一种超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置，适用于密实型超硬砂轮的精密高效修整，尤其是金刚石砂轮和CBN砂轮的精密高效修整。
【背景技术】
[0002]当前，随着科学技术和工业的发展，具有优异性能的难加工材料在航空、航天、航海、石油、化工、汽车等工业部门得到了广泛的应用。对这些难加工材料进行高效精密加工已成为当今的研宄热点之一。由于超硬材料的难加工特点，以及对加工精度要求的提高，使得磨削加工，特别是使用超硬磨料砂轮对这些材料进行高效精密磨削加工的需求日益增加。在实际磨削过程中，砂轮钝化会使磨削性能下降，甚至烧伤工件，使表面加工质量下降，局限了其在高性能难加工材料的精密加工中的正常使用，要解决这些问题，需要对砂轮及时进行修整，但是密实型超硬磨料砂轮本身的结合强度高、磨粒硬度高，存在修整时间长、修整难度大、修整效率低等特点，特别是对于各种成形砂轮的精确在线修整是国内外磨削界面临的难题。因此，研宄快速高效、高质量的砂轮修整技术成为实现难加工材料精密超精密磨削、高速高效磨削、成形磨削、磨削自动化的关键技术之一。
[0003]目前，超硬磨料砂轮常用的修整方法:杯型砂轮修整、点挤压修整、在线电解修整、电火花砂轮修整、激光砂轮修锐和超声振动修整等技术，也有把两种及以上的修整技术复合在一起的，比如电解电火花复合修整、机械化学复合修整、激光辅助金刚石笔修整等。尽管这些方法在一定程度上改善了磨削质量，减少了砂轮的磨损，但随着实用性、便利性、高效精密加工等要求的提高和超硬磨料砂轮自身高硬度的特点，这些修整方法或因修整工具磨损过快、效率低、修整精度差或修整设备昂贵等原因，在实际修整过程中存在一定局限性。本实用新型克服现有技术的不足，提供一种超声激光复合修整超硬磨料砂轮装置。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有修整技术的不足，提供一种简单可靠、高效、精密的超硬磨料砂轮修整装置。
[0005]本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]一种超硬砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于:该装置由超声振动修整系统、激光发射系统和床身组成，还包括主轴箱、砂轮、滑动托盘、支撑板、支架及夹具，其中:所述的激光发射系统包括激光发射器、光纤、激光聚焦头，所述的超声振动修整系统包括超声发生器、换能器、变幅杆、金刚石修整笔。床身上设有主轴箱，主轴箱通过主轴与超硬磨料砂轮连接驱动砂轮旋转，床身上设有丝杠，滑动托盘可以通过它下部的滚珠与丝杠配合同床身滑动连接，同时滑动托盘上有沿砂轮切向方向布置的轨道，轨道上方的支撑板可以沿轨道作切向运动，支撑板上部有支架和夹具，支架通过螺钉与超声振动修整系统的凸缘连接，夹具上装夹激光聚焦头，激光聚焦头与超声振动修整系统可以通过支架高度调节装置调整高度，激光聚焦头与超声振动修整系统既可以沿砂轮轴向进给又可以沿切向微调工作位置。激光发射器通过光纤连接带有聚焦头固定调整装置的激光聚焦头，工作时聚焦激光束以适当的加热时间和能量密度在修整点前方对旋转的砂轮进行加热。变幅杆一端设有与杆体轴心呈60度的菱形槽，通过螺栓与修整刀具可拆卸连接，另一端有螺孔，通过双头螺柱与换能器连，换能器通过导线与超声波发生器连接。超声波发生器将超声频信号传递给超声换能器，经换能器转换为机械振动后传给变幅杆，变幅杆产生纵向振动的波会在小端开菱形槽处分解，分为纵向振动和弯曲振动，在金刚石修整笔尖处形成复合椭圆超声振动进行修整，修整笔尖沿着椭圆轨迹向上移动从而脱离砂轮，便于切肩的流出，修整笔完全脱离砂轮后，便会移到下一次开始修整的位置，开始下一轮修整。在修整砂轮的过程中，由于超声振动和激光辅助加热复合作用，砂轮局部材料去除由脆性去除转变为塑性去除，降低切削力，减少修整笔的磨损，提高修整效率与修整结果。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型装配图；
[0008]图2是本实用新型超声振动修整系统示意图；
[0009]其中:1、床身，2、主轴箱，3、主轴，4、超硬磨料砂轮，5、激光聚焦头，6、光纤，7、激光发射器，8、超声波发生器，9、超声换能器，10、变幅杆，11、凸缘，12、菱形槽，13、金刚石修整笔，14、支架，15、支撑板，16、轨道，17、滑动托盘。
【具体实施方式】
[0010]如图所示，超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置包括床身1，床身I上设有主轴箱2，主轴3与超硬磨料砂轮4通过卡盘连接，主轴3驱动超硬磨料砂轮4进行旋转。床身I上设置有丝杠受驱动可以高速旋转，滑动托盘17下部设置有滚珠，滑动托盘17通过滚珠丝杠与床身I滑动连接轴向进给，同时滑动托盘17上有沿砂轮4切向布置的轨道16，轨道16上方的支撑板15可以沿轨道16作切向运动，支撑板15上部有支架14和夹具，支架14通过螺钉与超声振动修整系统的凸缘连接，夹具上装夹激光聚焦头5，激光聚焦头5与超声振动修整系统可以通过支架14高度调节装置调整高度，它们既可以沿砂轮4轴向进给又可以沿切向微调工作位置。激光聚焦头5与金刚石修整笔13的圆周角度设置为50-70°，轴向距离0.6-2_，激光发射器7通过光纤6连接带有聚焦头固定调整装置的激光聚焦头5，修整时聚焦激光头5以适当的加热时间和能量密度在修整点前方对旋转的超硬磨料砂轮砂轮4进行加热，改善砂轮4表面难加工材料的加工特性。变幅杆10 —端设有与杆体轴心呈60度的菱形槽12，通过螺栓与修整刀具可拆卸连接，另一端有螺孔，通过双头螺柱与换能器9连，换能器9通过导线与超声波发生器8连接。修整时超声波发生器8将超声频信号传递给超声换能器9，经换能器9转换为机械振动后传给变幅杆10，变幅杆10产生纵向振动的波会在小端开菱形槽12处分解，分为纵向振动和弯曲振动，在金刚石修整笔13尖处形成复合椭圆超声振动进行修整，修整笔13完全脱离砂轮后，便会移到下一次开始修整的位置，开始下一轮修整。在激光辅助加热作用下，金刚石修整笔13的修整模式将从脆性去除变为塑性切削，减小切削力，减少修整工具磨损，提高修整效率与修整结果。
[0011]本实用新型保护范围不限于上述实施方式，凡是依据本实用新型技术原理所作的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于该装置由超声振动修整系统、激光发射系统和床身组成，还包括主轴箱、砂轮、滑动托盘、支撑板、支架及夹具，其中: 所述床身上设有主轴箱，主轴箱通过主轴与砂轮连接，滑动托盘与床身滑动连接，滑动托盘上方布置有轨道，轨道上方的支撑板上设有支架和夹具，夹具上装夹激光聚焦头，支架上连接超声振动修整系统； 所述的激光发射系统包括激光发射器、光纤、激光聚焦头，激光发射器通过光纤连接激光聚焦头； 所述的超声振动修整系统包括超声发生器、换能器、变幅杆、金刚石修整笔，变幅杆一端与修整刀具连接，另一端与换能器连接，换能器通过导线与超声波发生器连接。
2.根据权利要求1所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于所述变幅杆一端设有与杆体轴心呈60度的菱形槽，通过螺栓与修整刀具可拆卸连接，另一端有螺孔，通过双头螺柱与换能器连接。
3.根据权利要求1所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于激光发射器通过光纤连接带有聚焦头固定调整装置的激光聚焦头。
4.根据权利要求1所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于所述床身上设置有丝杠，滑动托盘通过其下部的滚珠与丝杠配合，同床身滑动连接。
5.根据权利要求4所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于所述滑动托盘上有沿砂轮切向方向布置的轨道，支撑板可以沿轨道作切向运动。
6.根据权利要求5所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于所述支撑板上的支架通过螺钉与超声振动修整系统的凸缘连接。
7.根据权利要求6所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于所述的激光聚焦头与超声振动修整系统中的金刚石修整笔周向布置成50-70度，轴向间距0.6到2毫米。
8.根据权利要求7所述的砂轮超声激光复合修整装置，其特征在于所述的激光聚焦头与超声振动修整系统可以通过支架高度调节装置调整高度。
【专利摘要】本实用新型公开一种超硬磨料砂轮超声激光复合修整装置，该装置由超声振动修整系统、激光发射系统和床身组成，激光发射器通过光纤将能量传给激光聚焦头，聚焦激光束以适当的加热时间和能量密度在修整点前方对旋转的砂轮加热，超声波发生器将超声频信号传递给超声换能器，经换能器转换为机械振动后传给变幅杆，变幅杆产生纵向振动的波会在小端开菱形槽处分解，分为纵向振动和弯曲振动，在金刚石修整笔尖处形成复合椭圆超声振动进行修整。由于超声振动和激光加热复合作用，砂轮局部材料去除由脆性去除转变为塑性去除，降低切削力，减少修整笔的磨损，提高修整效率与结果。
【IPC分类】B24B53-06
【公开号】CN204366734
【申请号】CN201420705937
【发明人】杨志波, 杨瑞云, 赵波, 高国富, 刘爱菊, 明平美
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年11月24日