论文部分内容阅读
青铜金刚石砂轮由于结合剂把持力强,磨粒具有优异的磨削性能,在工程陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用,但是,由于金刚石硬度极高,砂轮的修整非常困难,在一定程度上限制了金刚石砂轮的应用。本文采用试验研究和数值模拟两种手段相结合的方法,对基于材料热效应的声光调Q YAG脉冲激光在线修整青铜金刚石砂轮进行了分析和研究。首先,通过测量脉冲激光的脉宽与激光功率得到激光功率密度值,并在考虑结合剂真实物理属性和磨粒高温石墨化的基础上得到不同试验参数下激光修整与修锐青铜金刚石砂轮的功率密度阈值,通过试验和仿真对阈值结果进行了验证,并确定了适合激光在线修整砂轮的试验参数范围。借助Visual Basic软件建立了针对声光调Q YAG脉冲激光修整与修锐青铜金刚石砂轮试验参数判定的EXE可执行程序,利用此程序可以求出任何试验条件下的脉宽、激光功率、激光功率密度和修整与修锐所需的激光功率密度阈值,并可以判定此试验参数适合的试验类型。其次,运用ANSYS有限元法,建立了三维脉冲激光烧蚀金刚石磨粒的数学模型和传热模型,得到了激光烧蚀金刚石磨粒后的温度分布,研究了激光修整参数对磨粒去除厚度和石墨变质层厚度的影响规律,并在数值仿真的基础上,进一步分析了脉冲激光修整青铜金刚石砂轮的机理。随后,通过分析与计算得到满足激光在线修整砂轮的转速范围为0.42r/s~1.43r/s。借助基于CCD三角测量的激光位移传感器对砂轮表面跳动度进行在线监测,并采用基于ARM嵌入式Linux测控系统控制Q开关,实现了砂轮的激光在线修整,获得了良好的地形地貌,修整后的砂轮圆跳动误差达到20μm,达到良好的修整效果。最后,以YT5硬质合金作为试件,采用正交磨削试验与灰色关联分析相结合的方法通过测量磨削过程中的磨削力和磨削工件的表面粗糙度,研究了激光在线修整砂轮的试验参数对磨削质量的影响程度,并验证了激光在线修整砂轮的可行性与优越性,为激光修整金刚石砂轮试验参数的优化选择提供了指导。