调Q YAG激光修整青铜CBN砂轮精度及磨削性能研究

摘要

青铜CBN砂轮具有优良的磨削性能，在精密、超精密磨削，难加工材料成型、高效磨削和磨削自动化中有广泛的应用前景。但由于CBN硬度仅次于金刚石，采用传统的基于力的修整方法修整青铜CBN砂轮很难达到使用要求，严重影响了青铜CBN砂轮优良磨削性能的充分发挥。激光修整技术在修整超硬磨料砂轮方面有其独特的优势，被广泛认为是一种非常有发展前途的方法。
　　 本文通过典型的试验及理论推导，总结出了一种在保证砂轮修整精度和效率的前提下，针对不同砂轮的修整，可有效的缩小激光设备及参数的选择范围的方法。
　　 采用自制200W声光调Q Nd：YAG激光器，并结合机械修整方法，对青铜CBN砂轮进行了复合修整试验研究。经过高功率、大脉冲能量激光粗修，碳化硅滚轮粗修，最后用低功率、小脉冲能量激光精修的方法，将青铜CBN砂轮表而跳动量由400μm修整到28μm。并用体视显微镜对砂轮表面形貌进行了观察，通过铝片刮擦试验和磨削力试验对砂轮的磨削性能进行了研究。结果表明：经上述方法修整过的砂轮，其修整几何精度高、表面形貌良好、磨粒凸出高且分布均匀、磨削性能优良。在修整精度、效率、磨削性能各方面均优于机械法修整的砂轮。
　　 采用自制200W声光调Q Nd：YAG激光器对青铜CBN砂轮进行了变角度入射烧蚀试验，研究了激光入射角度对砂轮修整效率的影响。结果表明：当入射角度为30°到40°时，修整效率最高。
　　 采用自制200W声光调Q Nd：YAG激光器，在入射角为30°的情况下，对青铜CBN砂轮进行了修整试验，并对砂轮表面形貌进行了显微观察。其表面形貌良好，与激光垂直入射修整结果的不同点在于：磨粒背光面存在“山坡”状结合剂突起，并粘附在磨粒表面。经分析，这将增强结合剂对磨粒的把持力，提高砂轮的磨削性能。