0引言

     金刚石等超硬磨料砂轮的深切磨削、超高速磨削和快速点磨，不仅实现了高效率和高表面完整性加工，而且还能得到高精确度尺寸。然而，由于超硬磨料的硬度和金属结合剂的韧性，用传统的机械修整方法，修整工具磨损快、修整时间长，很难满足修整质量和效率的要求，磨粒突出高度不够。使磨削中的磨削条件恶化、磨削力滋大、磨削远温度升高、砂轮的寿命降低，导致工件表面完整性下降。为了解决传统的砂轮修整问题，研究人员提出了改进方法，例如，GC杯型砂轮修整方法、软弹性修整方法、游离磨料修锐法等，针对金属结合荆开发了电火花修整法和在线电解修整法等。这些方法各有优缺点，存在着修整工具损耗大，设备复杂、修整效果不理想和修整的综合成木较高等问题。因此，需要一种效率高、消耗少、简单实用的方法来弥补这些不足。激光修整方法作为一种非接触修整方法，无机械力作用，利用激光束在砂轮表面快速扫描，在不损伤磨料的情况下，使结合剂直接气化或者熔化后被吹除，这样可简化复杂的修锐工艺，提高生产效率.

国内外对超硬磨料砂轮的激光修锐开展了理论与试验研究，并在树脂结合剂砂轮修锐方面取得较大进展。由于树脂结合剂的分解温度（350℃左右）与金刚石磨料的熔点（3000℃以上）相差悬殊，可以通过控制激光参数将树脂结合剂气化去除来达到修锐目的。而金属结合剂的气化退度与金刚石磨料的破坏温度接近。结合剂的熔化排除困难，因此，激光修锐金属结合剂超硬磨料砂轮难度较大。与树脂磨料砂轮的激光气化去除结合剂原理不同，金属结合剂金刚石砂轮激光修整，主要在金属结合剂的熔化状态下进行修锐，对熔化状态结合剂的去除成为激光修锐金属结合剂金刚石砂轮的关键。有报道对金属结合剂超硬磨料砂轮进行了初步研究，由于在去除过程中排除的金属结合剂对已修锐表面存在严重的熔化重凝贾盖，金属结合剂超硬磨料砂轮的激光修锐效果不明显，国外学者采用激光辅助金刚石笔修整砂轮的方法，提高了激光辅助修锐的效果；国内学者采用激光修锐后对磨方法。去除熔化结合荆的重凝覆盖层，虽有修锐效果，但是，在应用中难以控制。

本文采用辅助交叉吹气法，改善金属结合剂超硬磨料砂轮的激光修锐T艺，同时，对青铜结合荆金刚石砂轮样件进行修锐后的磨削力在线渊量，以得到稳定，明显的激光修锐效果。

1、基本原理

激光对青铜结合剂金刚石砂轮的修锐作用与一般激光加工原理相同：被照射材料吸收激光光能，转变为热能使材料温度升高，导致被照射区域的熔化或气化，激光修锐砂轮时，光学系统把激光束聚焦成较小的光斑作用于砂轮表面，在较短的时间内使砂轮局部表面的材料熔化或气化。

由于金刚石磨料和青铜结合剂材料的物理性能差异，金刚石的热导率和热扩散率高于结合剂材料，在相同的激光作用时间内。金刚石达到熔点所需的激光功率密度比青铜结合剂材料高，且金刚石磨料透光波段为0.225～100微米，对于波长为1.06微米的YAG激光器来说，激光照射在金刚石磨料表面时，除少量激光能量反射外，大部分能量将透过金刚石磨料作用在结合剂上。

因此，利用脉冲激光进行超硬磨料砂轮修锐时，通过控制激光修锐参数，可以选择性地去除结合刹材料，在不损伤超硬磨粒的前提下，使磨粒暴露出来，在砂轮表面形成一定的容屑空间，提高磨料的磨削性能，实现金属结合剂超硬磨料砂轮的激光修锐。

2、辅助交叉吹气方法

通常情况下，脉冲激光修锐砂轮时，光束以一定的重叠率和扫描速度对砂轮表面进行快速扫描（图1)。当脉冲激光束照射砂轮表面时，金属结合剂被熔化。利用激光头内辅助同轴气体，吹除熔化与气化的多种混合物。同轴气体吹除熔化物时，金属会向四周喷溅，前一次扫描露出的磨料，会被后一次扫描时产生的熔化金属覆盖(图2（a）），结果只有砂轮表面边缘有磨粒暴露出来(图2（b）)。这种条件下修锐的砂轮，表面存在二次熔化金属覆盖，修锐效果差。用修锐后砂轮进行磨削加工时，熔化金属容易转移到工件表面，影响被磨削工件的表面质量。

激光修锐时，青铜结合剂有以下几种状态：气化排除、熔化喷溅、颗粒飞溅，以及熔化结合剂重凝于砂轮表面。当激光束照射到砂轮表面时，砂轮表面温度开始上升，当升到青铜结合剂的熔点时，结合剂开始熔化，且随着热量的积累有少量结合剂气化离开砂轮表面。与此同时，等温面将以一定的速度向材料内部传播。同轴气体将给熔化金属一个向下的压力，在熔池中形成一个凹坑，同时熔池中的熔化金属被反射出凹坑。当沿凹坑侧壁反射气体的压力大于凹坑侧面熔化金属表面张力时，将有一部分熔化金属以较高的速度向四周飞溅而出，飞离砂轮表面，这一部分熔化的结合剂不会对砂轮的已修锐表面产生影响。

随凹坑体积增大，一部分熔化物附着在凹坑壁上。这些结合剂处于激光照射的能量密度的边缘，附着在未熔化固体上，表面张力较大，同轴气体不能排净所有熔化产物，熔化结合剂的流动重凝覆盖相邻已修锐的砂轮表面。即熔化物的流动，靠近凹坑内侧的熔化金属在反射气体的吹动下，沿着凹槽侧壁向外流动，附着在所形成的凹坑边缘的四周，覆盖已加工表面和未加工表面。由于重叠扫描，在凹坑与凹坑之间产生缺口，这样熔化结合剂倾向于向已加工表面流动覆盖已加工的凹坑。（见图3）

在同轴吹气基础上，采用辅助侧向吹气方法，改变熔化结合剂的流动和飞溅的方向，使其不影响已修整表面，与同轴气体共同作用，加大气流对熔化结合剂的排除作用。使反射气体的压力大于熔化结合剂的表面张力，使砂轮表面的熔化物被更有效地排除（见图4)。