[发明专利]一种砂轮双激光修整装置及修整方法

权利要求书

1.一种砂轮双激光修整装置，其特征在于，包括：纳秒脉冲激光器(12)、飞秒脉冲激光器(11)、激光扩束器(2)、第一聚焦透镜(3A)及第二聚焦透镜(3B)及脉冲液柱流发生器；

纳秒脉冲激光器(12)输出脉宽在纳秒级的脉冲激光，经由激光扩束器(2)扩束处理后输出扩束后纳秒脉冲激光，扩束后纳秒脉冲激光射入第一聚焦透镜(3A)进行聚焦处理输出聚焦后纳秒脉冲激光，聚焦后纳秒脉冲激光作用于被修整砂轮；当砂轮表面进行切向修平或径向修锐处理时，扩束后纳秒脉冲激光能量增强，使得聚焦后纳秒脉冲激光能抑制等离子体粒子返回砂轮表面；

飞秒脉冲激光器(11)输出脉宽在飞秒级的脉冲激光，经由第二聚焦透镜(3B)进行聚焦处理后输出聚焦后飞秒脉冲激光，聚焦后飞秒脉冲激光用于砂轮表面金刚石整形；

脉冲液柱流发生器用于发射脉冲液柱流，且脉冲液柱流的频率同飞秒脉冲激光的频率相同，脉冲液柱流在被修整砂轮作用点同聚焦后飞秒脉冲激光在被修整砂轮作用点相同，脉冲液柱流用于冷却被修整砂轮上飞秒脉冲激光光斑作用点。

2.如权利要求1所述的砂轮双激光修整装置，其特征在于，脉冲液柱流发生器包括导液管(5)、脉冲液柱流发射单元(8)及控制设备(9)；

控制设备(9)的输出端同脉冲液柱流发射单元(8)的控制端连接，脉冲液柱流发射单元(8)的输出端同导液管(5)输入端连接；

控制设备(9)输出控制信号，脉冲液柱流发射单元(8)根据控制信号输出频率同飞秒脉冲激光频率相同的脉冲液柱流，导液管(5)用于引导脉冲液柱流朝向飞秒脉冲激光在被修整砂轮作用点喷射。

3.如权利要求2所述的砂轮双激光修整装置，其特征在于，脉冲液柱发生器中导液管出口相对被修整砂轮切向方向倾斜放置。

4.如权利要求1至3任一项所述的砂轮双激光修整装置，其特征在于，还包括纳秒激光烧蚀头(1)和飞秒激光烧蚀头(6)；

纳秒激光烧蚀头(1)的输入端同纳秒脉冲激光器(12)的输出端连接，纳秒激光烧蚀头(1)的输出端对准激光扩束器(2)，纳秒激光烧蚀头(1)用于引导纳秒脉冲激光器(12)输出的纳秒脉冲激光；

飞秒激光烧蚀头(6)的输入端同飞秒脉冲激光器(11)输出端连接，飞秒激光烧蚀头(6)的输出端对准第二聚焦透镜(3B)，飞秒激光烧蚀头(6)用于引导飞秒脉冲激光器(11)输出的飞秒脉冲激光。

5.如权利要求1至3任一项所述的砂轮双激光修整装置，其特征在于，聚焦后纳秒脉冲激光的光斑宽度同被修整砂轮厚度相等，使得纳秒脉冲激光仅在除去被修正砂轮厚度方向外的另两个方向移动。

6.如权利要求1至3任一项所述的砂轮双激光修整装置，其特征在于，砂轮双激光修整装置还包括三维运动平台和二维运动平台，三维运动平台能够在三个方向精确移动，二维运动平台能够在两个方向精确移动，三维运动平台用于固定飞秒脉冲激光器(11)、飞秒激光烧蚀头(6)、第二聚焦透镜(3B)及导液管(5)，二维运动平台用于固定纳秒脉冲激光器(12)、纳秒激光烧蚀头(1)、激光扩束器(2)及第一聚焦透镜(3A)。

7.一种基于权利要求1所述的砂轮双激光修整装置的修整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据被修整砂轮的加工需求确定纳秒脉冲激光器的开启状态、飞秒脉冲激光器的开启状态及脉冲液柱流发生器的开启状态；根据被修正砂轮厚度确定纳秒脉冲激光的光斑直径；

步骤2：根据被修整砂轮的加工阶段确定被修整砂轮的转速，纳秒脉冲激光的功率密度和进给进度，飞秒脉冲激光的功率密度和进给进度及脉冲液柱流发生器的喷射频率和喷射压力；

步骤3：判断砂轮的外貌是否达到加工精度，若是，则停止修整，否则，进入步骤1。

8.如权利要求7所述的修整方法，其特征在于，加工需求包括径向修锐处理，切向修平与径向修锐，径向修锐与整形，及同时存在切向修平、径向修锐与整形。

9.如权利要求7或8所述的修整方法，其特征在于，当加工需求为径向修锐处理或者为同时进行切向修平与径向修锐处理时，纳秒脉冲激光器的开启；当加工需求为同时进行径向修锐与整形处理或者为同时进行切向修平、径向修锐与整形处理，纳秒脉冲激光器、飞秒脉冲激光器及脉冲液柱流发生器均开启。