[发明专利]一种带有双切向液柱流的砂轮激光修整装置及其修整方法

权利要求书

1.一种带有双切向液柱流的砂轮激光修整装置，包括计算机控制设备（4），控制操作平台（5），光纤激光器（6），激光烧蚀头（7），三维移动平台（8），超硬磨料砂轮（9），磨床（10），下切向细水管（11），下切向液柱压力控制器（12），右切向细水管（13），激光束（14），下切向液柱流（15），右切向液柱流（16），右切向液柱压力控制器（17），聚焦透镜（18），其特征在于：

超硬磨料砂轮（9）安装在可控磨床（10）上，通过磨床（10）带动砂轮转动，激光烧蚀头（7）固定在三维移动平台（8）上，按径向方向水平放在砂轮左边，聚焦透镜安放在激光烧蚀头（7）与超硬磨料砂轮（9）之间，三维移动平台（8）由计算机控制设备（4）控制，可在X、Y、Z的三维方向移动，激光烧蚀头（7）固定后由三维移动平台控制（8），控制操作平台（5）可以控制光纤激光器（6）的功率密度和脉冲频率，从而对砂轮分别进行轴向和径向烧蚀，双切向细水管分别对准超硬磨料砂轮（9）的下切向和右切向，由液柱压力控制器控制出液液柱压力，液柱流冲击超硬磨料砂轮（9）表面；

在修整过程中，通过液柱压力控制器分别控制双切向液柱流的液柱压力，其中，下切向液柱流（16）形成液膜，右切向液柱流（15）用于快速冷却，通过下切向液柱压力控制器控制冲击压力小于右切向液柱压力控制器控制冲击压力。

2.根据权利要求1所述双切向液柱流装置及利用该装置对砂轮进行激光修整，其特征在于：光纤激光器（6）是纳秒脉冲激光器，峰值功率达到10⁸/cm²以上。

3.采用权利要求1所述的砂轮激光修整装置对砂轮进行修整的方法，其特征在于：

步骤1、修整前，首先通过进水压力控制器，控制液柱压力，液柱冲击在砂轮表面对超硬磨料砂轮进行双切向液柱冲击；

该步骤中，双切向液柱冲击砂轮表面，下切向形成液膜，通过下切向液柱压力控制器控制冲击压力大小为0.1-0.2MPa，右切向用于快速冷却，右切向液柱压力控制器控制冲击压力大小为0.5-0.8MPa，在同时双切向液柱流冲击下，对砂轮进行全程冲击修整；

步骤2、调整磨床的转速带动砂轮转动，砂轮安放在磨床上面匀速转动；

该步骤中调节磨床的转速，使得砂轮的表面线速度为400r/min；

步骤3、计算机控制设备控制光纤激光器输出能量功率密度，激光烧蚀头发出激光；

该步骤中所选择光纤激光器的输出平均功率为30W；重复频率为80kHz；脉冲重叠率31.12%；轨迹线重叠率52%；

步骤4、调节控制进液压力控制器，控制双切向液柱流出液冲击压力，液柱冲击砂轮表面；

步骤5、调整光纤激光器的输出平均功率和重复频率；

该步骤中所选择光纤激光器的输出平均功率为25W；重复频率为50kHz；脉冲重叠率31.12%；轨迹线重叠率52%；通过调节小的激光功率对砂轮进行精修整；

步骤6、调整磨床的转速，调节超硬磨料砂轮表面的线速度；

该步骤中调节磨床的转速，使得砂轮的表面线速度为250r/min；

步骤7、调节三维移动平台轴向移动速度，激光烧蚀头的轴向进给速度；

该步骤中调节三维平台的速度，使得光纤激光器的轴向速度f=0.076mm/s；

步骤8、反复进行、步骤3-7，直到满足修整精度和表面质量要求。