声光调Q YAG脉冲激光修锐和整形青铜金刚石砂轮

采用声光调Q钇铝石榴石(Yttriumaluminumgarnet,YAG)脉冲激光径向辐照,修锐和整形青铜金刚石砂轮。通过建立传热学数学模型和数值计算以及激光单脉冲烧蚀试验,分析了修锐和整形机理,找到了合理的修锐和整形的激光参数与工艺参数。设计和研发了一套在线检测闭环控制激光烧蚀系统,利用该系统控制激光烧蚀过程,进行了青铜金刚石砂轮修整,得到了较高的整形精度和良好的地形地貌,并且实现了一道工序同时整形与修锐。通过磨削对比试验分析了修整效果。

偏转激光切向修整凹形面金刚石倒角砂轮的研究

为了减小凹形面金刚石砂轮的激光修整误差,建立激光遮蔽效应和激光斜面分散效应误差模型,分析了激光切向修整凹形面金刚石砂轮的误差来源,提出了偏转激光修整凹形面成形砂轮法,并通过理论分析和实验验证,探索了修整参数对凹形面砂轮轮廓精度和圆弧半径的影响。结果表明,在1°~1.5°的偏转角范围内,斜边轮廓修整精度为8μm;在合适的偏转角度下,圆弧半径误差小于10μm;在修整凹弧半径为0.2 mm和0.5 mm、补偿半径分别为0.03 mm和0.06 mm时,凹弧半径误差分别缩小0.02 mm和0.03 mm。偏转激光修整法有效地提高了修整精度,减小了修整误差,为凹形面金刚石修整提供了新思路。

声光调QYAG脉冲激光修锐和整形超硬磨料砂轮

超硬磨料砂轮的修整是制约其优良磨削性能发挥的瓶颈 .本文采用声光调QYAG脉冲激光径向辐照砂轮表面 ,利用自己开发的一套在线检测闭环控制系统 ,控制激光脉冲的输出 ,对砂轮表面进行修整 ,达到了理想的整形精度 ,并发现可同时实现修锐 ,使超硬磨料砂轮的激光修锐和整形可合二为一 .通过单脉冲试验研究总结出激光参数和工艺参数对砂轮修整效果的影响特点 .选择优化的参数进行修整 ,获得了较好的修整效果 .

激光修整金刚石砂轮的研究

利用Ｎｄ： ＹＡＧ脉冲固体激光器进行了激光修整青铜和树脂结合剂金刚石砂轮的试验，借助于扫描电镜分析了激光作用后金刚石砂轮表面的微观形貌，探讨了激光修整金刚石砂轮的机理。通过与普通碳化硅砂轮磨削修整法的对比分析和试验，研究了激光修整金刚石砂轮的修整效果。研究结果表明，激光修整的金刚石砂轮表面具有较大的磨粒突出高度和容屑空间和良好的磨削性能。激光修整技术是一种很有前途的新技术。

超硬磨料砂轮的激光修锐技术研究

介绍激光修整超硬磨料砂轮的原理 ,利用 Nd:YAG固体脉冲激光器进行激光修锐青铜结合剂和树脂结合剂超硬磨料砂轮的试验 ,用扫描电镜观察了激光修锐前后砂轮表面的微观形貌 ,对激光作用下砂轮表面不同结合剂材料的去除机理进行分析 ,通过磨削陶瓷试验 ,研究激光修锐的金刚石砂轮的磨削性能 ,并与普通砂轮磨削法修锐的金刚石砂轮进行对比。结果表明 ,采用试验所确定的激光参数可选择性地去除砂轮表面的结合剂材料 ,而不损伤超硬磨粒 ,激光修锐的砂轮可获得较大的容屑空间和磨粒突出高度 。

脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮试验研究

为了寻求超硬磨料砂轮的修锐新方法,采用脉冲光纤激光径向辐照,对青铜结合剂金刚石砂轮进行了修锐试验研究。理论分析了脉冲激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮的基本原理;借助超景深3维显微系统和粗糙度测试仪,获得了脉冲光纤激光烧蚀青铜结合剂轮烧蚀凹坑的表面形貌和深度,总结了激光平均功率、脉冲重复频率和离焦量等参量对烧蚀效果的影响规律;根据试验结果选择最佳工艺参量(P m=20W,f=70kHz,Δ=0.0mm),开展了激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮的试验,并采用超景深3维显微系统对修锐后的砂轮表面形貌进行观测。结果表明,在合理工艺参量下,脉冲光纤激光径向辐照修锐青铜结合剂金刚石砂轮,可获得良好的修锐效果。

辅助侧向吹气法金刚石砂轮激光修锐试验与评价

介绍了辅助侧向吹气法金属结合剂金刚石砂轮的激光修锐试验和简化测力评价方法，计算比较了修锐前后砂轮磨削力、磨削力比和比磨削能，从不同角度说明了辅助侧向吹气法对激光修锐金属结合剂金刚石砂轮的有效性。分析了修锐前后砂轮表面与对应磨削试件表面的微观形貌机理，解释了影响磨削力变化的因素。采用辅助侧向吹气法能够解决金属结合剂砂轮激光修锐中常见的熔化覆盖问题，使砂轮磨削力比同轴吹气法修锐下降5％～7％，激光修锐砂轮的磨削性能得到明显改善。

激光在线修整青铜金刚石砂轮数值仿真与试验

为了研究声光调Q YAG脉冲激光在线修整青铜结合剂金刚石砂轮,采用数值仿真和试验相结合的方法,在考虑金刚石石墨化过程的基础上,通过有限元数值模拟的方法建立了3维单脉冲激光烧蚀金刚石磨粒的数学模型和传热模型,研究了脉冲激光参量(离焦量、脉宽和激光功率)对金刚石磨粒去除厚度的影响规律,为激光修整参量选择提供了指导。结果表明,激光功率、脉宽和离焦量是影响脉冲激光金刚石磨粒去除厚度的最直接的因素,金刚石磨粒去除厚度随着激光功率的增加而变大;随着脉宽的增加而减少;随着离焦量的增加而减少。借助CCD和激光三角位移测量仪对砂轮表面跳动进行在线监测、采用闭环控制系统控制Q开关,实现了砂轮的在线修整,获得了良好的地形地貌,降低了砂轮圆跳动度误差,达到良好的修整效果。

砂轮激光修整设备及参量选择的研究

为了选择合适的激光设备及参量,以便提高激光修整砂轮效率和精度,采用300W氙灯抽运YAG普通脉冲激光器、80W声光调Q YAG脉冲激光器对青铜金刚石砂轮进行了单脉冲和连续脉冲烧蚀试验,借助于显微镜分析了激光作用后砂轮表面的微观形貌,并通过理论推导,得出一组公式,在考虑砂轮修整精度和效率的前提下,有效地缩小激光器及参量的选择范围,有助于针对不同的砂轮选择更为合适的激光参量进行更有效的修整。结果表明,声光调Q YAG脉冲激光器比氙灯抽运普通YAG脉冲激光器单脉冲能量小、脉冲频率高、脉宽窄、峰值功率高,更适合用于砂轮的高精度、高效率修整。

青铜结合剂金刚石砂轮激光修锐试验研究

用YAG脉冲激光对青铜结合剂金刚石砂轮进行修锐试验研究,为改善激光修锐效果,提出辅助交叉吹气的方法,实验研究了激光功率密度和离焦量对结合剂去除效果的影响.对修锐后的砂轮表面形貌显微观察表明,辅助交叉吹气方法有助于磨粒的暴露,有明显的修锐效果.同时,对修锐砂轮的磨削力测量结果表明,修锐后法向磨削力比修锐前下降10%～15%,切向下降5%～7%,比单独同轴吹气下降3%～5%,提高了砂轮的磨削性能.该结果为金属结合剂超硬磨料砂轮的激光修锐应用提供了理论与试验依据.

单层钎焊金刚石砂轮的精密修整及效果评价

单层钎焊金刚石砂轮作为一种新型的磨削工具,具有磨粒固结强度高、磨粒出露大、容屑空间大等优点,比较适合高效率大切深的强力磨削,然而这种工具对高性能的脆性材料的精密磨削却比较困难。本文通过两种精密的修整工艺,使得加工表面质量大大提高。通过观察砂轮磨粒形态的变化可知,磨粒在修整过程中存在有磨损钝化、破碎、表面粘附等现象;通过对砂轮轮廓的激光测量可知,砂轮的磨粒等高性在修整过程中是明显改善的。通过修整磨粒粒径300μm的钎焊砂轮磨削氧化锆的表面粗糙度达到了Ra0.2μm。

纳秒激光修整粗粒度金刚石砂轮及其磨削性能研究

利用脉冲光纤激光对粗粒度青铜金刚石砂轮进行切向整形与径向修锐,并用修整后的砂轮磨削硬质合金工件,对不同磨削阶段的砂轮磨损形式和磨削比、工件表面粗糙度进行研究。结果表明:经激光整形后,砂轮圆跳动和平行度误差分别由83.1、324.6μm下降至6.8、3.8μm;与用碳化硅砂轮修整相比,经激光修整后砂轮表面磨粒的脱落更少、等高性更好、出刃高度更合适;当累计磨削深度达到10、20、30 mm时,砂轮磨损形式为磨粒磨耗和脱落磨损、以磨粒磨耗磨损为主并伴有磨粒脱落和结合剂磨耗磨损、磨粒脱落和磨耗以及结合剂磨耗磨损,砂轮磨削比约为205.4、405.1、96.0,工件表面粗糙度为0.314、0.337、0.454μm。

激光与电火花复合修整粗粒度弧形金刚石砂轮试验研究

因受到激光高斯光束特性的影响,辐照在砂轮表面上的光斑大小和激光能量都跟随修整路径变化,难以实现高精度的弧形金刚石砂轮的修整,为此,提出采用激光粗修整和电火花精修整的复合修整方法。先用激光修整高效去除多余磨料层来得到弧形轮廓,再用一高精度弧形电极匹配该轮廓进行电火花修整,得到较高精度的弧形砂轮。在粒度为120的金刚石砂轮上试验修整半径为13 mm的弧形轮廓,最终修整出的弧形轮廓半径为13.006 mm,轮廓误差PV值为10.90μm。最后,通过磨削氧化铝陶瓷验证了砂轮修整效果。检测磨削工件的弧形轮廓拟合半径为13.012 mm,轮廓误差PV值为11.33μm。

激光修整金刚石砂轮研究进展

金刚石砂轮在磨削领域起着举足轻重的作用。对于失效金刚石砂轮的止损,合理地选择金刚石砂轮修整方法成为一大难题。激光修整技术集光、电、热、机械等多种方法于一体,能有效实现金刚石砂轮的修整,受到国内外学者的广泛关注。综合阐述了激光修整金刚石砂轮的基本原理,分析了激光修整技术研究现状,并展望了未来激光修整金刚石砂轮的发展前景。

金属结合剂金刚石砂轮表面微槽的激光修整技术

针对金属结合剂金刚石砂轮表面微槽修整困难的问题,采用红外纳秒激光器开展修整试验,探究激光功率、脉冲重复频率、激光烧蚀时间等因素对其材料去除的影响规律,并对U型和V型2种砂轮微槽提出梯度步进激光修整工艺。结果表明:修整后的砂轮微槽实际轮廓与设计轮廓对比,其顶部和底部实际宽度相对误差的绝对值最大为4.4%,实际深度相对误差的绝对值最大为9.6%。用修整后的砂轮V型微槽对直径为4英寸(10.16 cm)的蓝宝石晶圆边缘进行倒角,晶圆锐利的边缘被修整成规则形状,边缘轮廓对称度良好,且与激光修整后砂轮表面的微槽轮廓一致,验证了金属结合剂金刚石砂轮表面微槽激光成型修整的可行性。

皮秒激光切向修整青铜结合剂金刚石砂轮的影响因素研究

青铜结合剂金刚石砂轮因为其优异的磨削性能和较强的耐磨性被广泛应用于硬脆材料的磨削。为改善砂轮的磨削性能,本研究提出了青铜结合剂金刚石砂轮的皮秒激光修整研究,对粗粒度(100#)的青铜结合剂金刚石砂轮进行了激光切向整形。通过理论计算获得了脉宽为10 ps的激光烧蚀去除青铜结合剂及金刚石磨粒的功率密度阈值。研究了激光功率密度、激光扫描速度、砂轮转速和偏置距离对激光修整质量的影响,通过修整后砂轮表面粗糙度、磨粒突出高度和磨粒后角角度评价砂轮修整效果。结果表明当激光功率密度I_(40W)=2.60×10^(11)W/cm^(2)、激光扫描速度v=360 mm/min、砂轮转速n=9 000 r/min、激光偏置距离a=0.5 mm时,可以获得表面粗糙度较低、磨粒形态更好的金刚石砂轮表面。本研究采用的超快脉冲激光具有极高的峰值功率和极短的脉冲宽度,几乎可以对任何材料进行加工,且具有热效应小和加工精度高等独特优势,有望实现更高精度的砂轮修整。

激光修整青铜金刚石砂轮精度研究

基于三角测量在线检测闭环控制烧蚀系统,以声光调Q YAG脉冲激光径向辐照方式进行青铜金刚石砂轮修整。根据砂轮表面的漫反射和成像情况,选取柱面透镜作为接收透镜,改进设计一套比较完善的接收光路系统,对此激光烧蚀系统进行了标定。依照标定结果调整电路,选取合理的激光和工艺参数进行砂轮修整试验。试验结果表明,经激光修整后砂轮精度有了明显的提高。在此基础上研究了激光-机械复合精密修整技术,即青铜金刚石砂轮通过激光修整后,再辅以机械法整形。该方法使修整精度进一步得到提高,同时使砂轮表面地形地貌得到了改善。

脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮

以青铜金刚石砂轮为试验对象,采用短脉冲光纤激光器,对金刚石砂轮的修锐进行了系统研究。理论分析了脉冲激光修锐青铜金刚石砂轮的机理,试验研究了多脉冲激光烧蚀青铜轮的情况,借助超景深三维显微系统对烧蚀凹坑的微观形貌进行检测,总结了激光参数对烧蚀效果的影响规律。根据烧蚀试验结果选择最佳工艺参数,开展了激光修锐青铜金刚石砂轮的试验,并采用光学显微镜和磨削对比试验分别对修锐后的砂轮形貌进行了观测和评估。

脉冲激光修整青铜金刚石砂轮温度场的模拟与试验

基于激光与物质的相互作用,针对声光调QYAG脉冲激光修整青铜金刚石砂轮开展研究。建立了单脉冲激光烧蚀青铜和金刚石温度场的有限元模型,模拟了不同激光功率密度作用下青铜和金刚石的温度分布。借助温度场云图得到了可供修整试验参考的激光参数：适用于修锐的脉冲激光功率密度范围为1.66×107~7.5×107W/cm2;适用于整形的脉冲激光功率密度范围为9.95×107~3.52×108W/cm2,并从中选取典型参数进行修整试验,获得了良好的砂轮表面形貌。在仿真和试验的基础上,进一步分析了脉冲激光修整青铜金刚石砂轮的机理。

脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮相爆炸研究

提出脉冲激光修锐青铜结合剂砂轮过程中存在相爆炸现象,分析了相爆炸对激光修锐产生的不利影响,并对相爆炸进行理论研究,为激光修锐青铜金刚石砂轮提供理论指导。开展相关实验,研究相爆炸发生时的激光工艺参数范围,采用高速相机对激光修锐过程的相爆炸进行观测,并采用超景深三维显微系统观察修锐后青铜金刚石砂轮地形地貌与青铜轮表面质量,得出激光修锐青铜结合剂砂轮要避免相爆炸发生,使得磨粒突出结合剂周边有容屑空间。优化相关条件下激光修锐青铜金刚石的工艺参数,并获得较理想的修锐效果。