一種超硬磨料砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種超硬磨料砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，適用于密實型超硬砂輪的精密高效修整，尤其是金剛石砂輪和CBN砂輪的精密高效修整。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，具有優(yōu)異性能的難加工材料在航空、航天、航海、石油、化工、汽車等工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。對這些難加工材料進(jìn)行高效精密加工已成為當(dāng)今的研宄熱點之一。由于超硬材料的難加工特點，以及對加工精度要求的提高，使得磨削加工，特別是使用超硬磨料砂輪對這些材料進(jìn)行高效精密磨削加工的需求日益增加。在實際磨削過程中，砂輪鈍化會使磨削性能下降，甚至燒傷工件，使表面加工質(zhì)量下降，局限了其在高性能難加工材料的精密加工中的正常使用，要解決這些問題，需要對砂輪及時進(jìn)行修整，但是密實型超硬磨料砂輪本身的結(jié)合強(qiáng)度高、磨粒硬度高，存在修整時間長、修整難度大、修整效率低等特點，特別是對于各種成形砂輪的精確在線修整是國內(nèi)外磨削界面臨的難題。因此，研宄快速高效、高質(zhì)量的砂輪修整技術(shù)成為實現(xiàn)難加工材料精密超精密磨削、高速高效磨削、成形磨削、磨削自動化的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]目前，超硬磨料砂輪常用的修整方法:杯型砂輪修整、點擠壓修整、在線電解修整、電火花砂輪修整、激光砂輪修銳和超聲振動修整等技術(shù)，也有把兩種及以上的修整技術(shù)復(fù)合在一起的，比如電解電火花復(fù)合修整、機(jī)械化學(xué)復(fù)合修整、激光輔助金剛石筆修整等。盡管這些方法在一定程度上改善了磨削質(zhì)量，減少了砂輪的磨損，但隨著實用性、便利性、高效精密加工等要求的提高和超硬磨料砂輪自身高硬度的特點，這些修整方法或因修整工具磨損過快、效率低、修整精度差或修整設(shè)備昂貴等原因，在實際修整過程中存在一定局限性。本實用新型克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超聲激光復(fù)合修整超硬磨料砂輪裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有修整技術(shù)的不足，提供一種簡單可靠、高效、精密的超硬磨料砂輪修整裝置。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種超硬砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于:該裝置由超聲振動修整系統(tǒng)、激光發(fā)射系統(tǒng)和床身組成，還包括主軸箱、砂輪、滑動托盤、支撐板、支架及夾具，其中:所述的激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光發(fā)射器、光纖、激光聚焦頭，所述的超聲振動修整系統(tǒng)包括超聲發(fā)生器、換能器、變幅桿、金剛石修整筆。床身上設(shè)有主軸箱，主軸箱通過主軸與超硬磨料砂輪連接驅(qū)動砂輪旋轉(zhuǎn)，床身上設(shè)有絲杠，滑動托盤可以通過它下部的滾珠與絲杠配合同床身滑動連接，同時滑動托盤上有沿砂輪切向方向布置的軌道，軌道上方的支撐板可以沿軌道作切向運動，支撐板上部有支架和夾具，支架通過螺釘與超聲振動修整系統(tǒng)的凸緣連接，夾具上裝夾激光聚焦頭，激光聚焦頭與超聲振動修整系統(tǒng)可以通過支架高度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整高度，激光聚焦頭與超聲振動修整系統(tǒng)既可以沿砂輪軸向進(jìn)給又可以沿切向微調(diào)工作位置。激光發(fā)射器通過光纖連接帶有聚焦頭固定調(diào)整裝置的激光聚焦頭，工作時聚焦激光束以適當(dāng)?shù)募訜釙r間和能量密度在修整點前方對旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行加熱。變幅桿一端設(shè)有與桿體軸心呈60度的菱形槽，通過螺栓與修整刀具可拆卸連接，另一端有螺孔，通過雙頭螺柱與換能器連，換能器通過導(dǎo)線與超聲波發(fā)生器連接。超聲波發(fā)生器將超聲頻信號傳遞給超聲換能器，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動后傳給變幅桿，變幅桿產(chǎn)生縱向振動的波會在小端開菱形槽處分解，分為縱向振動和彎曲振動，在金剛石修整筆尖處形成復(fù)合橢圓超聲振動進(jìn)行修整，修整筆尖沿著橢圓軌跡向上移動從而脫離砂輪，便于切肩的流出，修整筆完全脫離砂輪后，便會移到下一次開始修整的位置，開始下一輪修整。在修整砂輪的過程中，由于超聲振動和激光輔助加熱復(fù)合作用，砂輪局部材料去除由脆性去除轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄匀コ档颓邢髁?，減少修整筆的磨損，提高修整效率與修整結(jié)果。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型裝配圖；
[0008]圖2是本實用新型超聲振動修整系統(tǒng)示意圖；
[0009]其中:1、床身，2、主軸箱，3、主軸，4、超硬磨料砂輪，5、激光聚焦頭，6、光纖，7、激光發(fā)射器，8、超聲波發(fā)生器，9、超聲換能器，10、變幅桿，11、凸緣，12、菱形槽，13、金剛石修整筆，14、支架，15、支撐板，16、軌道，17、滑動托盤。
【具體實施方式】
[0010]如圖所示，超硬磨料砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置包括床身1，床身I上設(shè)有主軸箱2，主軸3與超硬磨料砂輪4通過卡盤連接，主軸3驅(qū)動超硬磨料砂輪4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。床身I上設(shè)置有絲杠受驅(qū)動可以高速旋轉(zhuǎn)，滑動托盤17下部設(shè)置有滾珠，滑動托盤17通過滾珠絲杠與床身I滑動連接軸向進(jìn)給，同時滑動托盤17上有沿砂輪4切向布置的軌道16，軌道16上方的支撐板15可以沿軌道16作切向運動，支撐板15上部有支架14和夾具，支架14通過螺釘與超聲振動修整系統(tǒng)的凸緣連接，夾具上裝夾激光聚焦頭5，激光聚焦頭5與超聲振動修整系統(tǒng)可以通過支架14高度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整高度，它們既可以沿砂輪4軸向進(jìn)給又可以沿切向微調(diào)工作位置。激光聚焦頭5與金剛石修整筆13的圓周角度設(shè)置為50-70°，軸向距離0.6-2_，激光發(fā)射器7通過光纖6連接帶有聚焦頭固定調(diào)整裝置的激光聚焦頭5，修整時聚焦激光頭5以適當(dāng)?shù)募訜釙r間和能量密度在修整點前方對旋轉(zhuǎn)的超硬磨料砂輪砂輪4進(jìn)行加熱，改善砂輪4表面難加工材料的加工特性。變幅桿10 —端設(shè)有與桿體軸心呈60度的菱形槽12，通過螺栓與修整刀具可拆卸連接，另一端有螺孔，通過雙頭螺柱與換能器9連，換能器9通過導(dǎo)線與超聲波發(fā)生器8連接。修整時超聲波發(fā)生器8將超聲頻信號傳遞給超聲換能器9，經(jīng)換能器9轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動后傳給變幅桿10，變幅桿10產(chǎn)生縱向振動的波會在小端開菱形槽12處分解，分為縱向振動和彎曲振動，在金剛石修整筆13尖處形成復(fù)合橢圓超聲振動進(jìn)行修整，修整筆13完全脫離砂輪后，便會移到下一次開始修整的位置，開始下一輪修整。在激光輔助加熱作用下，金剛石修整筆13的修整模式將從脆性去除變?yōu)樗苄郧邢?，減小切削力，減少修整工具磨損，提高修整效率與修整結(jié)果。
[0011]本實用新型保護(hù)范圍不限于上述實施方式，凡是依據(jù)本實用新型技術(shù)原理所作的技術(shù)變形，均落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超硬磨料砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于該裝置由超聲振動修整系統(tǒng)、激光發(fā)射系統(tǒng)和床身組成，還包括主軸箱、砂輪、滑動托盤、支撐板、支架及夾具，其中: 所述床身上設(shè)有主軸箱，主軸箱通過主軸與砂輪連接，滑動托盤與床身滑動連接，滑動托盤上方布置有軌道，軌道上方的支撐板上設(shè)有支架和夾具，夾具上裝夾激光聚焦頭，支架上連接超聲振動修整系統(tǒng)； 所述的激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光發(fā)射器、光纖、激光聚焦頭，激光發(fā)射器通過光纖連接激光聚焦頭； 所述的超聲振動修整系統(tǒng)包括超聲發(fā)生器、換能器、變幅桿、金剛石修整筆，變幅桿一端與修整刀具連接，另一端與換能器連接，換能器通過導(dǎo)線與超聲波發(fā)生器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于所述變幅桿一端設(shè)有與桿體軸心呈60度的菱形槽，通過螺栓與修整刀具可拆卸連接，另一端有螺孔，通過雙頭螺柱與換能器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于激光發(fā)射器通過光纖連接帶有聚焦頭固定調(diào)整裝置的激光聚焦頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于所述床身上設(shè)置有絲杠，滑動托盤通過其下部的滾珠與絲杠配合，同床身滑動連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于所述滑動托盤上有沿砂輪切向方向布置的軌道，支撐板可以沿軌道作切向運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于所述支撐板上的支架通過螺釘與超聲振動修整系統(tǒng)的凸緣連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于所述的激光聚焦頭與超聲振動修整系統(tǒng)中的金剛石修整筆周向布置成50-70度，軸向間距0.6到2毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，其特征在于所述的激光聚焦頭與超聲振動修整系統(tǒng)可以通過支架高度調(diào)節(jié)裝置調(diào)整高度。
【專利摘要】本實用新型公開一種超硬磨料砂輪超聲激光復(fù)合修整裝置，該裝置由超聲振動修整系統(tǒng)、激光發(fā)射系統(tǒng)和床身組成，激光發(fā)射器通過光纖將能量傳給激光聚焦頭，聚焦激光束以適當(dāng)?shù)募訜釙r間和能量密度在修整點前方對旋轉(zhuǎn)的砂輪加熱，超聲波發(fā)生器將超聲頻信號傳遞給超聲換能器，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動后傳給變幅桿，變幅桿產(chǎn)生縱向振動的波會在小端開菱形槽處分解，分為縱向振動和彎曲振動，在金剛石修整筆尖處形成復(fù)合橢圓超聲振動進(jìn)行修整。由于超聲振動和激光加熱復(fù)合作用，砂輪局部材料去除由脆性去除轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄匀コ?，降低切削力，減少修整筆的磨損，提高修整效率與結(jié)果。
【IPC分類】B24B53-06
【公開號】CN204366734
【申請?zhí)枴緾N201420705937
【發(fā)明人】楊志波, 楊瑞云, 趙波, 高國富, 劉愛菊, 明平美
【申請人】河南理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年11月24日