平顶激光束修整青铜金刚石砂轮试验研究

发布时间：2017-07-16 21:37

  本文关键词：平顶激光束修整青铜金刚石砂轮试验研究

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【摘要】：超硬磨料砂轮具有优良的磨削性能,抗磨损能力强,近年来,随着高强度、高硬度材料在生产工程和科学技术中广泛应用,致使超硬磨料砂轮应用也日益增加。超硬磨料磨具的整形和修锐问题变得日益突出,然而传统的修整方法很难对之进行有效的修整。本文所研究的激光修整法,不仅便于修整金属或树脂结合剂超硬磨料砂轮,而且热影响区小、砂轮修整损耗小、易于实现自动化、修整效率高,具有远大的发展前景。(1)设计并搭建了一套以光纤激光器为修整“刀具”,采用无暗斑匀束元件对光束进行整形的衍射聚焦激光修整系统,并对各个组成部分进行详细介绍。(2)开展了平顶激光束切向整形青铜金刚石砂轮的试验研究,获得对整形精度影响较大的三个可控参数:激光功率密度、激光束扫描速度、砂轮转速。采用优选的工艺参数对磨钝的青铜结合剂金刚石砂轮进行切向整形试验,分析整形前和整形后的表面形貌和圆跳动误差,结果显示,经激光整形后的青铜结合剂金刚石砂轮的轮廓精度较高,基本可以满足粗粒度砂轮的使用要求。对比分析了平顶激光束和高斯激光束整形后砂轮表面形貌、圆跳动误差、整形效率以及金刚石磨粒石墨化程度,结果表明,平顶激光束整形效果与高斯激光束相比整形效率更高。(3)开展了平顶激光束径向修锐青铜金刚石砂轮的试验研究,确定了本课题中平顶激光束径向修锐青铜金刚石砂轮的关键工艺参数:激光平均功率、激光光斑重叠率、激光扫描轨迹线重叠率和扫描次数。采用最佳的激光修锐参数组合对整形后的青铜金刚石砂轮进行修锐试验,结果显示,砂轮表面微观地形地貌良好,磨粒凸出高度合适,容屑空间良好。对比分析了平顶激光束和高斯激光束修锐后砂轮表面形貌及金刚石磨粒石墨化程度,结果表明,平顶激光束的修锐效果略优于高斯激光束。(4)设计了激光修整和机械法修整下青铜金刚石砂轮磨削YG8硬质合试验,通过对磨削工件表面形貌、粗糙度和磨削前后的砂轮表面形貌对比观测,总结得出,采用激光修整的青铜金刚石砂轮具有更优良的磨削性能。
【关键词】：青铜金刚石砂轮 平顶激光束 切向整形 径向修锐 工艺参数优化
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 超硬磨料砂轮简介14-16
• 1.1.1 超硬磨料砂轮的分类和特点14-15
• 1.1.2 青铜金刚石砂轮15-16
• 1.2 青铜结合剂金刚石砂轮的修整16-18
• 1.2.1 传统法修整青铜金刚石砂轮16-17
• 1.2.2 激光修整青铜金刚石砂轮17-18
• 1.3 激光修整超硬磨料砂轮研究进展18-20
• 1.3.1 激光修整超硬磨料砂轮的研究现状18-19
• 1.3.2 现阶段激光修整的不足19-20
• 1.4 本文研究内容及目标20-21
• 第2章 平顶激光束衍射聚焦微修整系统简介21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 平顶激光束加工21-24
• 2.2.1 平顶激光束与高斯激光束21-22
• 2.2.2 平顶激光束微加工原理22-23
• 2.2.3 平顶激光束衍射聚焦微加工系统23-24
• 2.3 光纤激光器24-26
• 2.3.1 光纤激光器的选型24-25
• 2.3.2 光纤激光器的技术参数25-26
• 2.4 光束处理单元26-28
• 2.4.1 光束整形的工作原理26
• 2.4.2 光束处理结构设计26-28
• 2.5 进给系统28-29
• 2.5.1 周向进给28
• 2.5.2 轴向进给28-29
• 2.6 激光器控制单元29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 平顶激光束切向整形青铜金刚石砂轮试验研究31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 试验装置与材料31-33
• 3.2.1 试验装置31-32
• 3.2.2 试验材料32-33
• 3.3 试验参数的选取33-34
• 3.4 平顶激光束切向整形青铜金刚石砂轮试验结果分析34-40
• 3.4.1 激光功率密度对整形效果的影响34-36
• 3.4.2 激光束扫描速度对整形效果的影响36-38
• 3.4.3 砂轮转速对整形效果的影响38-40
• 3.5 平顶激光束切向整形青铜金刚石砂轮参数的优选40-42
• 3.6 平顶激光束和高斯激光束整形效果对比分析42-45
• 3.6.1 砂轮表面形貌分析42
• 3.6.2 砂轮圆跳动误差分析42-44
• 3.6.3 砂轮整形效率分析44-45
• 3.6.4 金刚石磨粒石墨化程度分析45
• 3.7 本章小结45-47
• 第4章 平顶激光束修锐青铜金刚石砂轮试验研究47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 试验装置与材料47-48
• 4.2.1 试验装置47-48
• 4.2.2 试验材料48
• 4.3 试验参数的选取48-50
• 4.4 平顶激光束修锐青铜金刚石砂轮试验研究50-57
• 4.4.1 激光功率密度对修锐效果的影响51-54
• 4.4.2 重叠率对修锐效果的影响54-56
• 4.4.3 扫描次数对修锐效果的影响56-57
• 4.5 平顶激光束和高斯激光束修锐效果对比分析57-60
• 4.5.1 砂轮表面形貌分析57-59
• 4.5.2 砂轮表面金刚石磨粒石墨化程度分析59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 平顶激光束修整青铜金刚石砂轮磨削性能研究61-69
• 5.1 引言61
• 5.2 表面粗糙度概述61-63
• 5.2.1 概念和意义61-62
• 5.2.2 影响磨削表面粗糙度的因素62
• 5.2.3 表面粗糙度的评定参数62-63
• 5.3 磨削试验设计63-65
• 5.3.1 试验材料63
• 5.3.2 试验系统63-65
• 5.3.3 试验参数设计65
• 5.4 工件表面粗糙度和表面微观形貌的研究65-67
• 5.4.1 磨削工件表面粗糙度对比研究66-67
• 5.4.2 磨削工件表面微观形貌对比研究67
• 5.5 磨削前后砂轮表面形貌对比研究67-68
• 5.6 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录76

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本文编号：550664