[发明专利]一种激光冲击强化轴承内圈的柔性加工方法

说明书

本发明公开了一种激光冲击强化轴承内圈的柔性加工方法，该方法主要包括机械手、传送带、喷漆枪、纳秒激光器、激光除漆设备以及圆度检测仪，该方法集成了一系列加工工位，其中加工工位包括喷漆工位、激光喷丸工位和激光除漆工位，都位于顶层工位平台，圆度检测工位位于中层工位平台。首先对轴承内圈进行喷漆处理，其次进行激光喷丸，黑漆作为吸收层，水流作为约束层，最后进行激光除漆，强化处理完成后，轴承内圈被转移到中层工位平台，进行圆度检测，以便区分合格产品与不合格产品。该方提升了轴承内圈的残余压应力，增加了影响层深度，并且处理过程高度自动化，实现了轴承内圈柔性强化加工。

技术领域

本发明专利属于激光冲击加工领域，特指一种激光冲击强化轴承内圈的柔性加工方法。

背景技术

目前滚动轴承套圈的激光冲击强化技术存在以下两个问题：①激光冲击在滚道表层产生的残余应力会破坏套圈内部的材料力学平衡，从而使轴承套圈产生几何变形；②在滚动接触交变载荷作用下，激光冲击在套圈滚道表层产生的有利的残余压应力并不稳定，容易发生应力松弛。

激光喷丸作为一种新型的表面强化技术，利用激光诱导冲击波作用于金属表面的吸收层，通过吸收层吸收激光能量后发生爆炸，形成高压冲击波作用于金属表面，金属表面产生塑性变形并产生硬化效果，引入较大的残余压应力。激光喷丸具有表面强化效果明显，影响层深等优点。

专利号为CN109371223A的中国发明专利公开了一种滚动轴承圈激光强化装置，该装置通过定位套与轴承圈进行孔轴配合，变形约束环、约束板以及安装在定位套内的电热丝都用于减小轴承圈在进行激光强化时产生的热应力变形。采用该方法对轴承圈进行强化，在激光照射黑漆时，离子体爆炸，透明约束板容易碎裂，需要频繁更换约束板，强化效率低；采用预热的方法，减少轴承圈的变形，同时也会对其他定位元件产生影响，造成定位误差，且该装夹方式繁琐，不适用于大批量生产。

专利号为CN103231202A的中国发明专利其公开了一种轴承滚道超声波强化方法和装置，其利用超声波对轴承圈的滚道表面进行强化。超声强化可控因素比较多，所衍生出的超声强化工艺也非常多，只不过其设备相对较大，并且需要适配其他的介质以满足工艺要求。

专利号为CN11009349A的中国发明专利公开了一种轴承内圈的激光冲击强化方法及装置，该装置是将轴承内圈插入内圈座，通过盖板和螺钉固定实现轴承内圈的装夹。激光强化过程采用的是黑胶带作为吸收层，粘贴在滚道表面。

经过试验发现，该方法粘贴的黑胶带在滚道表面易出现皱褶，不牢靠的问题，且后期清理时易形成胶带残留的问题，降低滚道表面的质量。

上述利用激光喷丸的强化轴承内圈的方法，存在着很多不足，因此，寻找一种高吸收率的吸收层、高生产率、强化效果明显的加工方法就显得十分必要。

发明内容

本发明针对上述背景技术中存在的问题而设计了一种激光冲击强化轴承内圈的柔性加工方法，其目的一方面是优化激光喷丸过程中吸收层的喷涂和去除过程，有利于在轴承内圈滚道获得较大的残余压应力层，并且实现了自动化，另一方面是对产品进行检测，能够实现大批量高质量生产。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种激光冲击强化轴承内圈的柔性加工方法，其特征在于：主要包括工业机械手、传送带、喷漆枪、纳秒激光器、激光除漆设备、圆度检测仪以及样品回收槽。

优选的，以底座为基础，所有装置都位于底座上方；

优选的，轴承支架安装在传送带I和传送带II上，电机上设有槽位可对伸缩夹具杆夹紧和释放，伸缩夹具杆可对十字卡盘夹紧和释放，上料处设有伸缩支撑杆；

优选的，喷漆工位处设有黑漆罐，输送管道连接喷漆枪和黑漆罐，并在防护间隔I对轴承内圈喷漆；

优选的，位于中层工位平台的黑漆回收桶排除多余黑漆，进水管和排水管连接黑漆回收桶，以便清洗；