光纤激光修锐青铜金刚石砂轮与磨削特性试验研究

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青铜金刚石砂轮具有异常优良的磨削性能,在难加工材料的磨削、成型磨削、精密超精密磨削、高速高效磨削和磨削自动化中有着广泛的应用前景。但是对其进行精密的整形和修锐却非常困难,从而严重影响了青铜金刚石砂轮优良磨削性能的充分发挥和进一步推广应用。激光修锐超硬磨料砂轮基于激光对材料的烧蚀作用机理,是一种很有前景的修锐方法。本文采用脉冲光纤激光器对青铜金刚石砂轮进行修锐试验研究。首先,根据试验需求选购了一台脉冲掺镱光纤激光器,并对其平均输出功率、聚焦光斑、脉冲宽度等性能参数进行了测试,为修锐试验的定量分析奠定基础。然后,开展了单脉冲光纤激光烧蚀青铜结合剂、金刚石磨粒以及多脉冲激光烧蚀金刚石磨粒试验,得到了不同激光参数条件下,青铜结合剂的烧蚀凹坑深度以及金刚石磨粒的表面形貌,验证了脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮的可行性和优越性,即既能精密有效的去除青铜结合剂,又达到不损伤金刚石磨粒的目的。其次,以青铜结合剂轮代替青铜金刚石砂轮,开展了脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮工艺试验研究,获得了激光修锐青铜金刚石砂轮优化的激光参数和工艺参数组合。并采用优化的激光参数(平均功率20W、脉冲重复频率70kHz、离焦量为0mm)和工艺参数(砂轮转速203r/min、进给速度0.09mm/s、侧吹空气压力0.6MPa)组合,获得了良好的砂轮表面地形地貌。最后,开展了激光修锐的青铜金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷试验,并与电火花修锐的砂轮进行对比。通过观测磨削力和磨削力比、磨削后工件表面粗糙度和表面微观形貌、磨削前后砂轮表面形貌对修锐效果进行了评价。试验结果表明,采用脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮可获得良好的修锐效果和磨削性能。
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