[发明专利]一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法

说明书

本发明属于激光加工领域，特别涉及一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法。对于航空轴承，其失效多由表面磨损、接触疲劳引起，且多发生于轴承套圈滚道内，而滚道形状复杂，一般激光冲击强化方法易出现冲击面不全，或冲击效果不均匀。因此，提出一种激光路径不变，工件倾斜一定角度且绕工件中心转动、搭接率50%‑75%的冲击方法，保证了轴承易发生接触区域的强化效果。另外，通过建模仿真，对冲击过程进行模拟，对工艺实施提供参考，减少工艺试错次数和工作量。通过此种方法强化了轴承套圈滚道表面，均匀地提高了表面的残余应力。

技术领域

本发明属于激光加工领域，特别涉及一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法。

背景技术

轴承是机械传动系统的关键基础件。航空轴承因其工作环境复杂恶劣，且随航空发动机改进，对航空轴承的性能要求越来越高，好的耐磨性能和高的疲劳性能是轴承寿命的一大保障。而工程实践发现，轴承构件的耐磨性能、接触疲劳性能与其表面完整性密切相关，激光冲击强化技术是新兴的表面强化技术，相对于传统表面强化技术具有高压、高能、超快、超高应变率等优势。

近年来，激光冲击强化技术发展迅速，该技术不仅能够使金属材料表层产生有利的残余压应力，而且能够使金属材料表层的晶粒细化，生成大量位错、孪晶等微观组织结构，从而有效提高材料表层的疲劳强度，同时激光冲击强化技术具有非接触、操作方便、可控性强和适用范围广等特点，因此在滚动轴承领域内具有良好的应用前景。

航空轴承的制造，其表面机械性能仍可进一步提高，尤其是表面残余压应力，鉴于激光冲击强化技术的优异性及轴承套圈结构的复杂性，优选一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法显得尤为重要。由于轴承结构的特殊性，目前未见较为理想的激光冲击方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法，以解决现有轴承套表面残余压应力不足、激光冲击困难问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种激光冲击强化轴承套圈滚道表面的方法，包括以下步骤：

步骤一：冲击前，先获得套圈的三维模型，再建立冲击过程的仿真模型，确定运动参数；

步骤二：粘贴吸收层，粘贴吸收层要求紧密贴合工件、无气泡、无杂质等；

步骤三：装夹工件于回转类零件专用夹具上，并定位夹紧夹具于KUKA机械臂法兰盘上；

步骤四：控制机械臂运动轨迹，使得激光束过滚道R₁圆心，并近似垂直于冲击面，轴承套圈倾斜；调节水路机器人；设置激光激光参数；

步骤五：机械臂轴6转动，冲击套圈边缘第一圈；

步骤六：在进行第二圈冲击前，工件移位，实现工件绕R₁转动效果，调节水路，开始第二圈冲击，依次循环往复，直至滚道被冲击完成；

步骤七：去除吸收层，微抛后清洗吹干。

进一步地，所述步骤一中，冲击前，先获得套圈的三维模型，再建立强化的仿真模型，然后对轴承冲击过程进行数值仿真，从而确定移动距离及转动角度。

进一步地，所述步骤二中，粘贴吸收层包括微抛光、清洗5-10min、吹干轴承套圈，吸收层采用型号为2100FRTV型黑胶带（吸收能量和防止激光烧蚀工件表面的作用）。

进一步地，所述步骤三中，夹具需定心精度高，与机械臂法兰盘能够精确配合。