为了获得激光整形的高精度青铜结合剂成形砂轮, 采用高像素相机、双远心镜头、背光源、数控机床和光纤激光器为主要的硬件, 分析了切向整形的过程和检测需求, 采用磨削复映法的视觉检测方式, 结合数字图像处理技术设计了标准轮廓建立、双模板匹配定位、修整补偿等关键算法; 设计了防护机械结构, 搭建了一套高精度成形砂轮轮廓检测激光切向整形系统。以V形槽整形试验为例, 经过粗修整和补偿加工后V型槽的偏差值在17 μm以下, 并实现几何形状参数误差在5%以内。试验表明, 该系统可以实现砂轮几何形状轮廓与尺寸的准确检测, 通过补偿整形能够有效且快捷的获得高整形精度。

采用脉宽为10 ps的皮秒激光对热轧Q235钢板进行了除锈工艺试验研究, 通过单因素试验法, 得到了激光平均功率密度、光斑重叠率及扫描轨迹重叠率对去除效果及表面形貌的影响规律, 并获得了优化的工艺参数。结果表明, 过大或过小的激光平均功率密度会致使工件二次氧化或除锈不完全; 当光斑重叠率与扫描轨迹重叠率同为30～40%时会获得较好的除锈效果; 采用高、低能量密度交替的清洗方式可以获得相比固定参数清洗更好的清洗效果, 同时可以提高清洗效率。最后利用优化参数清洗得到的工件表面氧元素含量相比未除锈工件降低了92%。

针对青铜金刚石砂轮V形凹面修整困难的问题, 利用光纤激光切向整形法, 得到修整青铜金刚石砂轮V形凹面新的技术方法。在分析激光切向整形作用机理的基础上, 确定关键激光工艺参数。采用超景深三维显微镜检测磨削后的石墨板, 间接采集V形凹面砂轮的特征。研究不同激光工艺参数对V形凹面修整效率的影响规律, 及不同重叠率对青铜金刚石砂轮V形凹面的几何特征参数的影响规律。研究结果表明, 激光平均功率与激光光斑重叠率对修整效率影响较大, 近似呈正比例关系; 合适的重叠率有利于减小形状误差PV值(最小形状误差PV值为36 μm); 相比激光扫描轨迹线重叠率, 激光光斑重叠率对修整后成形角度和V形凹面尖角半径值影响更大, 激光光斑重叠率越大, 成形角度与V形凹面尖角半径值越大; 修整后砂轮形状误差均可控制在5%以内, 初步验证了脉冲激光切向修整V形凹面青铜金刚石砂轮的可行性。