微结构化大磨粒金刚石砂轮的制造方法技术

微结构化大磨粒金刚石砂轮的制造方法，它涉及一种金刚石砂轮的制造方法。本发明专利技术的目的是为解决大磨粒金刚石砂轮不能直接用于精密磨削的问题。本发明专利技术方法可以提高大磨粒金刚石砂轮的磨削加工精度。所述方法以脉冲激光作为加工工具，以大磨粒金刚石砂轮为加工对象，制造方法分为两个步骤：一，使激光束平行于待加工砂轮工作表面，沿砂轮工作表面移动激光焦点，对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工，从而减小砂轮回转误差至20微米以内。二，使激光束垂直于加工后的金刚石砂轮工作表面，通过控制金刚石砂轮与激光焦点的相对运动轨迹在砂轮工作表面上加工出三维微沟槽矩阵结构。本发明专利技术用于加工大磨粒砂轮的工作表面。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，它涉及一种金刚石砂轮的制造方法。本专利技术的目的是为解决大磨粒金刚石砂轮不能直接用于精密磨削的问题。本专利技术方法可以提高大磨粒金刚石砂轮的磨削加工精度。所述方法以脉冲激光作为加工工具，以大磨粒金刚石砂轮为加工对象，制造方法分为两个步骤：一，使激光束平行于待加工砂轮工作表面，沿砂轮工作表面移动激光焦点，对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工，从而减小砂轮回转误差至20微米以内。二，使激光束垂直于加工后的金刚石砂轮工作表面，通过控制金刚石砂轮与激光焦点的相对运动轨迹在砂轮工作表面上加工出三维微沟槽矩阵结构。本专利技术用于加工大磨粒砂轮的工作表面。【专利说明】
本专利技术涉及一种金刚石砂轮的制造方法。
技术介绍
目前，在硬脆材料的加工里，大多是先用加工效率较高的粗加工方式，然后再用加工表面较好的半精加工，最后再用细粒或微粒的砂轮进行精密/超精密加工。这样连续用2到3个工序加工，每个工序都要更换不同的砂轮，导致加工成本高，总体磨削效率低。并且，细粒砂轮和微粒砂轮加工时容屑空间很小，会产生较多的颗粒脱落，未必能满足加工精度的要求。并且砂轮表面不规则的磨粒排布和磨粒集结引起周期性的修整，难以提高加工效率。针对此情况，若能用大磨粒金刚石砂轮进行精密磨削，那么无需更换砂轮，即可完成由粗加工到精密加工的过程，从而可以极大的提高加工效率。此外，大多用树脂结合剂或者金属结合剂金刚石砂轮实现光学玻璃等硬脆材料的延性域磨削。但树脂结合剂砂轮不适合重负荷磨削，砂轮磨损率高，限制了工件表面质量和形状精度，引起了磨粒层形貌和组成的变化。金属结合剂砂轮磨削过程中易发热，易被磨屑堵塞，因此砂轮必须重复修整，降低了磨削效率，增加了加工成本。而电镀砂轮中的电镀金属结合剂保证了所需的高的接触刚度和磨粒支撑刚度，制造工艺简单，投资少，磨粒突出高度为磨粒直径的1/3。钎焊砂轮是利用活性金属元素在金属钎料与磨粒界面处形成化学冶金结合，大大提高了结合剂对磨粒的把持强度，所以仅需很薄的结合剂厚度就足以牢固地把持住磨粒，其裸露高度可达70%?80%。磨粒高的突出度既提高了金刚石磨削刃的锋利性，又大大扩展了容屑空间，砂轮不易堵塞，磨削力、磨削比能和磨削温度均有明显下降，使磨粒的利用率和砂轮使用寿命显著提高。然而，现有大磨粒金刚石砂轮由于磨粒突出高度不一致，砂轮圆跳动无法像细磨粒砂轮一样通过后期修整进行控制，无法实现硬脆性的塑性域磨削，磨削后工件表面粗糙度一般Ra值一般在I μ m以上，亚表面损伤层深度在10 μ m以上，因此无法满足精密磨削加工要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决大磨粒金刚石砂轮不能直接用于精密磨削的问题，提出一种，本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是:技术方案一:步骤一、使脉冲激光束与待加工的大磨粒盘状金刚石砂轮工作表面的切面平行，转动大磨粒盘状金刚石砂轮同时沿砂轮工作表面的切面平行移动激光焦点，对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工，控制砂轮回转误差至20微米以内；步骤二、使脉冲激光束垂直于步骤一加工后的金刚石砂轮工作表面，通过组合砂轮的转速与激光焦点的移动速度实现对激光焦点的相对运动轨迹控制在砂轮工作表面上加工出深宽都在10微米-50微米范围内的三维微沟槽矩阵结构；技术方案二:步骤一使脉冲激光束与待加工的大磨粒杯状金刚石砂轮的工作表面平行，转动大磨粒杯状金刚石砂轮同时沿砂轮工作表面纵向移动激光焦点，对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工，控制砂轮回转误差至20微米以内；步骤二、使脉冲激光束垂直于步骤一加工后的金刚石砂轮工作表面，通过组合砂轮的转速与激光焦点的移动速度实现对激光焦点的相对运动轨迹控制在砂轮工作表面上加工出深宽都在10微米-50微米范围内的三维微沟槽矩阵结构。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术突破了传统的硬脆材料加工工序，以短脉冲或超短脉冲激光作为加工工具，以磨粒粒度在90微米-500微米大磨粒电镀或钎焊金刚石砂轮为加工对象，通过对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分的截断加工和随后的微结构化加工，减小砂轮回转误差，改善金刚石磨粒与工件表面的接触作用，使得磨削后工件表面质量得到明显的改善，可获得表面粗糙度Ra值小于0.02 μ m,亚表面损伤层深度在2 μ m以内的精密加工表面。本专利技术一定程度上解决了光学玻璃精密磨削效率低、砂轮更换频繁等一系列难题，实现了基于微结构化大磨粒金刚石砂轮的硬脆材料高效高质量精密加工。本专利技术用于制造微结构化打磨粒金刚石砂轮。本专利技术方法改善现有大磨粒金刚石砂轮的磨削性能，提高其磨削加工精度。【专利附图】【附图说明】图1是平行脉冲激光对大磨粒盘状金刚石砂轮圆周表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工原理不意图；图1a该加工的主视图，图1b该加工的俯视图；图1中:1是脉冲激光头，2是脉冲激光束，3是大磨粒盘状金刚石砂轮；图2是垂直脉冲激光对大磨粒盘状金刚石砂轮圆周表面进行微结构化加工原理示意图；图2a是为结构化加工的主视图，图2b是为结构化加工的俯视图；图2中:1是脉冲激光头，2是脉冲激光束，3是大磨粒盘状金刚石砂轮；图3是平行脉冲激光对大磨粒杯状金刚石砂轮端面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工原理示意图；图3a是该加工的主视图，图3b是该加工的俯视图；图3中:1是脉冲激光头，2是脉冲激光束，4是大磨粒杯状金刚石砂轮图4是垂直脉冲激光对大磨粒杯状金刚石砂轮端面进行微结构化加工原理示意图；图4a是端面微结构化加工的主视图，图4b是端面微结构化加工的俯视图；图4:中I是脉冲激光头，2是脉冲激光束，4是大磨粒杯状金刚石砂轮。【具体实施方式】本专利技术技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。【具体实施方式】一:结合图1图2说明本【具体实施方式】,本实施方式是一种是按照以下步骤实现的:步骤一、调整脉冲激光头I使脉冲激光束2与待加工的大磨粒盘状金刚石砂轮3的工作表面的切面平行，转动大磨粒盘状金刚石砂轮3同时沿砂轮工作表面的切面平行移动激光焦点，对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工，控制砂轮回转误差至20微米以内；步骤二、调整脉冲激光头I使脉冲激光束2垂直于步骤一加工后的金刚石砂轮工作表面，通过控制砂轮与脉冲激光束2的相对运动轨迹，在砂轮工作表面上加工出深宽都在10微米-50微米范围内的三维微沟槽矩阵结构。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一和步骤二中脉冲激光为短脉冲激光或超短脉冲激光，激光脉宽为200纳秒-50飞秒。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一和步骤二中大磨粒金刚石砂轮为磨粒粒度90微米-500微米的电镀或钎焊金刚石砂轮。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一和步骤二中激光焦点移动速度为0.01-lmm/s，砂轮转速为10_300rpm。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中砂轮与激光焦点的相对运动轨迹主要由砂轮转速和激光焦点移动速度控制。其它步骤及参数与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微结构化大磨粒金刚石砂轮的制造方法，其特征在于：所述微结构化大磨粒金刚石砂轮的制造方法是按照以下步骤实现的：步骤一、调整脉冲激光头（1）使脉冲激光束（2）与待加工的大磨粒盘状金刚石砂轮（3）的工作表面的切面平行，转动大磨粒盘状金刚石砂轮（3）同时沿砂轮工作表面的切面平行移动激光焦点，对砂轮工作表面的金刚石磨粒突出部分进行截断加工，控制砂轮回转误差至20微米以内；步骤二、调整脉冲激光头（1）使脉冲激光束（2）垂直于步骤一加工后的金刚石砂轮工作表面，通过控制砂轮与脉冲激光束（2）的相对运动轨迹，在砂轮工作表面上加工出深宽都在10微米?50微米范围内的三维微沟槽矩阵结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兵，赵清亮，潘永成，房小艳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：