1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点试验室， 湖南 长沙 410082
2 湖南大学激光研究所， 湖南 长沙 410082
针对声光调Q YAG脉冲激光修整青铜结合剂金刚石砂轮，运用ANSYS有限元软件建立了三维脉冲激光烧蚀金刚石磨粒的数学模型和传热模型，得到了激光烧蚀金刚石磨粒后的温度分布。利用所建立的模型可获得不同激光参数下的变质层厚度，并通过实验对该模型进行了验证。针对脉冲激光修锐与整形的两个不同方面，从实验和数值模拟两方面研究脉冲激光参数对变质层厚度的影响规律，得到在修锐时脉宽与激光功率对变质层厚度影响程度相差不大，而在整形时脉宽则起到了绝对的主导作用；经过多脉冲激光烧蚀后变质层厚度有所减小；只有在砂轮修锐时石墨变质层厚度随脉宽的增加而减少。
激光技术 脉冲激光修整 ANSYS仿真 石墨变质层 激光参数
1 湖南大学 激光研究所，长沙 410082
2 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082
为了选择合适的激光设备及参量，以便提高激光修整砂轮效率和精度，采用300W氙灯抽运YAG普通脉冲激光器、80W声光调Q YAG脉冲激光器对青铜金刚石砂轮进行了单脉冲和连续脉冲烧蚀试验，借助于显微镜分析了激光作用后砂轮表面的微观形貌，并通过理论推导，得出一组公式，在考虑砂轮修整精度和效率的前提下，有效地缩小激光器及参量的选择范围，有助于针对不同的砂轮选择更为合适的激光参量进行更有效的修整。结果表明，声光调Q YAG脉冲激光器比氙灯抽运普通YAG脉冲激光器单脉冲能量小、脉冲频率高、脉宽窄、峰值功率高，更适合用于砂轮的高精度、高效率修整。
激光技术 激光烧蚀 激光修整 设备 参量 青铜金刚石砂轮 laser technique laser ablation laser turing and dressing equipments parameters bronze-bonded diamond grinding wheel
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室， 湖南 长沙 410082
2 湖南大学激光研究所， 湖南 长沙 410082
基于激光与物质的相互作用，针对声光调Q YAG脉冲激光修整青铜金刚石砂轮开展研究。建立了单脉冲激光烧蚀青铜和金刚石温度场的有限元模型，模拟了不同激光功率密度作用下青铜和金刚石的温度分布。借助温度场云图得到了可供修整试验参考的激光参数：适用于修锐的脉冲激光功率密度范围为1.66×107~7.5×107 W/cm2；适用于整形的脉冲激光功率密度范围为9.95×107~3.52×108 W/cm2，并从中选取典型参数进行修整试验，获得了良好的砂轮表面形貌。在仿真和试验的基础上，进一步分析了脉冲激光修整青铜金刚石砂轮的机理。
激光技术 激光修整 温度场模拟 青铜金刚石砂轮 脉冲激光
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
基于三角测量在线检测闭环控制烧蚀系统, 以声光调Q YAG脉冲激光径向辐照方式进行青铜金刚石砂轮修整。根据砂轮表面的漫反射和成像情况, 选取柱面透镜作为接收透镜, 改进设计一套比较完善的接收光路系统, 对此激光烧蚀系统进行了标定。依照标定结果调整电路, 选取合理的激光和工艺参数进行砂轮修整试验。试验结果表明, 经激光修整后砂轮精度有了明显的提高。在此基础上研究了激光-机械复合精密修整技术, 即青铜金刚石砂轮通过激光修整后, 再辅以机械法整形。该方法使修整精度进一步得到提高, 同时使砂轮表面地形地貌得到了改善。
光学制造 激光烧蚀 精度 修整 青铜金刚石砂轮 地形地貌
