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激光修整青铜金刚石砂轮及其高速磨削性能的试验研究

作　者: 于俊勇
导　师: 陈根余
学　校: 湖南大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 激光修整青铜金刚石砂轮光纤耦合高速磨削磨削力表面粗糙度
分类号: TG743
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

超硬磨料(金刚石和立方氮化硼)砂轮具有异常优良的磨削性能,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。由于超硬磨料砂轮本身特性,其修整显得尤为困难,严重影响了超硬磨料砂轮优良磨削性能的充分发挥。成为了超硬磨料砂轮进一步推广应用的瓶颈问题和数控精密磨床中的关键技术难题。激光修整超硬磨料砂轮作为一种非接触式修整方法,引起了各国学者的关注。本文引入光纤传输声光调Q YAG脉冲激光对青铜结合剂金刚石砂轮进行微加工烧蚀修整试验研究。利用闭环控制系统控制激光脉冲的输出,通过脉冲频率及砂轮转速实现脉冲分离,利用优化过的激光参数进行系统地青铜金刚石砂轮修整试验,得到了较好的修整结果。用碳化硅滚轮修整与激光修整青铜金刚石砂轮进行了高速磨削性能对比的试验研究,通过测量磨削过程中的磨削力及工件的表面粗糙度来检验经修整后砂轮的磨削性能,试验结果表明,激光修整青铜金刚石砂轮性能优于碳化硅滚轮修整。比较不同激光参数组合修整青铜金刚石砂轮的磨削性能发现,在脉冲频率一定时,磨削力随激光平均功率的增加而增大;激光平均功率不变,磨削力随脉冲频率的增加而减小。

全文目录

学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
符号表  13-14
第1章绪论  14-23
  1.1 高速磨削加工  14-15
    1.1.1 高速磨削加工技术的内涵、技术地位  14
    1.1.2 高速磨削的发展趋势及其关键技术  14-15
  1.2 超硬磨料砂轮修整概述  15-16
  1.3 激光修整砂轮的研究现状及发展  16-18
  1.4 光纤传输激光技术及其应用  18-21
    1.4.1 光纤技术的历史沿革及发展  18-19
    1.4.2 光纤传输系统在激光加工中的优点及应用  19-21
    1.4.3 国内外激光光纤耦合的发展现状  21
  1.5 本文研究的主要内容和目标  21-22
  1.6 小结  22-23
第2章 YAG激光的光纤耦合技术研究  23-43
  2.1 光纤的结构、分类及损耗  23-26
    2.1.1 光纤的结构  23
    2.1.2 光纤的分类  23-25
    2.1.3 光纤的损耗  25-26
  2.2 光纤传输的基本理论  26-29
    2.2.1 全反射原理  26-27
    2.2.2 均匀折射率光纤的光线传输  27-29
  2.3 激光光纤耦合的光路系统  29-30
  2.4 光纤传输系统的设计  30-33
    2.4.1 偶合透镜的选择  30-31
    2.4.2 光纤的选择  31-33
  2.5 耦合器的设计  33-37
    2.5.1 输入耦合器  33-35
    2.5.2 输出耦合系统  35-37
  2.6 三角测量测控系统设计  37-40
    2.6.1 PSD 检测原理  37-38
    2.6.2 三角测量原理  38-39
    2.6.3 三角检测装置  39-40
  2.7 耦合效率的试验研究  40-42
    2.7.1 试验装置  40-41
    2.7.2 最佳耦合位置的确定  41-42
    2.7.3 连续功率的耦合效率试验  42
  2.8 小结  42-43
第3章声光调Q YAG 激光修整青铜金刚石砂轮  43-56
  3.1 试验装置与仪器  43-44
  3.2 试验材料  44-47
    3.2.1 金刚石磨料  45-47
    3.2.2 青铜结合剂  47
  3.3 激光修整青铜结合剂金刚石砂轮  47-53
    3.3.1 激光参数的选取  47-49
    3.3.2 脉冲分离  49-51
    3.3.3 修整试验  51-53
  3.4 修整结果  53-55
  3.5 小结  55-56
第4章激光修整青铜金刚石砂轮高速磨削力的试验  56-69
  4.1 磨削力的意义及其分布  56-57
  4.2 磨削力的测量原理与装置  57-58
  4.3 试验材料及其性能  58-60
  4.4 试验设备与器材  60-62
  4.5 试验过程  62-63
  4.6 试验结果  63-68
    4.6.1 激光修整与机械修整后砂轮磨削力对比  63-66
    4.6.2 不同功率激光修整与砂轮磨削力的关系  66-67
    4.6.3 不同激光脉冲频率激光修整砂轮对磨削力的影响  67-68
  4.7 小结  68-69
第5章激光修整青铜金刚石砂轮高速磨试件表面粗糙度测量  69-76
  5.1 表面粗糙度概述及评定指标  69-71
    5.1.1 表面粗糙度及其影响因素  69-70
    5.1.2 评定标准  70-71
  5.2 表面粗糙度的测量方法及仪器  71-72
  5.3 表面粗糙度试验结果  72-75
    5.3.1 试验过程  72-73
    5.3.2 测量结果及分析  73-75
  5.4 小结  75-76
结论与展望  76-78
参考文献  78-82
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）  82-83
致谢  83

激光修整青铜金刚石砂轮及其高速磨削性能的试验研究

内容摘要

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