一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备

摘要

本发明涉及一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备，该设备包括光纤激光器（1）、单模光纤（2）、激光烧蚀头（3）、二维数控电动平台（4）、计算机（5）、激光器控制板（13），其特征在于：光纤激光器（1）放置在实验平台上，光纤激光器（1）输出的激光束经单模光纤（2）传导、耦合至带有标准隔离器的激光烧蚀头（3），激光束经过焦距为100～180mm的聚焦透镜（16）聚焦后作用于砂轮表面。本发明解决传统修锐方法难以实现密实型结合剂超硬砂轮高效率、精密修锐的难题，同时光纤激光修锐设备具备体积小、携带方便、适用能力强、实时控制，柔性高的显著特点。

权利要求

1.一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备，该设备包括光纤激光器(1)、单模光纤(2)、激光烧蚀头(3)、二维数控电动平台(4)、计算机(5)，其特征在于:光纤激光器(1)放置在实验平台上，光纤激光器(1)输出的激光束经单模光纤(2)传导、耦合至带有标准隔离器的激光烧蚀头(3)，激光束经过焦距为100〜180_的聚焦透镜(16)聚焦后作用于砂轮表面；激光烧蚀头(3)通过烧蚀头夹持器(25)安装在二维数控电动平台(4)上，侧喷气嘴(6)安装在烧蚀头夹持器(25)上，密实型结合剂超硬砂轮(11)安装在平面磨床上，激光器控制板(13)通过数据线与光纤激光器(1)连接，二维数控电动平台(4)通过数据线与计算机(5)连接，二维数控电动平台(4)的运动通过计算机(5)控制； 激光烧蚀头(3)包括激光头(14)、烧蚀头主体(15)、聚焦透镜(16)、聚焦透镜压环(17)、保护镜片(18)、保护镜片压环(19)、同轴气嘴(20)、同轴送气孔(21)和进气螺纹孔(22)，其中，固定螺钉通过固定螺纹孔(23)将激光头(14)和烧蚀头主体(15)连接在一起，聚焦透镜(16)放置在烧蚀头主体(15)内部的凸台上，聚焦透镜压环(17)放置聚焦透镜(16)上，保护镜片(18)放置在聚焦透镜压环(17)上，通过保护镜片压环(19)将聚焦透镜(16)、聚焦透镜压环(17)和保护镜片(18)固定，通过螺纹将同轴气嘴(20)和烧蚀头主体(15)安装在一起，同轴气嘴(20)通过进气螺纹孔(22)和同轴送气孔(21)实现激光烧蚀过程中同轴吹气功能。

2.根据权利要求1所述的利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备，其特征在于:密实型结合剂超硬砂轮目前包括树脂结合剂和金属结合剂超硬磨料砂轮。

3.根据权利要求1所述的利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备，其特征在于:激光烧蚀头(3)通过烧蚀头夹持器(25)安装在二维数控电动平台(4)上，二维数控电动平台(4)下端为两个电动平移台(28)，其中一个电动平移台用于自动对焦，另一个电动平移台用于轴向进给；加工时通过调节二维数控电动平台(4)的径向运动，使得激光束焦点位置位于砂轮表面。

4.根据权利要求1所述设备修锐超硬砂轮的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)接通电源，给平面磨床、光纤激光器(1)、二维数控电动平台(4)、激光器控制板(13)、计算机(5)通电； (2)开启磨床，使磨床X轴，Y轴，Z轴回到初始值，开启光纤激光器引导光开关，光纤激光器(1)发出引导红光，调节磨床上下运动，使引导红光沿砂轮径向方向，打开计算机(5)中二维数控电动平台(4)控制系统，控制二维数控电动平台(4)的运动使激光烧蚀头(3)垂直接触砂轮表面，在计算机(5)上设置二维数控电动平台(4)控制参数，运行控制系统实现激光光斑的自动对焦； (3)通过二维数控电动平台(4)控制系统将引导红光移动至砂轮一侧的边缘点A，通过二维数控电动平台(4)控制系统调整激光烧蚀头(3)轴向行程，使引导红光移动至砂轮一侧的边缘点B点，即激光烧蚀头(3)的轴向运动覆盖砂轮整个宽度，再将引导红光移动至砂轮一侧的边缘点A并保存好A、B两点的位置数据，关闭二维数控电动平台(4)控制系统； (4)根据待修锐砂轮的类型和修整量，调节激光器控制板(13)上功率旋钮、频率旋钮以及定时旋钮，设置激光平均输出功率、脉冲重复频率以及出光时间； (5)启动磨床，使砂轮旋转，并根据待修锐砂轮的类型，设置砂轮转速； (6)根据待修锐砂轮的类型以及修整量，设置轴向进给速度和进给次数； (7)开启吹气阀门，设置辅助吹气压力； (8)同时开启光纤激光器出光开关和二维数控电动平台(4)控制系统； (9)激光束(7)通过激光烧蚀头(3)内聚焦透镜(16)聚焦后，垂直照射在砂轮磨削面，开始修锐过程； (10)修锐过程结束，光纤激光器⑴自动关闭，二维数控电动平台⑷自动停止轴向进给运动。

说明书

一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备发明领域

[0001 ] 本发明涉及一种激光修锐砂轮设备，尤其涉及一种光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备。

[0002] 背景发明

[0003] 密实型结合剂超硬砂轮是以金刚石、立方氮化硼颗粒等为磨料，金属、树脂等为结合剂，采用高温烧结或电镀方法制造而成的以磨削、抛光、研磨加工为主的砂轮。其结合强度高，成型性好，耐磨性和导热性好，耐高温，使用寿命长，并可承受较大的负荷，因其具有优良的磨削性能，成为磨削硬质合金、陶瓷、玻璃、宝石、玛瑙、混凝土、淬硬钢、冷激铸铁等高硬脆、高硬度材料的有效工具。但其属于致密烧结或电镀型砂轮，此种砂轮由于容肩、排肩空间小，并缺少磨削时起容肩和冷却作用的气孔，加上金属的塑性，其自锐性差、磨削效率低，容易堵塞发热，发生“粘肩”现象，需经常整形和修锐，并且修整很困难。密实型结合剂超硬砂轮修整通常包括整形和修锐两道工序。激光整形是指对砂轮表面进行微量切削，使砂轮达到所要求的几何形状精度，并使磨粒尖端细微破碎，形成锋利的磨刃。激光修锐是指去除磨粒间的结合剂，在磨粒之间形成一定的容肩空间，并使磨刃突出于结合剂表面之夕卜，形成切削微刃。对砂轮进行修整关键是要得到较高的整形精度和良好的砂轮表面地形地貌，较高的整形精度能保证被磨削工件的表面质量和尺寸精度符合要求，良好的砂轮表面地形地貌能确保结合剂对磨粒拥有强的把持力，磨削加工时拥有充足的容肩空间，便于磨削液的流入，防止工件糊塞、烧伤。目前密实型结合剂超硬砂轮修整存在修整时间过长、修整难度大、修整效率极低等难题，本发明有很高的适应性。

[0004]目前密实型结合剂超硬砂轮常用的修锐方法主要有:电解在线修锐法(ELID)、在线电火花放电修锐法、软弹性修锐法、游离磨粒修锐法、喷射压力修锐法、磁粉研蚀修锐法、超声振动修锐法等。采用以上修锐方法存在以下局限:

[0005] (1)效率不高。

[0006] (2)适应的范围窄。例如，电解法和电火花法仅能用于金属结合剂的砂轮，而不能用于树脂结合剂的砂轮。

[0007] (3)修整工具的损耗大，并且修整工具的形状误差容易复映到工件上去，砂轮的修整精度不高，难以形成足够的容肩空间。

[0008] (4)设备庞大，不方便携带，适应企业生产环境能力差。

[0009] (5 )对环境不太友好。例如，磨削液和电解液对设备和环境不利。

[0010] (6)光电转化效率方面，YAG固体激光器仅3%左右，C02激光器光电转化效率只有10%左右，而光纤激光的光电转化率在25%以上；在电功率消耗、配套冷却系统、维护成本等方面光纤激光的优势相当明显。

[0011] 现有技术中还公开了一些砂轮修整的方法，例如在2003年11月5日公开的，公开号为“CN1453103A”，发明名称为“成型磨削砂轮在线修整方法”的发明专利公开了一种成型磨削砂轮在线修整方法，其解决了以往修整方法无效加工时间过长，磨削精度过低的问题，但是该技术方案仍旧存在以下问题:本装置只能适用于齿轮加工、花键轴加工。在2005年1月12日公开的，公开号为“CN1562566A”，发明名称为“金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法及其装置”的发明专利公开了一种金属结合剂砂轮在线电解磨削修整法及其装置，其解决了亚微米级甚至纳米级超细粒度砂轮的在线精密修整，但是该技术方案仍旧存在以下问题:对于偏心较大的粗修形来说修形效率较低、体积庞大、成本较高。在2005年3月2日公开的，公开号为“CN1586816A”，发明名称为“连续激光修锐树脂结合剂砂轮的装置及方法”发明专利公开了一种连续激光修锐树脂结合剂砂轮的装置及方法，其提供了一种修锐树脂结合剂砂轮的激光修整装置，但是该技术方案仍旧存在以下问题:采用C02激光器，光电转化效率低，电功率消耗搞高、体积大，携带不方便，用皮带轮控制砂轮进给，其修整精度低，采用连续激光，可控性很差。在2010年5月12日公开的，公开号为“CN201455807U”，发明名称为“砂轮激光修整设备”的发明专利公开了一种砂轮激光修整设备，其提供了一种能有效提高修整精度并能修整超硬磨料砂轮的激光修整设备，但是该技术方案仍旧存在以下问题:为修整设备而非修锐设备，修整过程采用程序控，不能实现对砂轮修整的实时控制，修整时间相对较长。在2012年05月30日公开的，申请号为“CN202240906U”，发明名称为“电火花成型砂轮在线修整装置”的发明专利公开了一种成型砂轮修整装置，其解决了现有成型砂轮在线修整装置体积较大，不适合在一些超精密机床磨削系统中对成型砂轮进行在线修整的问题，但是该技术方案仍旧存在以下问题:本装置修整效率低、不能实现实时控制。在2012年11月14日公开的，公开号为“CN102773803A”，发明名称为“大磨粒金刚石砂轮精密修整方法”的发明专利公开了一种大磨粒金刚石砂轮的精密修整方法，其通过用&12钢块和杯形金刚石滚轮对电镀砂轮进行修整，解决了现有的传统精密加工硬脆材料存在的效率低、成本高的问题，但是该技术方案仍存在以下问题:修整工具损耗严重，磨粒表面易造成机械损伤，同时修整工具的形状误差容易复映到被修整凹曲面砂轮的工作表面上去，本装置只能适用于大磨粒金刚石砂轮修整。

[0012] 现有文献中，左敦稳等人在金刚石砂轮的C02脉冲激光修锐研究(《机械工程》第35卷第2期，1999年4月)，通过实验研究了激光脉冲频率和占空比等参数的影响。李迎等人在激光修锐树脂结合剂CBN砂轮的研究(《航空精密制造技术》第31卷第3期，1995年12月)，采用Nd:YAG100W激光器，验证了激光修锐树脂结合剂砂轮是可行的。李晓天等人在激光修锐树脂结合剂砂轮的试验研究(《航空精密制造技术》第35卷第6期，1999年12月)，使用脉冲YAG激光对树脂结合剂砂轮进行了修锐试验研究，激光修锐树脂结合剂砂轮存在一个合适的修锐参数范围。康仁宽等人在超硬磨料砂轮的激光修锐技术研究(《中国机械工程》第11卷第5期，2000年5月)，利用Nd: YAG固体脉冲激光器进行激光修锐青铜结合剂和树脂结合剂超硬磨料砂轮的试验，超硬磨料的修锐损耗少，修锐效率高，容易实现自动化，是一种很有前途的砂轮修锐技术。陈明等人在激光技术在砂轮修锐中的应用(《制造技术与机床》，2000年9月)，通过实验采用用YAG激光对砂轮进行修锐，考察了砂轮修锐前后磨粒突出高度及有效磨粒数等变化特征，比较在不同的激光修锐参数下所获得的不同的修锐效果，证明了激光技术应用于树脂结合剂砂轮的修锐是可行的，指出了激光修锐工艺参数的优化是获得良好修锐效果的保证。陈根余等人在声光调Q YAG脉冲激光修锐和整形青铜金刚石砂轮(《机械工程学报》第41卷第4期，2005年4月)，采用声光调Q钇铝石榴石脉冲激光径向辐照，修锐和整形青铜金刚石砂轮，通过建立传热学数学模型和数值计算以及激光单脉冲烧蚀试验，分析了修锐和整形机理，找到了合理的修锐和整形的激光参数与工艺参数，获得良好修整效果。王续跃等人在青铜结合剂金刚石砂轮激光修锐试验研究(《大连理工大学学报》第47卷第6期，2007年11月)，用YAG脉冲激光对青铜结合剂金刚石砂轮进行修锐试验研究，为改善激光修锐效果，提出辅助交叉吹气的方法，实验研究了激光功率密度和离焦量对结合剂去除效果的影响。陈根余等人在脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮(《中国激光》第40卷第7期，2013年7月)，采用短脉冲光纤激光器，对金刚石砂轮的修锐进行了系统研究。理论分析了脉冲激光修锐青铜金刚石砂轮的机理，试验研究了多脉冲激光烧蚀青铜轮的情况，总结了激光参数对烧蚀效果的影响规律。

[0013] 上述实验方法理论研究虽然都取得了一定的成果，但是与实际应用还有很大差距，都没有研制出一种高效、精密、体积小、携带方便、实时控制、柔性高的修锐设备。

发明内容

[0014] 本发明的目的在于提供一种高效、精密、体积小、携带方便、实时控制、柔性高的密实型结合剂超硬砂轮光纤激光修锐设备，以解决传统修锐方法难以实现密实型结合剂超硬砂轮高效、精密、携带方便的修锐的难题。

[0015] 本发明的技术方案是提供一种利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮的设备，该设备包括光纤激光器、单模光纤、激光烧蚀头、二维数控电动平台、计算机、激光器控制板，其特征在于:光纤激光器放置在实验平台上，光纤激光器输出的激光束经带金属护套的单模光纤传导、耦合至带有标准隔离器的激光烧蚀头，激光束经过焦距为100〜180mm的聚焦透镜聚焦后作用于砂轮表面；激光烧蚀头通过烧蚀头夹持器安装在二维数控电动平台上，侧喷气嘴安装在烧蚀头夹持器上，密实型结合剂超硬砂轮安装在平面磨床上，激光器控制板通过数据线与光纤激光器连接，二维数控电动平台通过数据线与计算机连接，二维数控电动平台的运动通过计算机控制。

[0016] 进一步地，密实型结合剂超硬砂轮目前包括树脂结合剂和金属结合剂超硬磨料砂轮。

[0017] 进一步地，激光烧蚀头包括激光头、烧蚀头主体、聚焦透镜、聚焦透镜压环、保护镜片、保护镜片压环、同轴气嘴、同轴送气孔和进气螺纹孔，其中，固定螺钉通过固定螺纹孔将激光头和烧蚀头主体连接在一起，聚焦透镜放置在烧蚀头主体内部的凸台上，聚焦透镜压环放置聚焦透镜上，保护镜片放置在聚焦透镜压环上，通过保护镜片压环将聚焦透镜、聚焦透镜压环和保护镜片固定，通过螺纹安装同轴气嘴，同轴气嘴通过进气螺纹孔和同轴送气孔实现激光烧蚀过程中同轴吹气功能。

[0018] 进一步地，激光烧蚀头通过烧蚀头夹持器安装在二维数控电动平台上，二维数控电动平台下端为两个电动平移台，其中一个电动平移台用于自动对焦，另一个电动平移台用于轴向进给。加工时通过调节二维数控电动平台的径向运动，使得激光束焦点位置位于砂轮表面，

[0019] 本发明还公开了一种修锐超硬砂轮的方法，其特征在于包括以下步骤:

[0020] (1)接通电源，给平面磨床、光纤激光器、二维数控电动平台、激光器控制板、计算机通电；

[0021] (2)开启磨床，使磨床X轴，Y轴，Z轴回到初始值，开启光纤激光器引导光开关，光纤激光器(1)发出引导红光，调节磨床上下运动，使引导红光沿砂轮径向方向，打开计算机(5)中二维数控电动平台(4)控制系统，控制二维数控电动平台(4)的运动使激光烧蚀头(3)垂直接触砂轮表面，在计算机(5)上设置二维数控电动平台(4)控制参数，运行控制系统实现激光光斑的自动对焦；

[0022] (3)通过二维数控电动平台(4)控制系统将引导红光移动至砂轮一侧的边缘点A，通过二维数控电动平台(4)控制系统调整激光烧蚀头(3)轴向行程，使引导红光移动至砂轮一侧的边缘点B点，即激光烧蚀头(3)的轴向运动覆盖砂轮整个宽度，再将引导红光移动至砂轮一侧的边缘点A并保存好A、B两点的位置数据，关闭二维数控电动平台(4)控制系统；

[0023] (4)根据待修锐砂轮的类型，调节激光器控制板上功率旋钮、频率旋钮以及定时旋钮，设置激光平均输出功率、脉冲重复频率以及出光时间；

[0024] (5)启动磨床，使砂轮旋转，并根据待修锐砂轮的类型，设置砂轮转速；

[0025] (6)根据待修锐砂轮的类型以及修整量，设置轴向进给速度和进给次数；

[0026] (7 )开启吹气阀门，设置辅助吹气压力；

[0027] (8)同时开启光纤激光器开关和二维数控电动平台控制系统；

[0028] (9)激光束通过激光烧蚀头聚焦透镜聚焦后，垂直照射在砂轮磨削面，开始修锐过程;

[0029] (10)修锐过程结束，光纤激光器自动关闭，二维数控电动平台自动停止轴向进给运动。

[0030] 本发明的有益效果是:

[0031] (1)本发明采用光束模式好、光电转换效率高、体积小、风冷、单脉冲能量高、光斑直径较小的脉冲光纤激光器作为修锐“刀具”，可以有效改善修锐的地形地貌，携带方便，适应企业环境能力很强，相比其他特殊修锐方法(例如:电解在线修锐法(ELID)、在线电火花放电修锐法、喷射压力修锐法、磁粉研蚀修锐法、超声振动修锐法等)，该设备采用的方法无电解液、噪声等污染。

[0032] (2)本发明解决传统修锐方法难以实现密实型结合剂超硬砂轮高效率、精密修锐的难题。

[0033] (3)本发明可快速、高效修锐，修锐周期缩短至约lOmin，修锐效率极高；

[0034] (4)本发明适应性强，既可修锐不导电、软的的树脂结合剂超硬砂轮，也可修锐导电的、硬度高的金属结合剂超硬砂轮；

[0035] (5)本发明体积小、携带方便，光纤激光相比传统激光电光转换效率高很多；采用风冷，无需庞大的冷水机，是一种灵活方便的修锐方法；

[0036] (6)本发明操作方便，可以实现了修锐的自动控制、实时控制。

附图说明

[0037] 图1是光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮设备原理图；

[0038] 图2是烧蚀头装配图；

[0039] 图3是二维数控电动平台图；

[0040] 图4是激光束轴向运动图；

[0041] 图5是激光器外部控制板控制流程图；

[0042] 其中:1-光纤激光器，2-光纤，3-激光烧蚀头，4-数控装置，5-计算机，6_侧喷气嘴，7-激光束，8-青铜结合剂，9-金刚石颗粒，10-周向旋转，11-密实型结合剂超硬砂轮，12-熔融溅射物，13-激光器控制板，14-激光头，15-烧蚀头主体，16-聚焦透镜，17-聚焦透镜压环，18-保护镜片，19-保护镜片压环，20-同轴气嘴，21-同轴送气孔，22-进气螺纹孔，23-固定螺纹孔，24-精密旋转台，25-烧蚀头夹持器，26-齿条支撑棒，27-支撑棒齿轮夹具，28-电动平移台

具体实施方式

[0043] 以下将结合着附图1-5对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[0044] 如图1所示，本发明的利用光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮设备由以下几个部分组成:光纤激光器1、平面磨床、激光烧蚀头3、二维数控电动平台4、计算机5、激光器控制板13及附件。光纤激光器1放置在实验平台上，光纤激光器1输出的激光束经带金属护套的单模光纤2传导、耦合至带有标准隔离器的激光烧蚀头3，激光束经过焦距为100〜180mm的聚焦透镜16聚焦后作用于砂轮表面。激光烧蚀头3通过烧蚀头夹持器25安装在二维数控电动平台4上，侧喷气嘴6安装在烧蚀头夹持器25上，密实型结合剂超硬砂轮11安装在平面磨床上，激光器控制板13通过数据线与光纤激光器1连接，二维数控电动平台4通过数据线与计算机5连接，二维数控电动平台4的精确运动通过计算机5控制。

[0045] 光纤激光器具有光束质量好、电-光转换效率高(高达30%，而C02激光只有10%，YAG激光低至4%)、运行和维护费用低、体积小(同功率只有C02激光和YAG激光十分之一)、重量轻、风冷等优点。光纤激光器是紧凑型脉冲掺镱光纤激光器，其平均输出功率P为5〜48W，脉冲重复频率f为50〜150kHz，脉冲持续时间τ为210ns，波长λ为1064nm，输出能量近似高斯分布、激光束由单模光纤传导、耦合至带有标准隔离器的激光烧蚀头。在本发明中，密实型结合剂超硬砂轮目前包括树脂结合剂和金属结合剂超硬磨料砂轮。

[0046] 根据所选镜片以及光纤激光器自带激光头的结构尺寸自主设计了激光烧蚀头3，具体装配关系和组成零部件如图2所示。激光烧蚀头3包括激光头14，烧蚀头主体15，聚焦透镜16，聚焦透镜压环17，保护镜片18，保护镜片压环19，同轴气嘴20，同轴送气孔21和进气螺纹孔22，其中，激光头14与烧蚀头主体15为间隙配合，固定螺钉通过固定螺纹孔23将激光头14和烧蚀头主体15连接在一起，聚焦透镜16放置在烧蚀头主体15内部的凸台上，聚焦透镜压环17放置聚焦透镜16上，保护镜片18放置在聚焦透镜压环17上，通过保护镜片压环19将聚焦透镜16、聚焦透镜压环17和保护镜片18固定，通过螺纹安装同轴气嘴20，同轴气嘴20通过进气螺纹孔22和同轴送气孔21实现激光烧蚀过程中同轴吹气功會泛。

[0047] 只需要拧松图中固定螺纹孔23所示沿周向均匀分布的四个固定螺钉就可以方便卸下烧蚀头同轴气嘴20。为了方便更换镜片或者清洗镜片，先卸下前端同轴气嘴20，再旋下保护镜片压环19，就可以拆下聚焦透镜16和保护镜片18，同轴气嘴20有实现同轴吹气功能，气体从进气螺纹孔22进入，从同轴送气孔21吹出作用于砂轮表面。

[0048] 图3为二维数控电动平台图，两个同一型号的电动平移台呈十字形布置，该电动平移台的行程为150_，分辨率为0.00125mm,最高速度为20mm/s，重复定位精度〈0.005mm,分别用于径向对焦和轴向进给。激光烧蚀头3通过烧蚀头夹持器25安装在电动平移台上，可以通过手动支撑棒齿轮夹具27在齿条支撑棒26上与齿啮合移动从而调整烧蚀头高度，平台下端为两个电动平移台28，其中下面的电动平移台用于自动对焦，上面的电动平移台用于轴向进给。加工时通过调节二维数控电动平台的径向运动，使得激光束焦点位置刚好位于砂轮表面。

[0049] 图4为激光束轴向运动图，A点为密实型结合剂超硬砂轮一端面上任意一点，B点为沿砂轮轴向另一端面上与A点相对应点，激光束从A点运动至B点，覆盖砂轮整个宽度，随着砂轮的转动，根据设定进给次数，激光束在A、B两点往复运动，对整个砂轮进行修锐。

[0050] 光纤激光器配有一个高速数字控制接口，可以直接与扫描控制卡连接，无需任何外部驱动器或者额外的接口板就可以集成到用户的系统中。激光器内部可以装配不同类型的主振荡器，可以保证在宽脉冲重复频率范围内工作。外部控制系统提供的脉冲重复频率信号输入到激光器接口，即可同步发射激光脉冲。直接连接24V直流电源，并提供控制信号就可以工作。通过外部控制板可以方便地进行激光器的开关控制、脉冲重复频率与平均输出功率调节，并且可以对出光时间进行设定。

[0051] 图5为激光器控制流程图:

[0052] 光纤激光器在使用过程通过激光器控制板来实现对激光参数的调节，首先设定激光功率值，再设定激光频率值，然后选择定时或连续出光模式，最后打开激光开关。具体操作方法如下:

[0053] (1)接通电源，平面磨床、光纤激光器1、二维数控电动平台4、激光器控制板13、计算机5通电；

[0054] (2)功率设置:旋转激光器控制板13上的功率旋钮，同时观察激光器控制板13上的“POWER”数码管(显示功率值)的数值，当功率值等于30W时停止调节旋钮。按下“POWER”旋钮左上方的“BU2”键锁存预期功率值，松开按键，完成激光器的功率设置操作；

[0055] (3)频率设置:旋转激光器控制板13上的的频率旋钮，同时观察“FREQ”数码管(显示频率值)的数值，当数码管所显示的频率值等于50kHz时停止调节旋钮。松开旋钮，完成激光器的频率设置操作；

[0056] (4)连续出光与定时出光选择:在功率和频率都设置完成后，直接拨动激光器控制板13的“ K3 ”开关至0Ν状态，激光被开启，连续出光。拨动“ K3 ”开关至OFF状态，激光被关断；

[0057] (5)若要进入定时出光模式，在功率以频率设定完毕后，先拨动“K3”开关至0N状态，再拨动激光器控制板13两个开关“K4”和“K2”开关至0Ν状态。旋转两开关右侧的定时旋钮，同时观察“ΊΊΜΕ”数码管(显示定时时间)，当数码管显示值等于20 μ s时停止调节旋钮。按下激光器控制板13上的“BU2”按键。此时激光被开启，定时时间到后激光自动关断。退出定时出光模式时，将“K4”开关和“Κ2”开关向下拨动即可；

[0058] (6)开启激光器。

[0059] 光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮设备工作过程:

[0060] 光纤激光修锐密实型结合剂超硬砂轮设备由脉冲光纤激光器作为砂轮非接触式加工的“刀具”，激光器参数可在自制的激光器控制板上自行设置。激光器所发出的激光由传输光纤传导至激光烧蚀头，经过准直、聚焦后作用在砂轮表面上。激光烧蚀头安装在二维数控电动平台上，通过计算机控制可以实现激光烧蚀头的轴向给进运动与径向调焦运动，待修锐的砂轮安装在平面磨床上，由磨床提供砂轮的周向进给运动。其具体操作过程如下:

[0061] (1)接通电源，平面磨床、光纤激光器1、二维数控电动平台4、激光器控制板13、计算机5通电；

[0062] (2)开启磨床，使磨床X轴，Y轴，Z轴回到初始值，开启光纤激光器引导光开关，光纤激光器(1)发出引导红光，调节磨床上下运动，使引导红光沿砂轮径向方向，打开计算机5中二维数控电动平台控制系统，通过精密控制二维数控电动平台的运动使激光烧蚀头3垂直接触砂轮表面，在计算机5上设置二维数控电动平台控制参数，X轴进给量设为91.8mm(此距离时激光烧蚀头的光斑焦点正好位于砂轮表面)，在计算机上运行控制系统从而实现激光光斑的自动对焦；

[0063] (3)通过二维数控电动平台控制系统将引导红光移动至A点，通过二维数控电动平台控制系统调整激光烧蚀头(3)轴向行程，使引导红光移动至B点，即激光烧蚀头(3)的轴向运动覆盖砂轮整个宽度。将引导红光移动至A点并保存好A、B两点的位置数据，关闭二维数控电动平台控制系统；

[0064] (4)根据待修锐砂轮的型号，调节激光器控制板13上功率旋钮、频率旋钮以及定时旋钮，设置激光平均输出功率、脉冲重复频率以及出光时间；

[0065] (5)按下磨床主轴转动按钮，使砂轮旋转，并根据待修锐砂轮的型号，设置砂

[0066] 轮转速；

[0067] (6)将二维数控电动平台控制软件设置为自动运行状态，根据待修锐砂轮的型号以及修整量，设置轴向进给速度和进给次数；

[0068] ( 7 )开启吹气阀门，设置辅助吹气压力；

[0069] (8)同时开启光纤激光器出光开关和二维数控电动平台控制系统；

[0070] (9)激光束7通过激光烧蚀头3聚焦透镜16聚焦后，垂直照射在砂轮磨削面，开始修锐过程。激光烧蚀头3沿砂轮轴向往复进给，同时砂轮作回转运动，青铜结合剂材料被均匀的去除，经过若干次烧蚀加工，将在青铜表面形成密密麻麻的重叠凹坑，实现修锐的目的；

[0071] (10)加工时间到，光纤激光器1自动关闭，二维数控电动平台自动停止轴向进给运动。手动关闭修锐设备各组成部分电源。

[0072] 激光修锐过程到此结束。

[0073] 若所用砂轮的型号为100D*10T*5X*31.75H，其中，100为砂轮外径，10为砂轮宽度，5为结合剂厚度，31.75为安装直径，实验过程中参数为:激光功率为30W ;脉冲重复频率为50kHz ;出光时间为20 μ s ;砂轮转速为244r/min ;二维数控电动平台的Y轴向进给速度为0.182mm/s，其具体操作过程如下:

[0074] (1)接通电源，平面磨床、光纤激光器1、二维数控电动平台、激光器控制板13、计算机5通电；

[0075] (2)开启磨床，使磨床X轴，Y轴，Z轴回到初始值，开启光纤激光器引导光开关，光纤激光器(1)发出引导红光，调节磨床上下运动，使引导红光沿砂轮径向，，打开计算机5中二维数控电动平台控制系统，通过精密控制二维数控电动平台的运动使激光烧蚀头3垂直接触砂轮表面，在计算机5上设置二维数控电动平台控制参数，X轴进给量设为91.8mm，在计算机上运行控制系统从而实现激光光斑的自动对焦；

[0076] (3)通过二维数控电动平台控制系统将引导红光移动至A点，通过二维数控电动平台控制系统调整激光烧蚀头(3)轴向行程，使引导红光移动至B点，即激光烧蚀头(3)的轴向运动覆盖砂轮整个宽度。将引导红光移动至A点并保存好A、B两点的位置数据，关闭二维数控电动平台控制系统；

[0077] (4)调节激光器控制板13上功率旋钮、频率旋钮以及定时旋钮，使激光功率为30W ;脉冲重复频率为50kHz ;出光时间为20 μ s ;

[0078] (5)按下磨床主轴转动按钮，使砂轮旋转，调整砂轮转速为244r/min ;

[0079] (6)将二维数控电动平台控制软件设置为自动运行状态，设置轴向进给速度0.182mm/s和进给次数1次；

[0080] (7)开启吹气阀门，设置辅助吹气压力为0.6Mpa ；

[0081] (8)同时开启光纤激光器开关和二维数控电动平台控制系统；

[0082] (9)激光束7通过激光烧蚀头3聚焦透镜16聚焦后，垂直照射在砂轮磨削面，开始修锐过程。激光烧蚀头3沿砂轮轴向往复进给，同时砂轮作回转运动，青铜结合剂材料被均匀的去除，经过若干次烧蚀加工，将在青铜表面形成密密麻麻的重叠凹坑，实现修锐的目的；

[0083] (10)加工时间到，光纤激光器1自动关闭，二维数控电动平台自动停止轴向进给运动。手动关闭修锐设备各组成部分电源。

[0084] 激光修锐过程到此结束。

[0085] 尽管参考附图详细地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。