一种定位夹紧装置、激光喷丸系统及激光喷丸方法 |
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| 申请号 | CN202210690003.7 | 申请日 | 2022-06-17 | 公开(公告)号 | CN115011787A | 公开(公告)日 | 2022-09-06 |
| 申请人 | 温州大学; 江苏大学; | 发明人 | 林子杭; 薛伟; 孟宪凯; 鲁金忠; 周建忠; 冯爱新; 蔡燕; 朱小伟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种激光 喷丸 系统，包括激光喷丸装置、 定位 夹紧装置，所述定位夹紧装置包括圆形底座301、夹紧结构3、辅助 支撑 结构4，所述夹紧结构3包括 轴承 内圈 外表面夹紧部、 轴承内圈 内表面夹紧部，所述底座301上均布开设有至少三个滑槽，至少三个所述滑槽于圆心处连通，所述滑槽内设置有轴承内圈内表面夹紧部，任意两个所述滑槽之间的底座上设置有所述辅助支撑结构4；所述轴承内圈外表面夹紧部位于所述滑槽内，且在靠近所述底座301的圆心处与轴承内圈内表面夹紧部相对设置。通过定位夹紧装置夹紧轴承内圈，含有定位夹紧装置的激光喷丸系统能够对轴承内圈的内侧进行全部支撑，减小激光喷丸过程轴承内圈的圆度误差。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于轴承内圈的定位夹紧装置，其特征在于，包括圆形底座(301)、夹紧结构(3)、辅助支撑结构(4)，所述夹紧结构(3)包括轴承内圈外表面夹紧部、轴承内圈内表面夹紧部，所述底座(301)上均布开设有至少三个滑槽，至少三个所述滑槽于圆心处连通，所述滑槽内设置有轴承内圈内表面夹紧部，任意两个所述滑槽之间的底座上设置有所述辅助支撑结构(4)；所述轴承内圈外表面夹紧部位于所述滑槽内，且在靠近所述底座(301)的圆心处与轴承内圈内表面夹紧部相对设置，所述底座(301)包括底座上盖(308)。 |
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| 说明书全文 | 一种定位夹紧装置、激光喷丸系统及激光喷丸方法技术领域背景技术[0002] 柔性轴承常应用于谐波减速器，工作时长轴受到交变循环载荷，滚道易产生疲劳剥落和疲劳裂纹，进而产生接触疲劳失效。激光喷丸强化是一种新型的表面改性技术，利用高能短脉冲激光诱导产生的等离子冲击波作用域材料表面，使材料表面发生弹塑性变形，引入一定深度的残余压应力，从而提高材料表面的耐磨性和裂纹闭合效应，提升接触疲劳寿命。 [0003] 公开号CN108193034A的专利申请，提出了一种内壁喷丸强化处理工艺及装置，该装置是将待加工薄壁工件夹持在转动部件上，通过电机驱动工件转动，在侧面利用钢丸对部件外壁进行喷丸处理，该方法的薄壁件内部处于悬空状态，在受到钢丸力作用时，易产生较大变形，影响后续装配使用，而且钢丸在撞击工件时会产生大量噪音，造成环境污染。公开号CN110093494A的专利申请，提出一种轴承内圈的冲击强化方法，该方法是将轴承内圈定位在圆筒上，轴承内圈与圆筒之间留有间隙，在激光喷丸时，整个滚道会产生较大的圆度误差，影响后续装配精度。 发明内容[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于轴承内圈的定位夹紧装置、激光喷丸系统及激光喷丸方法，解决了激光喷丸时轴承内圈的圆度误差大的问题。 [0005] 本发明时通过以下技术手段实现上述目的。 [0006] 第一方面，本发明提供一种用于轴承内圈的定位夹紧装置，包括圆形底座301、夹紧结构3、辅助支撑结构4，所述夹紧结构3包括轴承内圈外表面夹紧部、轴承内圈内表面夹紧部，所述底座301上均布开设有至少三个滑槽，至少三个所述滑槽于圆心处连通，所述滑槽内设置有轴承内圈内表面夹紧部，任意两个所述滑槽之间的底座上设置有所述辅助支撑结构4；所述轴承内圈外表面夹紧部位于所述滑槽内，且在靠近所述底座301的圆心处与轴承内圈内表面夹紧部相对设置。 [0007] 可选的，所述底座301包括底座上盖308。 [0008] 可选地，所述轴承内圈内表面夹紧部包括第一弹簧302、第一导向杆303、固定底板304、滑动连接板305、第一连接板306、第一弧形板307、电磁铁312，所述第一弹簧302套在所述第一导向杆303上，所述第一弹簧302的一端与所述固定底板304连接，另一端与所述滑动连接板305相连；所述滑动连接板305套在所述第一导向杆303上，可沿底座径向前后移动； 所述第一弧形板307安装在所述第一连接板306上方且两者固定连接。 [0009] 可选的，所述轴承内圈内表面夹紧部还包括电磁铁312，所述电磁铁312安装在第一连接板306两侧，用于限制第一连接板移动。 [0010] 可选的，所述滑槽两侧面具有对称设置的向所述底座301凸出且沿圆形底座径向伸展的凸出部，所述滑动连接板305的两端设置在所述凸出部内。 [0012] 可选的，所述辅助支撑结构4包括辅助支撑底座411、第二弧形板401、连接块402、第二弹簧403、滑动连杆404、第一连接杆405、连杆406、第二连接杆407、第三连接杆408、转动扳手409，辅助支撑底座411上表面设置有第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部设置有第一通孔，所述第二支撑部为两个相对设置的支撑座，两个所述支撑座均设置有第二通孔，所述第二弧形板401、所述连接块402、所述第二弹簧403依次连接，所述第二弹簧403至少部分套在滑动连杆404上，所述滑动连杆位于所述第一通孔内，所述第二弹簧403一端与所述滑动连杆固定连接，所述第二弹簧403能够随滑动连杆404前后移动；所述滑动连杆404背离弹簧的一端与所述连杆406的一端通过所述第一连接杆405转动连接，所述连杆406的另一端与所述动扳手409通过所述第二连接杆407转动连接，所述转动扳手409位于两个相对设置的所述支撑座之间，并通过所述第三连杆408与所述支撑座转动连接。 [0013] 可选的，所述辅助支撑结构4还包括限位块410，所述限位块410设于辅助支撑底座811上，使当所述转动扳手409往下压至所述限位块410时，所述滑动连杆404与所述转动扳手409处于同一水平线。 [0014] 可选的，所述辅助支撑结构4均布在相邻两个所述滑槽之间的圆形所述底座301上，且所述第二弧形板401背离所述圆心方向，以用于支撑所述轴承内圈的内表面。 [0015] 可选的，第一弧形板(307)和第二弧形板(401)具有相同弧度，表面为弹性材料。 [0016] 第二方面，本发明提供一种用于轴承内圈的激光喷丸系统，其特征在于，包括激光喷丸装置、权利要求1‑10所述定位夹紧装置，所述激光喷丸装置包括激光控制系统1、水喷嘴2、机械手5、法兰盘6、聚焦透镜7、反射镜8、激光器9；所述底座301底部预留有螺栓孔，通过法兰盘6与机械手5末端关节相连，所述激光喷丸装置用以对轴承内圈进行喷丸加工。 [0017] 第三方面，本发明提供一种轴承内圈的激光喷丸的方法，其特征在于，包括如下步骤： [0019] 将贴好3M黑胶带的轴承内圈套在第一弧形板外； [0020] 启动气缸，活塞杆向外推动第一连接板，第一弹簧受到压缩，第一弧形板开始夹紧轴承内圈； [0021] 当第一弹簧不再压缩移动时，启动电磁铁，吸附于底座滑槽的两侧，夹紧工作完成； [0022] 将转动扳手向下压，推动滑动连杆向轴圈内测移动，当转动扳手压至限位块时，转动扳手和滑动连杆平行，成水平位置,滑动连杆压缩第二弹簧，将第二弧形板推至轴圈内壁，完成轴承内圈辅助支撑； [0024] 调整机械手，将轴承内圈移动到聚焦镜的焦点附近，调整至适合的光斑大小； [0025] 设置机械手末端转动速度和激光系统频率，实现激光喷丸过程的不同搭接率； [0026] 打开水喷嘴，水流对准轴承内圈上的激光定位红点，形成1～2mm的水膜； [0027] 开始激光喷丸加工过程，待到加工结束，对轴承内圈进行拆除； [0028] 进一步，所述激光喷丸的能量大小为3～5J； [0029] 进一步，所述激光喷丸光斑直径为2mm。 [0030] 本发明的有益效果在于： [0031] 1.本发明通过定位夹紧装置夹紧轴承内圈，能够在激光喷丸时对轴承内圈的内侧进行全部支撑，大大减小激光喷丸过程轴承内圈的圆度误差。 [0033] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更加明显： [0034] 图1为本发明实施例的一种用于轴承内圈的激光喷丸系统示意图； [0035] 图2为本发明实施例的一种用于轴承内圈的激光喷丸系统的定位夹紧结构示意图一； [0036] 图3为本发明实施例的一种用于轴承内圈的激光喷丸系统的定位夹紧结构示意图二； [0037] 图4为本发明实施例的一种用于轴承内圈的激光喷丸系统的定位夹紧结构示意图三； [0038] 图5为本发明实施例的一种用于轴承内圈的激光喷丸系统的辅助支撑结构的结构示意图； [0039] 图中：1‑激光控制系统、2‑水喷嘴、3‑定位夹紧结构、301‑底座、302‑第一弹簧、303‑第一导向杆、304‑固定底板、305‑滑动连接板、306‑第一连接板、307‑第一弧形板、308‑底座上盖、309‑气缸、310‑活塞缸、311‑活塞杆、312‑电磁铁、4‑辅助支撑结构、401‑第二弧形板、402‑连接块、403‑第二弹簧、404‑滑动连杆、405‑第一连接杆、406‑连杆、407‑第二连接杆、408‑第三连接杆、409‑转动扳手、410‑限位块、411‑辅助支撑底座、5‑机械手、6‑法兰盘、7‑聚焦透镜、8‑反射镜和9‑激光器。 具体实施方式[0040] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。 [0041] 可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。 [0042] 可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。 [0043] 可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分，而与本发明实施例无关的部分未在附图中示出。 [0044] 第一方面，参照图2至图5，本发明实施例提供一种用于轴承内圈的定位夹紧装置。 [0045] 本发明实施例的定位夹紧装置，包括圆形底座301、夹紧结构3、辅助支撑结构4，所述夹紧结构3包括轴承内圈外表面夹紧部、轴承内圈内表面夹紧部，所述底座301上均布开设有至少三个滑槽，至少三个所述滑槽于圆心处连通，所述滑槽内设置有轴承内圈内表面夹紧部，任意两个所述滑槽之间的底座上设置有所述辅助支撑结构4；所述轴承内圈外表面夹紧部位于所述滑槽内，且在靠近所述底座301的圆心处与轴承内圈内表面夹紧部相对设置。 [0046] 可选的，所述底座301包括底座上盖308。 [0047] 可选的，所述轴承内圈内表面夹紧部包括第一弹簧302、第一导向杆303、固定底板304、滑动连接板305、第一连接板306、第一弧形板307、电磁铁312，所述第一弹簧302套在所述第一导向杆303上，所述第一弹簧302的一端与所述固定底板304连接，另一端与所述滑动连接板305相连；所述滑动连接板305套在所述第一导向杆303上，可沿底座径向前后移动； 所述第一弧形板307安装在所述第一连接板306上方且两者固定连接。 [0048] 可选的，所述轴承内圈内表面夹紧部还包括电磁铁312，所述电磁铁312安装在第一连接板306两侧，用于限制第一连接板移动。 [0049] 可选的，参照图2，所述滑槽两侧面具有对称设置的向所述底座301凸出且沿圆形底座径向伸展的凸出部，所述滑动连接板305的两端设置在所述凸出部内。 [0050] 可选的，所述轴承内圈外表面夹紧部包括气缸309、活塞缸310、活塞杆311，所述气缸309设置在底座滑槽中，并推动活塞杆311移动。 [0051] 可选的，参照图5，所述辅助支撑结构4包括辅助支撑底座411、第二弧形板401、连接块402、第二弹簧403、滑动连杆404、第一连接杆405、连杆406、第二连接杆407、第三连接杆408、转动扳手409，辅助支撑底座411上表面设置有第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部设置有第一通孔，所述第二支撑部为两个相对设置的支撑座，两个所述支撑座均设置有第二通孔，所述第二弧形板401、所述连接块402、所述第二弹簧403依次连接，所述第二弹簧403至少部分套在滑动连杆404上，所述滑动连杆位于所述第一通孔内，所述第二弹簧403一端与所述滑动连杆固定连接，所述第二弹簧403能够随滑动连杆404前后移动；所述滑动连杆404背离弹簧的一端与所述连杆406的一端通过所述第一连接杆405转动连接，所述连杆406的另一端与所述动扳手409通过所述第二连接杆407转动连接，所述转动扳手409位于两个相对设置的所述支撑座之间，并通过所述第三连杆408与所述支撑座转动连接。 [0052] 可选的，所述辅助支撑结构4还包括限位块410，所述限位块410设于辅助支撑底座811上，使当所述转动扳手409往下压至所述限位块410时，所述滑动连杆404与所述转动扳手409处于同一水平线。 [0053] 可选的，所述辅助支撑结构4均布在相邻两个所述滑槽之间的圆形所述底座301上，且所述第二弧形板401背离所述圆心方向，以用于支撑所述轴承内圈的内表面。 [0054] 可选的，第一弧形板307和第二弧形板401具有相同弧度，表面为弹性材料，可产生适量变形，能够减小轴承内圈的支撑间隙。 [0055] 第二方面，参照图1至图5，本发明实施例提供一种用于轴承内圈的激光喷丸系统，包括激光喷丸装置、定位夹紧装置，所述激光喷丸装置包括激光控制系统1、水喷嘴2、机械手5、法兰盘6、聚焦透镜7、反射镜8、激光器9；所述底座301底部预留有螺栓孔，通过法兰盘6与机械手5末端关节相连。 [0056] 第三方面，本发明实施例提供一种使用轴承内圈激光喷丸系统进行激光喷丸的方法，包括如下步骤： [0057] S1、在轴承内圈表面贴上3M黑胶带，作为激光能量的吸收层； [0058] S2、将贴好3M黑胶带的轴承内圈套在第一弧形板307外； [0059] S3、启动气缸309，活塞杆311向外推动第一连接板306，第一弹簧302受到压缩，第一弧形板307开始夹紧轴承内圈； [0060] S4、当第一弹簧302不再压缩移动时，启动电磁铁312，吸附于底座301滑槽的两侧，夹紧工作完成； [0061] S5、将转动扳手409向下压，推动滑动连杆404向轴圈内测移动，当转动扳手409压至限位块410时，转动扳手409和滑动连杆404平行，成水平位置,滑动连杆404压缩第二弹簧403，将第二弧形板401推至轴圈内壁，完成轴承内圈辅助支撑； [0062] S6、启动激光喷丸系统1，打开激光器9进行预热，当系统电压达到640v时，准备进行激光喷丸加工； [0063] S7、调整机械手5，将轴承内圈移动到聚焦镜7的焦点附近，调整光斑大小2mm； [0064] S8、设置机械手末端转动速度和激光系统频率，实现激光喷丸过程的不同搭接率； [0065] S9、打开水喷嘴2，水流对准轴承内圈上的激光显示红点，形成1～2mm的水膜； [0066] S10、开始激光喷丸加工过程，待到加工结束，对轴承内圈进行拆除。以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解的是，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。 [0067] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 |
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