脉冲光纤激光修整青铜金刚石砂轮磨削性能试验研究

发布时间：2017-10-16 23:09

  本文关键词：脉冲光纤激光修整青铜金刚石砂轮磨削性能试验研究

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【摘要】：青铜金刚石砂轮具有优良的磨削性能,由于硬度大而修整困难。激光修整砂轮技术是一种极具发展潜力的先进修整技术。然而,由于激光器的限制、相关研究不够深入、缺乏一套有效的修整效果评价方法,激光修整技术并未能走向真正的工业应用。本文采用脉冲光纤激光器对青铜金刚石砂轮进行了切向、径向修整和磨削试验,通过研究砂轮的磨削性能对激光修整效果进行了评价。搭建了一套由光纤激光器、外光路传输装置、激光器控制器、二维移动平台、普通平面磨床等组成的激光修整系统和磨削试验平台。开展了脉冲光纤激光切向修整青铜金刚石砂轮磨削试验研究。修整后砂轮表面圆跳动达到了15μm左右,整形精度较高,但磨削后砂轮表面形貌和工件表面质量较差,得出结论,脉冲光纤激光切向修整青铜金刚石砂轮只能进行整形,难以进行修锐。在激光切向整形的基础上,开展了脉冲光纤激光径向修锐和磨削试验,研究了不同激光参数(激光平均功率、重叠率和激光循环扫描次数)对砂轮表面形貌和磨削工件表面质量的影响规律。试验得到最佳径向修锐参数为：激光脉冲重叠率r1和扫描轨迹线重叠率r2为70%,平均功率Pm为15W,激光循环扫描次数N为5。同时,试验推理得到磨粒出刃高度是径向修锐效果的实质影响因素,最佳磨粒出刃高度为磨粒粒径的三分之一。选用此优化的参数进行修锐,砂轮获得了良好的地形地貌。开展了磨削对比和耐磨性试验。激光修整砂轮磨削表面质量优于机械法,100#青铜金刚石砂轮磨削表面粗糙度为0.878gm。激光修整砂轮磨削过程中,砂轮的初期磨损主要为脱落磨损和破碎磨损,磨损较快,正常磨损阶段主要是磨耗磨损,磨粒出刃高度变化不大,工件表面质量稳定,磨削比较大,但是磨削后期脱落磨损较严重,工件表面质量较差,磨削比较小。试验结果表明：脉冲光纤激光修整青铜金刚石砂轮具有较好的磨削性能。
【关键词】：激光烧蚀 切向整形 径向修锐 磨削性能 青铜金刚石砂轮 脉冲光纤激光
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG743;TG665
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 青铜金刚石砂轮简介及其修整方法14-15
• 1.1.1 青铜金刚石砂轮简介14
• 1.1.2 青铜金刚石砂轮传统修整方法14-15
• 1.2 激光修整砂轮超硬磨料砂轮15-16
• 1.3 激光修整砂轮效果评价与磨削性能16-17
• 1.4 激光修整超硬磨料砂轮研究现状17-19
• 1.5 本文研究内容19-20
• 第2章 脉冲光纤激光修整与磨削试验平台20-29
• 2.1 脉冲光纤激光砂轮修整系统20-25
• 2.1.1 脉冲光纤激光器选型21-22
• 2.1.2 激光器控制系统设计22-23
• 2.1.3 二维移动平台设计23-24
• 2.1.4 外光路传输装置24-25
• 2.2 脉冲光纤激光砂轮修整与磨削试验条件25-26
• 2.2.1 普通平面磨床25
• 2.2.2 瓦特磨床25-26
• 2.2.3 磨削工件夹具26
• 2.3 主要测试仪器26-28
• 2.3.1 超景深三维显微镜26-27
• 2.3.2 精密粗糙度测试仪27
• 2.3.3 CCD激光位移传感器27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 脉冲光纤激光切向修整青铜金刚石砂轮磨削试验研究29-39
• 3.1 试验原理与方法29
• 3.2 试验材料29-31
• 3.2.1 青铜金刚石砂轮29-30
• 3.2.2 硬质合金30-31
• 3.3 试验参数选取31-33
• 3.4 试验与结果分析33-38
• 3.4.1 激光切向修整试验与砂轮表面圆跳动测量33-35
• 3.4.2 磨削试验与结果分析35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 脉冲光纤激光径向修锐青铜金刚石砂轮与磨削试验研究39-54
• 4.1 试验原理与方法39-41
• 4.2 激光径向修锐重叠率试验41-43
• 4.2.1 试验参数选取41-42
• 4.2.2 不同重叠率对径向修锐效果的影响42-43
• 4.3 激光修锐功率对磨削试验结果影响43-45
• 4.3.1 试验目的与参数选取43-44
• 4.3.2 不同修锐功率磨削试验结果分析44-45
• 4.4 激光循环扫描次数对磨削试验结果影响45-48
• 4.4.1 试验目的与参数选取45-46
• 4.4.2 不同激光循环扫描次数磨削试验结果分析46-48
• 4.5 激光修锐磨粒出刃高度研究48-52
• 4.5.1 试验参数选取48
• 4.5.2 试验与结果分析48-52
• 4.6 光纤激光径向修锐青铜金刚石砂轮试验结果52
• 4.7 本章小结52-54
• 第5章 激光修整砂轮磨削性能评价54-65
• 5.1 激光法与机械法修整砂轮磨削对比试验54-57
• 5.1.1 工件表面粗糙度检测55-56
• 5.1.2 工件表面质量观察56-57
• 5.2 激光修整砂轮耐磨性试验57-63
• 5.2.1 试验方法57-58
• 5.2.2 激光修整砂轮的磨损形式分析58-59
• 5.2.3 激光修整砂轮磨损过程59-61
• 5.2.4 磨损过程磨粒出刃高度变化特征61-62
• 5.2.5 磨削过程中磨削比62
• 5.2.6 磨削过程中工件表面粗糙度62-63
• 5.3 本章小结63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附录A (攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录)71

【参考文献】

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本文编号：1045420