[发明专利]一种微型PCD车齿刀的激光刃磨装置及工艺

权利要求书

1.一种微型PCD车齿刀的激光刃磨装置，其特征在于，包括激光光路(1)、扫描振镜(2)、CCD(3)、夹紧螺母(4)、微型PCD车齿刀(5)、定制轴(6)、分度台(7)和三轴数控平移台(8)；其中，分度台(7)设置在三轴数控平移台(8)，定制轴(6)的一端连接在分度台(7)上，微型PCD车齿刀(5)套装在定制轴(6)的另一端，并通过夹紧螺母(4)夹紧，激光经过激光光路(1)的处理及传播，射入扫描振镜(2)，随后扫描振镜(2)控制激光对微型PCD车齿刀(5)进行刃磨，同时在一侧使用CCD(3)对刃磨过程进行实时在线观察。

2.根据权利要求1所述的一种微型PCD车齿刀的激光刃磨装置，其特征在于，激光光路(1)包括激光器(101)、扩束镜(102)、四分之一波片(103)、小孔光阑(104)以及若干反射镜(105)，激光器(101)输出激光为紫外纳秒激光，波长355nm，脉宽11ns，重复频率40-150kHz，功率12W；激光器(101)输出的激光首先通过扩束镜(102)减小光束发散角，提高焦深；其次经过四分之一波片(103)用于将激光转变为圆偏振激光，使光斑能量分布更为均匀；随后，激光经过小孔光阑(104)滤去光斑的衍射光圈，提高光斑质量；最后处理过的激光经过若干反射镜(105)改变传播方向，并射入扫描振镜(2)用于加工；经过此激光光路(1)获得质量优异的激光光斑，从而保证对刀具的精细刃磨。

3.根据权利要求1所述的一种微型PCD车齿刀的激光刃磨装置，其特征在于，定制轴(6)的一端是带外螺纹的轴颈，用于与分度台(7)配合，另一端拥有一段长度小于刀具厚度的光轴用于与微型PCD车齿刀(5)中心孔配合，微型PCD车齿刀(5)通过轴肩进行定位，再向外是一段用于夹紧的外螺纹轴，其螺纹大径小于刀具中心孔，便于微型PCD车齿刀(5)的安装与拆卸。

4.根据权利要求1所述的一种微型PCD车齿刀的激光刃磨装置，其特征在于，分度台(7)为步进电机驱动的高精度电控旋转台，速度可控，角度任意，旋转精度为0.0005°；(7)中心有螺纹孔，用于与定制轴(6)配合，保证微型PCD车齿刀(5)同轴旋转。

5.一种微型PCD车齿刀的激光刃磨工艺，其特征在于，采用权利要求1至4中任一项所述的激光刃磨装置，包括以下步骤：

S1：将分度台安装固定在三轴数控平移台中心；

S2：将定制轴安装于分度台中心处；

S3：将PCD车齿刀定位于定制轴一端，并通过夹紧螺母(4)夹紧；

S4：控制数控平台在X-Y平面内移动至振镜中心位置；

S5：根据激光指示灯再次精确定位，并将焦点移至切削刃附近；

S6：通过计算机设计激光刃磨路径，并设置相应的激光工艺参数；

S7：通过分度装置进行分度，依次对每一个齿进行刃磨处理，同时利用CCD对刃磨情况进行实时观察并对刀具及工艺参数进行调整。

6.根据权利要求5所述的一种微型PCD车齿刀的激光刃磨工艺，其特征在于，步骤S5在对刀具进行精确定位时，保证激光聚焦于切削刃一侧，从而能够切向辐射切削刃。

7.根据权利要求5所述的一种微型PCD车齿刀的激光刃磨工艺，其特征在于，步骤S6所设计的激光刃磨路径为100根线间距为1μm的渐开线齿形轮廓线，并设置该路径横向偏移刀具轮廓50μm，以防止过度刻蚀切削刃；同时设置激光扫描速度为600mm/s，单次扫描次数20次；当刃磨不同的PCD刀具时，将渐开线齿形轮廓线改变为相应的刀具轮廓线。

8.根据权利要求5所述的一种微型PCD车齿刀的激光刃磨工艺，其特征在于，步骤S7对刀具进行刃磨时，在Z轴方向向下进给若干次激光焦点，每次进给后均采用刃磨路径及参数进行刃磨。