一种激光工具刃磨机制造技术

一种激光工具刃磨机。用高品质激光代替砂轮或放电加工，对刀具、模具和类似于刀具、模具的形状或形式工件进行精密加工，含有以下步骤：将工件装于安装工具卡具内，调整被加工工件位置使之达到最合适的角度和方位；使被加工点置于激光焦点或焦平面上，开动激光和冷却气或冷却液，电控或手控高精度多维运动系统，使加工区域按一定规律进行位移，从而形成各种形状的工具刃口。非接触式加工，无砂轮磨削之压、应力损伤；亦无电火花磨削之放电损伤。高品质：当激光品质较高时可加工出镜面光洁的刃口，无论效率还是品质都比电火花优越。高效率：激光磨的效率要远远高于放电磨和砂轮磨。易于实时监测。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种激光工具刃磨机，以激光为加工介质，对金属或非金属工件 进行精密去除材料从而得到所需形状的加工方法。本技术特别涉及精密刀具、模具和 类似于刀具、模具的形状或形式的加工工艺。本技术所涉及的工艺设备属于精密切削 设备领域。
技术介绍
目前普遍采用的加工方法现有技术一采用磨床和类似于磨床的设备以砂轮为磨削材料的加工方法。工作方式是以电动机或其它动力源作为驱动，通过砂轮旋转并接触被加工工件 表面，依靠磨料与工件的摩擦去除工件材料。在此摩擦的过程中砂轮也不断的损耗，表现为 磨料颗粒从砂轮上不断脱落从而剥离出新的砂轮表面。故此砂轮能够实现的磨削加工的复 杂和精密程度与磨粒的几何尺寸、砂轮形状的保持程度有关。所以此方法无法实现复杂和 极其细微的加工要求。优势磨出的工件可实现较高粗糙度等级、可得到锋利的刃口。劣势作为接触式磨削加工易对刃口造成压、应力损伤。可导致刃口变形，无法实 现复杂形状的超硬刀具加工。现有技术二 采用放电加工方法。工作原理以液体为加工介质于金属电极和工件间施加很强的脉冲电压。当电 压达到液体介质绝缘强度最低处的击穿电压时，会在此处产生放电。放电产生的瞬间高温 (通常为10000-12000°c )使工件局部材料熔化甚至气化蒸发。在放电爆炸力的作用和液 体介质的冲洗下，局部烧熔和气化的工件颗粒脱离工件，从而形成工件表面微小的凹坑。放 电后液体介质的流动使工件降温，绝缘强度恢复初始状态，等待下一次放电。通过此过程的 反复运用和工件与电极间的位移，形成所需的加工痕迹。优势工件和电极间不直接接触，不产生应力和压力损伤。每次放电形成的加工痕 迹小，故此可实现较高精度且变形量很小的复杂加工。在超硬刀具如P⑶金刚石刀具加工 方面具有一定优势。劣势加工效率较低，对导电性差的材料难以进行加工。现有技术三采用金属结合剂砂轮以磨削和放电相结合的加工方式。工作原理此加工方式是以金属结合剂砂轮中分布的金属结合剂作为放电电极， 以金属结合剂砂轮中的磨料颗粒作为磨削材料共同完成的复合加工。加工过程中以液体作 为放电介质，当金属结合剂砂轮被施以很高的脉冲电压并超出液体介质绝缘强度时在被加 工工件上产生放电，并形成加工痕迹。由于金属结合剂在砂轮中处于分散分布，故此在砂轮3与工件相互摩擦的多点接触、线接触或面接触中始终相对存在着一定的间隙量。而液体介 质在砂轮或工件表面形成的覆盖在放电和磨削中也始终处于一种断续的被去除状态，由此 磨削和放电加工可以有序的连续进行。优势此加工方式对比普通电火花加工可实现更高的工作效率，相比砂轮磨削综 合成本更佳。加工过程同时包含接触式和非接触式两种加工方式。其中砂轮的磨削可以去 除工件材料和工件表面由高温放电而产生的氧化层，并通过砂轮的磨损暴露出新的金属结 合剂，使加工过程中工件和砂轮始终保持最佳的导电性能。此加工方式特别适合由多种不 同阻值元素构成的合金的加工。劣势由于金属结合剂在砂轮中属于分散分布、有效的加工需要以多点放电的形 式实现，而过程中每个放电点与对应的待加工点间距离有所差异，所以放电强度和形成的 加工痕迹也有所差异。由于砂轮本身的磨削一般只占辅助作用，且金属结合剂砂轮不具备 精加工要求，故此该加工方式只适合精度要求较低的场合。金属结合剂砂轮的成本和工艺难度较高，用于同种工件小批量加工时经济性不太 理想。故此应用领域不太广泛，也制约了此类设备功能的开发，常见的多为一些运动系统较 为简单的专用机床。
技术实现思路
为了克服上述现有技术功能和综合效率的不足，本技术提供一种以激光为加 工手段对精密刀具、模具和类似于刀具、模具的形状或形式工件的加工方法。以及针对此加 工方法的激光加工设备。本技术所采用的技术方案一种激光工具刃磨机，由高品质激光器、导光聚焦系统、高精度的多维运动系统、 安装工具卡具、实时监测系统、冷却系统、电源系统、控制和操作系统组成；高品质激光器固 定在机身上，导光聚焦系统安装在高品质激光器的前端，实时监测系统安装在导光聚焦系 统的一侧，安装工具卡具安装在高精度多维运动系统上，冷却系统的管道连接高品质激光 器；电源系统和控制和操作系统通过电缆连接高品质激光器、导光聚焦系统、高精度多维运 动系统、安装工具卡具、实时监测系统和冷却系统；控制和操作系统分别控制高精度多维运动系统、实时监测系统、冷却系统和高品 质激光器。采用二维以上的电控或手控平移台、偏转台及旋转台，按照一定方式组合在一起， 工件在(X、Y、Z)三个直线坐标方向及(θ χ、θ y、θ ζ)三个圆坐标方向共六维中的至少两 维以上的的方向内进行调整或运动。一种激光工具刃磨机包含一系列光学镜片，通过扩束、转折、汇集聚焦，使焦点或 交平面处具有极高的能量密度。该导光聚焦系统可以与主工作台面偏转一定的角度。激光刃磨螺旋槽采用逐层切削的方式；运动系统θ χ旋转、y轴、Z轴的三轴按照 一定的时间、速度等函数关系进行运动，使激光束在工件上形成规律弧形加工痕迹；或调整使待加工的圆弧的圆心与旋转中心同轴，激光束按后角方向倾斜一定的角 度，焦点位于待加工的刀具表面圆弧线位置，手动往复旋转或电控往复旋转，即可加工出刀 具的圆弧刃口。一种激光工具刃磨机，激光波长或是Nd: YAG三倍频355nm激光，或是Nd: YAG 二倍 频 532nm，或是 Nd: YAG 激光 1064nm ；激光脉冲的脉冲宽度小于200微秒。一种激光工具刃磨机，采用二维以上的电控或手控平移台、偏转台及旋转台；按照 一定方式组合在一起，使工件能够在(X、Y、Z)三个直线坐标方向及(θ X、θ y、θ Ζ)三个圆 坐标方向共六维中的至少两维以上的的方向内进行调整或运动。高品质激光为灯泵浦或二极管泵浦的固体YAG激光器(波长1064nm、倍频后为 532nm、三倍频为355nm)、或是光纤激光器、或是紫外波长激光器。控制和操作系统分别连接高精度多维运动系统、实时监测系统、冷却系统和高品 质激光器；当控制和操作系统完成程序的设定并对设备发出指令时，被安装工具卡具锁定 的工件在实时监测系统的监控下，随高精度多维运动系统进行基准点的定位。一种激光工具刃磨方法，采用高品质激光代替砂轮或放电加工，对刀具、模具和类 似于刀具、模具的形状或形式工件进行精密加工，含有以下步骤将精密刀具、模具和类似于刀具、模具的形状或形式的工件装于安装工具卡具内， 调整被加工工件位置使之达到最合适的角度和方位；使被加工点置于激光焦点或焦平面 上，开动激光和冷却气或冷却液，电控或手控高精度多维运动系统，使加工区域按一定规律 进行位移，从而形成各种形状的工具刃口 ；电源系统分为多路，分别为高品质激光器、高精度多维运动系统(运动系统也可 以采用手动模式)、实时监测系统、冷却系统和控制和操作系统提供电力。控制和操作系统分别控制高精度多维运动系统、实时监测系统、冷却系统和高品 质激光器。当控制和操作系统完成程序的设定并对设备发出指令时，被安装工具卡具锁定的 工件在实时监测系统的监控下，随高精度多维运动系统进行基准点的定位。定位完成后高品质激光器通过导光聚焦系统发出能量，并在工件表面形成烧蚀或 材料气化的加工痕迹。同时冷却系统以液冷或气冷的方式对激光器由电能至光能转换过程中产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光工具刃磨机，其特征在于：由高品质激光器、导光聚焦系统、高精度的多维运动系统、安装工具卡具、实时监测系统、冷却系统、电源系统、控制和操作系统组成；高品质激光器固定在机身上，导光聚焦系统安装在高品质激光器的前端，实时监测系统安装在导光聚焦系统的一侧，安装工具卡具安装在高精度多维运动系统上，冷却系统的管道连接高品质激光器；电源系统和控制和操作系统通过电缆连接高品质激光器、导光聚焦系统、高精度多维运动系统、安装工具卡具、实时监测系统和冷却系统；　　控制和操作系统分别控制高精度多维运动系统、实时监测系统、冷却系统和高品质激光器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继锋，
申请(专利权)人：北京希波尔科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]