專利名稱：砂輪修磨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及精密工具砂輪技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種砂輪修磨機(jī)。
背景技術(shù)：
在一些精密工具加工技術(shù)領(lǐng)域，如微型刀具的加工所需的砂輪，其所需要用到的砂輪的形狀的精度非常高，現(xiàn)在常用的砂輪修整方法如圖I中所示，是由非常有經(jīng)驗(yàn)的人員手動(dòng)控制機(jī)床，用粗粒度的副砂輪I (如碳化硅砂輪)，去與要修整的細(xì)顆粒砂輪20磨削，磨掉圖中虛線陰影所示的不需要的部分27，留下的部分形成所需要的預(yù)定曲面形貌(如圖2所示為預(yù)定曲面形貌的截面輪廓)。由于精密度要求很高，在手動(dòng)修整的同時(shí)，還需要使用投影或攝像設(shè)備對(duì)其修整形貌進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。該方法的缺點(diǎn)如下I、多次修整不具有一致性，即每次修整都是一個(gè)單獨(dú)的形貌，修整不可復(fù)制砂輪需要的形貌是一個(gè)精確的形貌，稍有一點(diǎn)形貌欠缺，都會(huì)導(dǎo)致磨削出來的刀具不合格。而目前修整過程是人工執(zhí)行，即砂輪對(duì)應(yīng)部位修磨掉多少是人工監(jiān)測控制，由于該形貌是無規(guī)律的曲線截面，就需要每一個(gè)點(diǎn)都需要給予精確的修磨值，保證最終完整的形貌符合要求。而由于實(shí)際修磨中，每個(gè)修磨人員對(duì)每一點(diǎn)修磨控制的差異，造成了每個(gè)人或者每次修磨，修整出來的砂輪都不一樣，這使得刀具產(chǎn)品也不一樣，批量產(chǎn)品的一致性就比較差。2、難于達(dá)到精度要求，需要多次修補(bǔ)精確控制精密刀具如PCB微鉆的直徑很小，一般在O. 05mm至3. 175mm，如圖2所示，對(duì)于一般的微型鉆頭來說，其上面所開的槽的擬合直徑2*R1約為微鉆直徑的1/3，于是所需砂輪邊緣處的精確曲面形貌部分的截面輪廓的擬合圓直徑也是鉆徑的1/3，2*R1約O. 02mm至I. Omm,目前鉆徑主要集中在O. 15mm O. 3mm,則2*R1主要集中在O. 06mm至O. Imm,這是整個(gè)圖形外徑，要將圖形精確化，其控制精度至少需要在1/10圖形外徑級(jí)別，即精度控制在0.005_。而對(duì)于這種級(jí)別，要用機(jī)械的粗砂輪磨削細(xì)砂輪的方式作到，就會(huì)非常困難。即使是非常有經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行操作，也很難準(zhǔn)確修整到這種精度，在實(shí)際生產(chǎn)中，這種修磨是處于模糊精度控制狀態(tài)。3、不可程序化如果每次將砂輪修整為一個(gè)簡單圖形，比如平面，在這個(gè)基礎(chǔ)上，確定能達(dá)到修整出一個(gè)合格砂輪所需的整個(gè)過程步驟，記錄后，再次修整時(shí)，采取相同的步驟，即先確定平面，之后在用與上次完全相同的過程進(jìn)行修整，理論上就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)制效果。這個(gè)過程可以在程控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)編程后自動(dòng)進(jìn)行整個(gè)過程。但對(duì)于精密刀具所需砂輪來說，這種方法不可行，因?yàn)榇稚拜啽旧硪矔?huì)被磨削，修整的過程實(shí)際上是兩個(gè)砂輪互相被磨削的過程，經(jīng)過一個(gè)修整時(shí)間，粗粒度的副砂輪I被磨損了多少是每次都不同的，這就使得程序中相應(yīng)的 某一步驟的磨削進(jìn)刀量發(fā)生改變，導(dǎo)致最終成型不是目標(biāo)形貌，不可以實(shí)現(xiàn)復(fù)制效果。4、拆裝復(fù)雜[0011]由于現(xiàn)有的砂輪修磨機(jī)體積較大，不宜在機(jī)床上直接對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，需要將機(jī)床上的砂輪取下再到砂輪修磨機(jī)上進(jìn)行修磨，較為麻煩。而且，對(duì)于一些型號(hào)的機(jī)床，砂輪的主軸不能同砂輪一起卸下，將修磨后的砂輪再裝到機(jī)床上進(jìn)行修磨還需要對(duì)砂輪進(jìn)行高裝夾精度的二次定位，以保證砂輪的同軸度，否則會(huì)引起加工精度的明顯下降。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種精度高、效率高的修砂輪的砂輪修磨機(jī)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種砂輪修磨機(jī)，包括發(fā)射激光的激光器以及控制激光束的焦點(diǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的軌跡的控制器。優(yōu)選的，所述砂輪修磨機(jī)還包括一用于校準(zhǔn)激光束與砂輪相對(duì)位置的校準(zhǔn)裝置。對(duì)于直接使用砂輪修磨機(jī)對(duì)機(jī)床上的砂輪修磨的方式來說，提供一個(gè)位置校準(zhǔn)裝置，使激光束的位置處于最佳的切削位置，從而有利于提供加工的精度和效率。 優(yōu)選的，所述控制器包括用于控制所述激光束的方向與所述砂輪的目標(biāo)表面相切的光路控制裝置。光路控制裝置可以有效的控制激光束的焦點(diǎn)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，達(dá)到精確的加工目的。優(yōu)選的，所述光路控制裝置包括用于反射激光束使激光束入射到砂輪的待加工表面上的掃描振鏡，所述激光束在掃描振鏡上的反射點(diǎn)處于所述砂輪中心所在的回轉(zhuǎn)平面上。利用掃描振鏡控制激光束焦點(diǎn)的移動(dòng)，該方式較為簡單，同時(shí)，掃描振鏡由于離砂輪較遠(yuǎn)，不會(huì)激光束偏離角度不大，不影響加工的精度。優(yōu)選的，所述光路控制裝置包括用于控制激光器在X方向上移動(dòng)的X軸以及控制激光器在Y方向上移動(dòng)的Y軸，所述激光器在XY平面上移動(dòng)，所述XY平面與砂輪的回轉(zhuǎn)平面垂直，所述激光器發(fā)出的激光束的入射方向與所述砂輪的回轉(zhuǎn)平面平行。通過X軸、Y軸可以精確的控制激光器的位置，從而可以精確的控制激光束的入射點(diǎn)，并且使激光束始終平行于砂輪的回轉(zhuǎn)平面。優(yōu)選的，所述控制器還包括用于接收輸入的軌跡圖形的軌跡圖形輸入模塊以及用于將軌跡圖形轉(zhuǎn)換為控制器的控制信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊。可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，并且實(shí)現(xiàn)精確曲面輪廓的加工。優(yōu)選的，還包括一用于驅(qū)動(dòng)砂輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸及固定砂輪的夾持機(jī)構(gòu)?？梢栽谏拜喰弈C(jī)上直接進(jìn)行砂輪的加工。優(yōu)選的，還包括一用于對(duì)待修砂輪進(jìn)行粗磨的粗砂輪。提高修磨效率。優(yōu)選的，所述激光器為紅外激光器。紅外光容易實(shí)施，成本低。優(yōu)選的，所述激光器為紫外激光器。紫外光的切削效果較好。本實(shí)用新型由于利用配置有激光器的砂輪修磨機(jī)對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，進(jìn)而可以通過設(shè)置在砂輪修磨機(jī)上的控制器精確的控制激光束的切削軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪進(jìn)行精確的修磨，可以準(zhǔn)確獲得所需砂輪磨削部分的曲面，避免了人工修磨造成的誤差，對(duì)于一些用于加工精密刀具如PCB微鉆的砂輪來說，砂輪所需要的曲面加工精度能夠通過精確控制激光束切削軌跡，以及激光束的進(jìn)給速度等方式，獲得精確的曲面形狀，提高砂輪邊緣處曲面的精度和質(zhì)量；同時(shí)，激光焦點(diǎn)所到之處均可以確保砂輪被切削掉，而激光束本身不會(huì)被破壞，不會(huì)使得激光切削軌跡缺失，使得在修磨過程中，激光對(duì)砂輪的切削量不會(huì)產(chǎn)生誤差，也就是說，切削的誤差也將會(huì)降到更低，進(jìn)一步提高了砂輪的修磨精度，對(duì)于同一種規(guī)格的砂輪，可以通過程序化的方式，實(shí)現(xiàn)批量的修磨，多個(gè)砂輪之間保持極好的一致性；另外，可以將砂輪修磨機(jī)直接在機(jī)床上對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，避免了砂輪二次裝夾造成的定位誤差，從而提高機(jī)床加工微型刀具的精度。本實(shí)用新型中，激光修磨砂輪的方式速度較快，提高了修磨砂輪的工作效率，同時(shí)，節(jié)省了人工修磨的成本。

圖I是現(xiàn)有修磨砂輪的方式示意圖，圖2是砂輪所要修磨的部分及預(yù)定曲面的形狀， 圖3是砂輪所要修磨的預(yù)定曲面的截面輪廓，圖4是加工回轉(zhuǎn)體的方式示意圖，圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例激光修磨砂輪的示意圖，圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例激光修磨砂輪的示意圖，圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例激光修磨砂輪的示意圖，圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中激光修磨砂輪的一種激光焦點(diǎn)軌跡圖形，圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例中激光修磨砂輪的第二種激光焦點(diǎn)軌跡圖形，圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例中激光修磨砂輪的第三種激光焦點(diǎn)軌跡圖形，圖11是本實(shí)用新型另一種實(shí)施方式激光修磨砂輪的示意圖。其中1、副砂輪，7、切削平面，10、激光束，11、激光器、12、掃描振鏡，13、聚焦透鏡，20、砂輪、21、輪廓，22、預(yù)定軌跡，24、目標(biāo)表面，25、待加工表面，27、待削部分，30、控制器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種砂輪修磨機(jī)，同時(shí)提供激光修磨砂輪的方法以及，所述砂輪修磨機(jī)包括包括發(fā)射激光的激光器以及控制激光束的焦點(diǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的軌跡的控制器；所述包括步驟采用激光對(duì)待修砂輪上需要修去的部分進(jìn)行切削，以在砂輪上形成預(yù)定曲面。本實(shí)用新型由于利用配置有激光器的砂輪修磨機(jī)對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，進(jìn)而可以通過設(shè)置在砂輪修磨機(jī)上的控制器精確的控制激光束的切削軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪進(jìn)行精確的修磨，可以準(zhǔn)確獲得所需砂輪磨削部分的曲面，避免了人工修磨造成的誤差，對(duì)于一些用于加工精密刀具如PCB微鉆的砂輪來說，砂輪所需要的曲面加工精度能夠通過精確控制激光束切削軌跡，以及激光束的進(jìn)給速度等方式，獲得精確的曲面形狀，提高砂輪邊緣處曲面的精度和質(zhì)量；同時(shí)，激光焦點(diǎn)所到之處均可以確保砂輪被切削掉，而激光束本身不會(huì)被破壞，不會(huì)使得激光切削軌跡缺失，使得在修磨過程中，激光對(duì)砂輪的切削量不會(huì)產(chǎn)生誤差，也就是說，切削的誤差也將會(huì)降到更低，進(jìn)一步提高了砂輪的修磨精度，對(duì)于同一種規(guī)格的砂輪，可以通過程序化的方式，實(shí)現(xiàn)批量的修磨，多個(gè)砂輪之間保持極好的一致性；另外，可以將砂輪修磨機(jī)直接在機(jī)床上對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，避免了砂輪二次裝夾造成的定位誤差，從而提高機(jī)床加工微型刀具的精度。本實(shí)用新型中，激光修磨砂輪的方式速度較快，提高了修磨砂輪的工作效率，同時(shí)，節(jié)省了人工修磨的成本。
以下結(jié)合附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0038]實(shí)施例一本實(shí)用新型實(shí)施例中，要使用激光對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，首先要確定合適的激光類型和相關(guān)參數(shù)，不同波長的激光對(duì)不同物質(zhì)的作用效果不同，要找到最適用于該砂輪的激光，具體就是砂輪對(duì)該種激光能量吸收好，能極快的氣化，不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱傳導(dǎo)，不會(huì)破壞周圍組織而使得修整界面不清晰。在確定好激光類型后，要確定其功率和掃描速度以及砂輪旋轉(zhuǎn)速度等，這關(guān)系到形成的砂輪邊緣的曲目的平滑度。本實(shí)施例中選擇紅外激光(波長1064nm)和紫外激光(波長355nm)等，紅外激光加工原理是將材料表面的物質(zhì)加熱并使其汽化(蒸發(fā))，以除去材料，這種方式通常被稱為熱加工。而紫外激光的加工原理是高能量的紫外光子直接破壞許多非金屬材料表面的分子鍵，使分子脫離物體，這種方式不會(huì)產(chǎn)生高的熱量，故被稱為冷加工。紅外激光(波長為1064nm)是在材料處理方面用得最為廣泛的激光源。但是，許多塑料和一些特殊聚合物(如聚酰亞胺)，都不能通過紅外處理或"熱"處理進(jìn)行精細(xì)加工。因?yàn)?熱"使塑料變形，在切割或鉆孔的邊緣上產(chǎn)生炭化形式的損傷，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性的削弱和寄生傳導(dǎo)性通路，而不得不增加一些后續(xù)處理工序以改善加工質(zhì)量。然而，紫外激光器的輸出波長在O. 4μπι以下，這是處理聚合物材料的主要優(yōu)點(diǎn)。與紅外加工不同，紫外處理從本質(zhì)上來說不是熱處理，而且大多數(shù)材料吸收紫外光比吸收 紅外光更容易。高能量的紫外光子直接破壞許多非金屬材料表面的分子鍵，用這種"冷"光蝕處理技術(shù)加工出來的部件具有光滑的邊緣和最低限度的炭化。而且，紫外短波長本身的特性對(duì)金屬和聚合物的機(jī)械微處理具有優(yōu)越性。它可以被聚焦到亞微米數(shù)量級(jí)的點(diǎn)上，因此可以進(jìn)行細(xì)微部件的加工，即使在不高的脈沖能量水平下，也能得到很高的能量密度，有效地進(jìn)行材料加工。因此，本實(shí)施例可優(yōu)選紫外激光進(jìn)行砂輪修磨處理，以獲得較優(yōu)秀的砂輪邊緣曲面。如圖2及圖3所示，砂輪20整體呈一回轉(zhuǎn)體形狀，在砂輪20邊緣所要加工形成的預(yù)定曲面為回轉(zhuǎn)曲面，如圖3所示，所述的預(yù)定曲面(即回轉(zhuǎn)曲面)的輪廓21由多個(gè)不同曲率半徑的曲線組成，所述輪廓21為砂輪的軸向截面輪廓。如圖4所示，使用激光加工回轉(zhuǎn)曲面的方法可以是工件固定在一主軸上并由該主軸驅(qū)動(dòng)使其作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將激光束10的焦點(diǎn)聚焦于工件的待加工表面25上，激光束10的入射方向平行于工件的回轉(zhuǎn)平面(所述回轉(zhuǎn)平面為砂輪上任一點(diǎn)相對(duì)于砂輪的中心軸回轉(zhuǎn)后形成的軌跡所在的平面)，并且與目標(biāo)表面24相切，同時(shí)，激光束10及其焦點(diǎn)根據(jù)所需預(yù)定曲面的輪廓形狀進(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這樣，就可以得到所需的預(yù)定曲面(即回轉(zhuǎn)曲面)。相應(yīng)的，回轉(zhuǎn)體形狀的砂輪20也可以通過此種加工方式加工成需要的回轉(zhuǎn)曲面。根據(jù)上面所述，在確定好激光源之后，還需要控制激光焦點(diǎn)的掃描軌跡以達(dá)到切削出所需的回轉(zhuǎn)曲面。如圖5、圖6及圖7所示，將砂輪20固定在一主軸上并由該主軸驅(qū)動(dòng)使其作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，激光器11所發(fā)出的激光束10通過掃描振鏡12的反射使激光束10的入射到砂輪20的待加工表面上,激光束在掃描振鏡12上的反射點(diǎn)最好處于砂輪中心所在的回轉(zhuǎn)平面上，當(dāng)然，掃描振鏡12距離砂輪的距離較遠(yuǎn)，因此即使所述反射點(diǎn)有所偏差，也不會(huì)影響到砂輪的修磨精度；這里，因?yàn)橥ㄟ^掃描振鏡12控制激光束10的入射方向，當(dāng)激光束10的焦點(diǎn)在進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，激光束10并不一定與砂輪20的回轉(zhuǎn)平面平行，而是具有一定的角度的，但是，由于掃描振鏡12距離砂輪20的距離較遠(yuǎn)，掃描振鏡12調(diào)整激光束10的焦點(diǎn)時(shí)，激光束10與砂輪20的回轉(zhuǎn)平面的夾角很小很小，幾乎可以忽略不計(jì)，所以該夾角不會(huì)影響砂輪20的加工精度。如圖6所示，經(jīng)過掃描振鏡12的反射后由聚焦透鏡13聚焦使激光束聚焦于砂輪20的待加工表面上,并且,激光束10與目標(biāo)表面相切(所述目標(biāo)表面即為激光的焦點(diǎn)完成一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)后在砂輪上形成的表面)，激光束從與所述砂輪的目標(biāo)表面相切使得砂輪目標(biāo)表面內(nèi)的不應(yīng)被切削的部分絕不會(huì)被激光照射到，可以在砂輪上形成較理想的目標(biāo)表面；通過控制器30輸入預(yù)定軌跡圖形，并控制掃描振鏡12的偏轉(zhuǎn)，使激光束10的焦點(diǎn)的掃描軌跡(即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡)按照所輸入的預(yù)定軌跡圖形在垂直于所述回轉(zhuǎn)平面的切削平面7 (如圖7所示)上按照預(yù)定軌跡作相應(yīng)移動(dòng)，所述預(yù)定軌跡圖形對(duì)應(yīng)于所述砂輪邊緣處所要加工形成的預(yù)定曲面的截面輪廓，該預(yù)定軌跡圖形可以與該輪廓形狀一樣，但是也可以是多個(gè)大小不同的輪廓。掃描振鏡12的偏轉(zhuǎn)，受控制器30的控制，控制器30包括計(jì)算機(jī)(包括軌跡圖形輸入模塊以及用于將軌跡圖形轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊)、光路控制裝置(包括掃描振鏡12以及控制掃描振鏡12的伺服組件等)；在確定所需要的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的預(yù)定軌跡后，在計(jì)算機(jī)輸入該軌跡，計(jì)算機(jī)將該軌跡轉(zhuǎn)化為對(duì)掃描振鏡的控制信號(hào)，伺服組件通過該信號(hào)控制掃描振鏡的偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束偏轉(zhuǎn)后形成的軌跡就是所輸入的預(yù)定軌跡。本實(shí)施例中，激光束在掃描振鏡上的反射點(diǎn)處于所述砂輪所在的回轉(zhuǎn)平面上，激 光束焦點(diǎn)移動(dòng)的軌跡較為簡單，在設(shè)計(jì)好待修砂輪的預(yù)定曲面的截面輪廓后，直接輸入此輪廓即可，按照此輪廓作為預(yù)定軌跡控制激光束的移動(dòng)，所見即所得，而掃描振鏡的控制也最為簡單，實(shí)現(xiàn)成本低，另外，可很簡單的實(shí)現(xiàn)激光束焦點(diǎn)的高速移動(dòng)，使得砂輪上每一點(diǎn)的切削時(shí)間更短，切削效果更好。并且，由于掃描振鏡離砂輪較遠(yuǎn)，激光束與砂輪的回轉(zhuǎn)平面形成的夾角也較小，從而不會(huì)影響加工的精度。當(dāng)然，最佳的方式是，激光束的入射方向與砂輪的回轉(zhuǎn)平面平行，這需要增加一控制激光器在X方向移動(dòng)的X軸以及控制激光器在Y方向移動(dòng)的Y軸，以使激光器所發(fā)出的光束始終相對(duì)于砂輪的回轉(zhuǎn)平面平行，也就是說，XY平面應(yīng)當(dāng)與切削平面平行。此處X、Y方向僅是作相對(duì)描述，具體實(shí)施中，并不限定于此。但是，此種實(shí)施方式對(duì)于微型刀具加工來說，實(shí)施上較為困難，其實(shí)施成本較高，而利用掃描振鏡的方式，則較為簡便，并且成本上較低，同時(shí)也不影響砂輪的加工精度。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，激光束至少在砂輪完成一次回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后才從當(dāng)前位置按照預(yù)定軌跡進(jìn)給移動(dòng)使其焦點(diǎn)相應(yīng)的移動(dòng)到下一個(gè)位置，對(duì)砂輪對(duì)應(yīng)處的待加工表面進(jìn)行切削，當(dāng)激光束按照所有的預(yù)定軌跡完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)后，則可以在砂輪的邊緣處得到預(yù)定曲面的形狀。本實(shí)用新型實(shí)施例中所述激光束的焦點(diǎn)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是在激光束的入射方向保持與砂輪的回轉(zhuǎn)平面平行下進(jìn)行的，也就是說，激光束作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使其焦點(diǎn)相應(yīng)的在切削平面上移動(dòng)。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖8所示，激光束的焦點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的預(yù)定軌跡22可以是與所述輪廓一致的軌跡，所述激光的焦點(diǎn)在所述切削平面上按照所述預(yù)定軌跡單程移動(dòng)完成對(duì)砂輪邊緣處待修表面的切削。這樣的方式可以提高修磨的效率，但是此種情況下，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度最好越低越好，這樣可以獲得較為良好的砂輪邊緣曲面。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖9所示，激光束的焦點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的預(yù)定軌跡22可以是所述輪廓一致的軌跡，但是，所述激光的焦點(diǎn)在所述切削平面上按照所述預(yù)定軌跡多次往復(fù)移動(dòng)完成對(duì)砂輪邊緣處待修表面的切削。這樣也可以提高修磨的效率以及提高砂輪邊緣曲面的表面質(zhì)量。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖10所示，激光束的焦點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的預(yù)定軌跡22也可以是多個(gè)大于所述砂輪邊緣的預(yù)定曲面的截面輪廓21的軌跡以及與所述輪廓21—致的軌跡，所述激光在砂輪上按照所述多個(gè)預(yù)定軌跡22逐一進(jìn)行往返的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成對(duì)砂輪邊緣處待修表面的切削。若砂輪邊緣的原始表面與預(yù)定曲面相差厚度太大，可以采用多次逐層切削的方式，這樣需要激光進(jìn)行多次往返進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并且往返的過程軌跡是不一樣的，一層比一層小，進(jìn)而在砂輪上形成依次形成多個(gè)目標(biāo)表面，在具有所述目標(biāo)表面的基礎(chǔ)上繼續(xù)切削，最后才形成預(yù)定曲面，當(dāng)然，每一層的切削過程都可以是多次往復(fù)切削，以提高切削后的表面質(zhì)量，以使下層的可處于良好的切削狀態(tài)，這樣提高切削的效率以及切削的精度。對(duì)于原始表面與預(yù)定曲面相差厚度太大的待修砂輪，還可以使用粗砂輪對(duì)其進(jìn)行粗磨，使待修砂輪的表面與預(yù)定曲面相差減小，從而可以節(jié)省砂輪的加工時(shí)間以及加工能耗。由于激光器、控制器等器件體積都較小，將其整合在一起之后，體積較小，對(duì)于現(xiàn)有的機(jī)床來說，可以不用取下機(jī)床上的砂輪，而是可以通過將砂輪修磨機(jī)放置到機(jī)床或是固定到機(jī)床上直接對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，這樣就避免了二次裝夾造成的砂輪定位誤差。當(dāng)然，上述方法中，激光束的入射方向與砂輪的回轉(zhuǎn)平面平行，在本實(shí)用新型思路下，激光束的入射方向可以不限于此種方式，如圖11所示，激光束10的入射方向平行于切削平面7，并且，根據(jù)切削可以知道，激光束10應(yīng)該處于該切削平面7內(nèi)。根據(jù)上述方法，本實(shí)用新型有必要提供一種砂輪修磨機(jī)，該砂輪修磨機(jī)包括發(fā)射激光的激光器以及控制激光束運(yùn)動(dòng)軌跡的控制器，所述控制器包括用于控制所述激光束的方向與所述砂輪的目標(biāo)表面相切的光路控制裝置、用于接收輸入的軌跡圖形的軌跡圖形輸入模塊以及用于將軌跡圖形轉(zhuǎn)換為控制器的控制信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊等。其中，所述光路控制裝置可以是掃描振鏡及其伺服組件等，激光器所發(fā)出的激光束的入射方向可以通過設(shè)置在該砂輪修磨機(jī)上的掃描振鏡的反射入射到砂輪的待加工表面上，并且通過伺服組件控制該掃描振鏡的偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)激光束的焦點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；所述光路控制裝置也可以是用于控制激光器在X方向上移動(dòng)的X及孔激光器在Y方向上移動(dòng)的Y軸及其驅(qū)動(dòng)組件，通過直接控制激光器的位置，而直接控制激光束的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于使用控制器精確的控制激光束焦點(diǎn)的掃描路徑，這樣可以精確的對(duì)砂輪的邊緣進(jìn)行修磨形成預(yù)定曲面，加工過程中不會(huì)產(chǎn)生缺陷，從而避免了多次修補(bǔ)。并且，對(duì)用于加工微型鉆頭的砂輪來說，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)其曲面的截面輪廓的加工。另外，由于可以通過圖形輸入的方式進(jìn)行加工，從而可以通過編程方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，使得加工過程程序化，從而實(shí)現(xiàn)批量化標(biāo)準(zhǔn)化的加工方式，也就是說，同批量加工的砂輪可以得到相同的預(yù)定曲面。當(dāng)然，該砂輪修磨機(jī)還可以包括一用于驅(qū)動(dòng)砂輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸及固定砂輪的夾持機(jī)構(gòu)。也就是說，砂輪可以通過固定到在砂輪修磨機(jī)上進(jìn)行修磨，而不需要在機(jī)床上進(jìn)行修磨。這樣做的好處是可以實(shí)現(xiàn)批量修磨。相應(yīng)的，按照上述方法中，砂輪修磨機(jī)還可以增加設(shè)置一用于對(duì)待修砂輪進(jìn)行粗磨的粗砂輪。[0055]按照上述方法中，砂輪修磨機(jī)可以直接對(duì)機(jī)床上的待修砂輪進(jìn)行修磨，從而不需要將機(jī)床上的砂輪取下，因此，為了增加修磨的準(zhǔn)確性，可以加設(shè)一用于校準(zhǔn)激光束與待修砂輪相對(duì)位置的校準(zhǔn)裝置。值得注意的是，現(xiàn)有砂輪的主要成分一般是磨粒和結(jié)合劑，如對(duì)于金剛石砂輪來說，磨粒是金剛石顆粒，其結(jié)合劑一般是樹脂和一定量的金屬粉，這兩種物質(zhì)也可以被激光氣化而去除，對(duì)于金剛石，所需切削功率較大，而對(duì)于結(jié)合劑，其需要的切削功率則較小，因此，可以選用較低功率的激光使結(jié)合劑氣化，在失去結(jié)合劑的同時(shí)，磨粒自然會(huì)脫落，從而更有效而低功耗地去除多余材料的目的。當(dāng)然，本實(shí)用新型是通過控制激光束的焦點(diǎn)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)切削出需要的預(yù)定曲面；同理，可以通過控制旋轉(zhuǎn)中的砂輪的擺動(dòng)，而激光束的焦點(diǎn)不動(dòng)，也就是激光束在原地掃描，而砂輪作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以達(dá)到切削出預(yù)定曲面的目的，砂輪作進(jìn)給的方式可以實(shí)時(shí)的判斷進(jìn)給量是否合適，操作靈活，而激光束進(jìn)給的方式是通過電腦軟件控制，其進(jìn)給量可以準(zhǔn)確控制。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，包括發(fā)射激光的激光器以及控制激光束的焦點(diǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的軌跡的控制器。
2.如權(quán)利要求I所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述砂輪修磨機(jī)還包括一用于校準(zhǔn)激光束與待修砂輪相對(duì)位置的校準(zhǔn)裝置。
3.如權(quán)利要求I所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述控制器包括用于控制所述激光束的方向與所述砂輪的目標(biāo)表面相切的光路控制裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述光路控制裝置包括用于反射激光束使激光束入射到砂輪的待加工表面上的掃描振鏡，所述激光束在掃描振鏡上的反射點(diǎn)處于所述砂輪所在的回轉(zhuǎn)平面上。
5.如權(quán)利要求3所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述光路控制裝置包括用于控制激光器在X方向上移動(dòng)的X軸以及控制激光器在Y方向上移動(dòng)的Y軸，所述激光器在XY平面上移動(dòng)，所述XY平面與砂輪的回轉(zhuǎn)平面垂直，所述激光器發(fā)出的激光束的入射方向與所述砂輪的回轉(zhuǎn)平面平行。
6.如權(quán)利要求3所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述控制器還包括用于接收輸入的軌跡圖形的軌跡圖形輸入模塊以及用于將軌跡圖形轉(zhuǎn)換為控制器的控制信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊。
7.如權(quán)利要求I所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，還包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)砂輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸及固定砂輪的夾持機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求I所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，還包括一用于對(duì)待修砂輪進(jìn)行粗磨的粗砂輪。
9.如權(quán)利要求I所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述激光器為紅外激光器。
10.如權(quán)利要求I所述的一種砂輪修磨機(jī)，其特征在于，所述激光器為紫外激光器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種砂輪修磨機(jī)，包括發(fā)射激光的激光器以及控制激光束的焦點(diǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的軌跡的控制器。本實(shí)用新型由于利用激光對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，進(jìn)而可以通過精確的控制激光束的切削軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪進(jìn)行精確的修磨，可以準(zhǔn)確獲得所需砂輪磨削部分的曲面，提高砂輪邊緣處曲面的精度和質(zhì)量，提高修磨成功率；同時(shí)，由于激光焦點(diǎn)所到之處均可以確保砂輪被切削掉，激光對(duì)砂輪的切削量不會(huì)產(chǎn)生誤差，也就是說，切削的誤差也將會(huì)降到更低，進(jìn)一步提高了砂輪的修磨精度，對(duì)于同一種規(guī)格的砂輪，可以實(shí)現(xiàn)批量的修磨，多個(gè)砂輪之間保持極好的一致性。另外，激光修磨砂輪的方式速度較快，提高了修磨砂輪的工作效率，節(jié)省了人工修磨的成本。
文檔編號(hào)B24B53/06GK202388389SQ201120552069
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
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