003]采用机械修整法修整超硬磨料砂轮，优点是修形精度高，操作过程简单，但是其机械作用力大，修整轮磨损较快，修整效率低等缺点，因此单一的机械修整装置不能满足现在超硬磨料砂轮修整需求。采用激光修整由于瞬时提高了砂轮表面温度，金属结合剂融化，达到对超硬磨料砂轮修锐目的，不过，由于超硬磨料砂轮常使用CBN和金刚石磨料，温度过高则会影响磨料强度，从而导致对磨削影响较大。因此，有必要对现有砂轮修整技术进行改进，以减少修整轮磨损，提高修整的效率和精度。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置及其方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，其包括机座、回转台支架、支撑板、修整工作台、主轴、修整轮、激光聚焦头、激光发射器、测温仪和计算机，其中：
[0006]所述机座上设有旋转调整机构，所述回转台支架通过所述旋转调整机构设置在所述机座上，所述旋转调整机构用于带动所述回转台支架绕Z轴转动以实现转动调节，所述回转台支架上设有升降调整结构，所述支撑板通过所述升降调整结构设置在所述回转台支架上，所述升降调整结构用于带动所述支撑板沿Z轴移动以实现升降调节，所述支撑板上设有水平传动机构，所述修整工作台通过所述水平传动机构设置在所述支撑板上，所述水平传动机构用于带动所述修整工作台沿X轴移动以实现水平调节；
[0007]所述主轴安装在所述修整工作台上，所述修整轮安装在所述主轴的输出轴上，通过转动调节、升降调节和水平调节相配合，可使所述修整轮的端面与待修整砂轮的外周面靠近并接触以实现机械修形；
[0008]所述激光聚焦头位置可调地安装在所述修整工作台，所述激光发射器通过光纤与所述激光聚焦头连接以使所述激光聚焦头发射激光并照射到待修整砂轮的外周边沿处，所述测温仪和所述激光发射器均与所述计算机连接，所述计算机通过所述测温仪实时监测待修整砂轮的温度并根据该监测的温度来调控所述激光发射器产生的激光功率。
[0009]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述旋转调整机构包括传动连接的第一蜗轮蜗杆减速器和第一步进电机，所述第一蜗轮蜗杆减速器的轴向竖向设置固定在所述机座上，所述第一蜗轮蜗杆减速器的蜗轮与回转台支架的下端连接，所述第一步进电机驱动所述第一蜗轮蜗杆减速器运转，从而带动所述回转台支架绕Z轴转动。
[0010]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述升降调整结构包括丝杆，以及传动连接的第二蜗轮蜗杆减速器和第二步进电机，所述第二蜗轮蜗杆减速器设置在所述回转台支架的顶部，所述丝杆沿Z轴方向设置在所述回转台支架上并与所述第二蜗轮蜗杆减速器的蜗轮连接，所述丝杆上通过配设的丝杠螺母与所述支撑板固定连接，所述第二步进电机驱动所述第二蜗轮蜗杆减速器运转，从而带动所述丝杆旋转，进而使支撑板随所述丝杠螺母在所述丝杆上沿Z轴升降运动。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述水平传动机构包括丝杠滑轨和直线驱动模组，所述丝杠滑轨水平固定设置在所述支撑板上，所述修整工作台与所述丝杠滑轨上配设的滑块相连，所示直线驱动模组与所述丝杠滑轨的滑块传动连接以驱动所述修整工作台沿所述丝杠滑轨水平移动。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述修整工作台上设有滑槽，所述滑槽内活动安装有滑动调节块，所述激光聚焦头固定安装在所述滑动调节块上，通过调节所述滑动调节块在所述修整工作台上的位置从而可调整激光聚焦头的位置。
[0013]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种采用上述任一项所述的超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置的修整方法，包括以下步骤：
[0014]1)通过旋转调整机构和升降调整结构的协同调整，使修整轮的端面与待修整砂轮的外周面相对；
[0015]2)开启激光发射器将产生的激光经激光聚焦头照射到待修整砂轮的外周边沿处，以对修整砂轮进行预热，同时由测温仪实时监测待修整砂轮的温度t；
[0016]3)调整激光发射器产生的激光功率和频率，当温度t大于预设的激光热辅助温度阈值t0时并保持在t0的取值范围内，水平调整修整工作台，使修整轮的端面与待修整砂轮的外周面接触，然后启动主轴并在激光热辅助下由修整轮对待修整砂轮进行磨削修整，以实现机械修形；
[0017]4)待机械修形完成后，调整激光发射器产生的激光功率和频率，当温度t大于预设的激光修锐温度阈值t1时并保持在t1的取值范围内，且t1>t0，激光发射器通过调整激光器功率来提高激光的能量密度，以使激光瞬间融化或气化待修整砂轮表面的结合剂，以实现激光修锐。
[0018]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤2)中，通过滑动调节块来调整激光聚焦头的位置，以使激光聚焦头射出的激光照射到待修整砂轮上，且激光的光斑中心距离修整轮的端面为0.5
㎜‑2㎜
。
[0019]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤3)中进行机械修形时，修整轮的端面需调整到与砂轮的轴线平行。
[0020]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述激光发射器的激光光源选用Nd:YAG激光。
[0021]作为本专利技术的进一步优选技术方案，当所述待修整砂轮为铝青铜结合剂的金刚石
砂轮时，预设的激光热辅助温度阈值t0的取值范围为450℃
‑
500℃，预设的激光修锐温度阈值t1的取值范围为800℃
‑
1100℃。
[0022]本专利技术的超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0023]1)本专利技术的超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，结构简单，采用机械与激光修整的复合，通过激光对砂轮局部进行加热，使超硬磨料砂轮修整处材料实现临界去除(脆性去除转变为塑性去除的过程)，不仅降低了切削力，降低了比磨削能，减小了修整轮的磨损，而且提高了被修整轮的表面质量，提高了磨削效率；
[0024]2)本专利技术的修整方法操作简单，修整轮与待修整轮的垂直距离(与砂轮的径向同方向)调整依靠水平传动机构进行，同时由旋转调整机构和升降调整结构向配合，与现有修整装置的手动调整螺钉的方法相比，本专利技术的调整方式比手动调整的精度更高，保证了修整精度，同时能够进给均匀，随着修整的进行实时进给，即提高了修整效率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，其特征在于，包括机座、回转台支架、支撑板、修整工作台、主轴、修整轮、激光聚焦头、激光发射器、测温仪和计算机，其中：所述机座上设有旋转调整机构，所述回转台支架通过所述旋转调整机构设置在所述机座上，所述旋转调整机构用于带动所述回转台支架绕Z轴转动以实现转动调节，所述回转台支架上设有升降调整结构，所述支撑板通过所述升降调整结构设置在所述回转台支架上，所述升降调整结构用于带动所述支撑板沿Z轴移动以实现升降调节，所述支撑板上设有水平传动机构，所述修整工作台通过所述水平传动机构设置在所述支撑板上，所述水平传动机构用于带动所述修整工作台沿X轴移动以实现水平调节；所述主轴安装在所述修整工作台上，所述修整轮安装在所述主轴的输出轴上，通过转动调节、升降调节和水平调节相配合，可使所述修整轮的端面与待修整砂轮的外周面靠近并接触以实现机械修形；所述激光聚焦头位置可调地安装在所述修整工作台，所述激光发射器通过光纤与所述激光聚焦头连接以使所述激光聚焦头发射激光并照射到待修整砂轮的外周边沿处，所述测温仪和所述激光发射器均与所述计算机连接，所述计算机通过所述测温仪实时监测待修整砂轮的温度并根据该监测的温度来调控所述激光发射器产生的激光功率。2.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，其特征在于，所述旋转调整机构包括传动连接的第一蜗轮蜗杆减速器和第一步进电机，所述第一蜗轮蜗杆减速器的轴向竖向设置固定在所述机座上，所述第一蜗轮蜗杆减速器的蜗轮与回转台支架的下端连接，所述第一步进电机驱动所述第一蜗轮蜗杆减速器运转，从而带动所述回转台支架绕Z轴转动。3.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，其特征在于，所述升降调整结构包括丝杆，以及传动连接的第二蜗轮蜗杆减速器和第二步进电机，所述第二蜗轮蜗杆减速器设置在所述回转台支架的顶部，所述丝杆沿Z轴方向设置在所述回转台支架上并与所述第二蜗轮蜗杆减速器的蜗轮连接，所述丝杆上通过配设的丝杠螺母与所述支撑板固定连接，所述第二步进电机驱动所述第二蜗轮蜗杆减速器运转，从而带动所述丝杆旋转，进而使支撑板随所述丝杠螺母在所述丝杆上沿Z轴升降运动。4.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮机械与激光复合修整装置，其特征在于，所述水平传动机构包括丝杠滑轨和直线驱动模组，所述丝杠滑轨水平固定设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明阳，张锋，刘立飞，李录彬，梁奉爽，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：