The invention relates to the technical field of laser processing application, in particular to a laser phase transformation hardening method and a processing device for a variable propeller/yaw bearing ring raceway. Controlling the cantilever beam and the ball screw on the support frame to adjust the required processing position, adjusting the focusing device by digital controller to shoot the laser to the third refracting mirror, and controlling the third refracting mirror rotation by the third servo motor to realize the processing from the top to the bottom of the raceway. The laser is perpendicular to the processing position under the refracting mirror. The digital controller can control the horizontal rotation speed of the rotary platform, which can realize the processing of different sizes and different types of bearing raceway surface. The workpiece can form stable dislocation and refined grains by self-cooling in the surface and subsurface of the raceway, and the maximum hardening depth is increased. The contact strength and fatigue resistance of bearing raceway are improved, and the wear resistance and corrosion resistance of bearing workpiece are improved.
【技术实现步骤摘要】
变桨/偏航轴承套圈滚道的激光相变硬化方法及加工装置
本专利技术涉及激光加工应用
,特别是涉及变桨/偏航轴承套圈滚道的激光相变硬化方法及加工装置,适用于对大型轴承的滚道表面热处理。技术背景风力发电机组的工作环境比较恶劣,因而在抗振、抗疲劳方面要求较高,为了提高轴承的使用寿命,在加工过程中需要对轴承套圈滚道表面进行热处理,以提高其耐腐蚀性和抗振等性能,变桨/偏航轴承套圈一般采用42CrMo制造,也可采用性能相当或更优的其他材料,其套圈滚道表面淬火硬度应不低于55HRC,滚道表面硬化层深度应≥3mm。传统热处理通过正火、退火、淬火在进行回火以得到高硬度的马氏体,回火后工件在抗振、抗疲劳方面的性能大幅提高。但由于加工过程中温度的不稳定,感应淬火阶段工件常常会因为淬火不完全故而存在软带,变桨/偏航轴承套圈尺寸一般都在两米以上,局部部位进行加工难度较大,且套圈壁较薄,工件在热处理过程中因此会因为高温而产生热变形,因而工件在回火后一般还需再进行精加工处理,回火过程中也可能产生裂纹导致报废。随着科技的进步,激光淬火逐渐开始在机械行业广泛应用。相对于传统淬火,激光淬火能量密度高,冷却速度快,不需要冷却介质,其淬火淬硬层均匀,硬度高(比传统淬火高1~3HRC),工件变形小,加热层深度和加热轨迹容易控制,易于实现自动化。因此在很多领域,激光淬火正逐步代替传统淬火。在风力发电轴承套圈的相变硬化方面,激光淬火也逐渐得到普遍运用。激光淬火可以实现对轴承滚珠和套圈滚道的局部加工,淬火后的工件不用再进行进一步的精加工,提高了其使用性能的同时,节省了加工工序。沿滚道表面均匀分布的 ...
【技术保护点】
1.变桨/偏航轴承套圈滚道的激光相变硬化加工装置,其特征在于:加工装置包括激光发生系统和辅助加工系统;所述激光发生系统包括计算机、高功率CO2激光发生装置、凹透镜、第一凸透镜、第一折射镜、准直扩束镜、聚焦装置;计算机与高功率CO2激光发生装置相连,控制激光器发出所需要的激光参数,发出的激光经过准直扩束镜、凹透镜,第一凸透镜、第一折射镜折射到聚焦装置,所述聚焦装置由第二凸透镜和第二折射镜组成,光线经聚焦透镜聚焦后射向第三折射镜;所述辅助加工系统包括数字控制器、悬臂梁、支撑架、回转平台、第一滚珠丝杠、第二滚珠丝杠、斜台、第一伺服电机、第二伺服电机、联轴器以及第三折射镜;数字控制器与计算机相连,通过控制回转平台转动的角速度来调节轴承套圈滚道周向的加工位置;所述回转平台上固定有轴承内套圈或轴承外套圈,同时在回转平台的外工作面上固定有悬臂梁,所述悬臂梁上装有第一滚珠丝杠,悬臂梁左侧通过螺栓与第一伺服电机连接,第一伺服电机与第一滚珠丝杠由第一联轴器实现同轴度配合,第一联轴器将第一伺服电机输出扭矩传递给第一滚珠丝杠,所述支撑架通过螺栓固定在第一滚珠丝杠的滑块上,支撑架上装有第二滚珠丝杠,第二伺服电机 ...
【技术特征摘要】
1.变桨/偏航轴承套圈滚道的激光相变硬化加工装置,其特征在于:加工装置包括激光发生系统和辅助加工系统;所述激光发生系统包括计算机、高功率CO2激光发生装置、凹透镜、第一凸透镜、第一折射镜、准直扩束镜、聚焦装置;计算机与高功率CO2激光发生装置相连,控制激光器发出所需要的激光参数,发出的激光经过准直扩束镜、凹透镜,第一凸透镜、第一折射镜折射到聚焦装置,所述聚焦装置由第二凸透镜和第二折射镜组成,光线经聚焦透镜聚焦后射向第三折射镜;所述辅助加工系统包括数字控制器、悬臂梁、支撑架、回转平台、第一滚珠丝杠、第二滚珠丝杠、斜台、第一伺服电机、第二伺服电机、联轴器以及第三折射镜;数字控制器与计算机相连,通过控制回转平台转动的角速度来调节轴承套圈滚道周向的加工位置;所述回转平台上固定有轴承内套圈或轴承外套圈,同时在回转平台的外工作面上固定有悬臂梁,所述悬臂梁上装有第一滚珠丝杠,悬臂梁左侧通过螺栓与第一伺服电机连接,第一伺服电机与第一滚珠丝杠由第一联轴器实现同轴度配合,第一联轴器将第一伺服电机输出扭矩传递给第一滚珠丝杠,所述支撑架通过螺栓固定在第一滚珠丝杠的滑块上,支撑架上装有第二滚珠丝杠,第二伺服电机由螺栓紧固于支撑架挡板上,第二伺服电机与第二滚珠丝杠由第二联轴器实现同轴度配合,第二联轴器将第二伺服电机输出扭矩传递给第二滚珠丝杠,第二滚珠丝杠上滑块由螺栓与斜台连接,斜台上固定有与第三折射镜相连的第三伺服电机。2.如权利要求1所述的变桨/偏航轴承套圈滚道的激光相变硬化加工装置,其特征在于:斜台的倾角为45度,当激光束以与加工位置切线平行方向射入斜台上第三折射镜时,激光便能垂直射向加工表面,实现最大硬化层深;通过斜台上的第三伺服电机控制第三折射镜转动来实现从滚道顶部到底部的加...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨超君,吴立,周志明,王美冈,徐小煜,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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