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激光修銳樹(shù)脂結合劑砂輪的試驗研究

作者： 時(shí)間：2013-05-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
1 概述

樹(shù)脂結合劑砂輪為密實(shí)型砂輪，這種砂輪在整形后，磨粒之間還填充著(zhù)大量結合劑，沒(méi)有足夠的容屑空間，磨粒裸露高度不足，因此必須再進(jìn)行修銳。

樹(shù)脂結合劑砂輪的激光修銳是最近發(fā)展起來(lái)的一種新的修銳方法。因為磨粒和結合劑材料的熱物理參數相差很大(樹(shù)脂熔點(diǎn)約為200℃，SiC磨料熔點(diǎn)約為2000℃)，所以在激光作用下，可使結合劑熔蝕和汽化而磨?；静皇苡绊?，從而達到修銳的目的，并且可以通過(guò)調節激光修銳的工藝參數對修銳效果進(jìn)行精確的控制。

為了評價(jià)樹(shù)脂結合劑砂輪激光修銳的效果，必須對砂輪修銳前后的表面形貌進(jìn)行精確測量。對砂輪表面形貌的測量有很多方法，近年來(lái)，新的三維曲面測量方法得到發(fā)展，其中三維掃描方法在砂輪表面形貌的測量中得到應用。這類(lèi)方法可以快速精確地復現砂輪表面完整的三維形貌。

2 試驗原理及條件

本文在砂輪表面形貌測量試驗中將采用激光三維掃描方法。測量系統為Replica500高速激光三維掃描系統，采用激光三角法對三維形貌進(jìn)行測量，測量重復精度達到0.05mm。測量原理如圖1(a)所示:激光器LA輸出的激光照射在物體表面上并產(chǎn)生漫反射，其漫反射光通過(guò)透鏡組L1聚焦到PSD(位置敏感器件)上，激光器，透鏡組和PSD器件組成掃描頭，當掃描頭沿x軸方向移動(dòng)時(shí)，三維表面上反光點(diǎn)的位置在z軸方向不斷變化，光點(diǎn)在PSD器件上所成的像的位置相應發(fā)生變化，其位置值經(jīng)模數轉換后送入計算機，并可通過(guò)三角關(guān)系計算得出表面測量點(diǎn)處的z方向高度值。

佳工機電網(wǎng)
圖1 激光三角法測量原理

在Replica500系統上采用光刀而非光點(diǎn)進(jìn)行測量。激光器發(fā)出的激光光幕與y-z平面平行，照射在被測物體表面形成具有一定寬度的光刀，光刀的寬度應保證其在PSD上的像的寬度不超過(guò)PSD的最小分辨距離，否則將會(huì )影響測量精度，本文試驗中取光刀寬度為200μm。如圖1(b)所示，光刀與y軸平行，這樣一次就可以得到一條y軸方向直線(xiàn)上的z值變化。通過(guò)光刀沿x方向的掃描，就可以得出整個(gè)表面的完整的三維形貌。

砂輪激光修銳采用電子工業(yè)部第十一研究所研制的脈沖YAG激光加工機，激光加工機由固定激光器和X-Y移動(dòng)工作臺組成。激光器的功率、脈寬和頻率均可調，其主要技術(shù)指標如下：脈沖頻率，1,5,10,20,50Hz分檔可調；脈沖寬度，0.3ms，0.5ms，2ms，4ms四檔任選；燈電壓：300～1150V連續可調；當脈寬小于0.5ms時(shí)，燈電壓可達1300V；最大輸出功率6kW；激光脈沖頻率變動(dòng)范圍受脈寬限制，如下表所示：

表1 激光脈沖頻率和脈寬關(guān)系

脈寬ms0.30.524
頻率Hz50402010

X-Y工作臺由步進(jìn)電機驅動(dòng)，步距為6.25μm，工作臺最高限速為8mm/s。
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