本发明专利技术公开了一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，包括机床床身、夹具机构、主轴轴系、框架机构、Y轴旋转机构、激光发射机构和控制系统，夹具机构通过连接器连接主轴轴系，框架机构上安装有主轴轴系，框架机构和激光发射机构分别安装在工作台上，主轴轴系和Y轴旋转机构的旋转轴线与激光束垂直相交于欲加工关节轴承内圈的球心；该一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，手动调整至中心位置后启动电磁铁即可夹紧，在主轴电机和Y轴电机的配合下完成关节轴承球面工件姿态调整，即可自动进行关节轴承内圈外球面的微加工，此装置结构简单，针对性强，装夹简单，完成了需要使用普通五轴机床才能进行的关节轴承球面加工的问题。轴机床才能进行的关节轴承球面加工的问题。轴机床才能进行的关节轴承球面加工的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种关节轴承球面激光微加工装置及方法
[0001]本专利技术涉及精密加工设备
，具体为一种关节轴承球面激光微加工装置及方法。
技术介绍
[0002]对于球面等三维曲面的加工通常需要五轴设备来完成，针对不同的工件需要设计专门的夹具，如果设备加工时的回转中心不在工件的中心则需要四轴联动操作，增加了控制难度。若使用四轴设备(三直线轴和一旋转轴)加工球面微织构则会出现被加工面与激光束不垂直的现象，从而影响加工效果。
[0003]现有技术存在以下缺陷或问题：
[0004]中国专利技术申请CN201610495238.5名称为《一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法》公开了一种关节轴承微织构的加工方法，其必须进行两个步骤：采用光滑表面的超声滚压工具滚压关节轴承内圈外表面和外圈内表面来降低表面粗糙度；采用带有微凸起的超声滚压工具滚压关节轴承内圈的外表面和外圈的内表面，实现表面微织构的成形。其加工步骤复杂，加工微织构的精度有限。
[0005]申请号为CN201520632489.4名称为《三维曲面激光打标机》公开了一种适用于三维曲面的打标装置，包括弧形机架及旋转升降台，工件放置在选装升降台上，激光发射头安装在弧形机架上，可沿弧形机架移动。该装置的打标范围有限，若需要工件各表面都加工，则需要多次装夹。此外高强度激光加工时，激光发射装置的移动易影响加工效果。
[0006]申请号为CN201620630905.1名称为《一种曲面激光打标装置》公开了一种适用于曲面的打标装置，其通过工控机控制升降平台在X、Y方向移动，激光器及振镜安装在升降平台上，工件通过夹具固定并可在弧形加工平台上，可沿弧面移动。改装置在进行曲面打标时，针对不同的曲面需要更改弧形加工平台的弧度，不具备通用性。且打标时只能打标单一表面，夹具本身不可转动。
[0007]申请号为CN201810698636.6名称为《一种大型复杂曲面动态聚焦激光加工方法及系统》公开了一种复杂曲面的激光加工装置及方法。该装置包括X、Y、Z轴、旋转轴、摆动轴及维动态聚焦振镜扫描组件。其依据激光扫描范围及激光焦点可调范围对复杂曲面进行分片
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分块
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分层处理现大型复杂曲面动态聚焦激光加工。该装置可实现复杂曲面的激光加工，但机构复杂，造价昂贵。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，以解决
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种关节轴承表面激光微加工装置，包括机床床身、夹具机构、主轴轴系、框架机构、Y轴旋转机构、激光发射机构和控制系统，所述夹具机构通过连接器连接主轴轴系，所述框架机构上安装有主轴轴系，所述框架机构和
激光发射机构分别安装在工作台上，所述主轴轴系和Y轴旋转机构的旋转轴线与激光束垂直相交于欲加工关节轴承内圈的球心，所述控制系统分别与夹具机构、主轴轴系、Y轴旋转机构、激光发射机构相连接。
[0010]作为本专利技术的优选技术方案，所述机床床身包括工作台、支架、脚垫，所述支架分别安装在工作台的四个角
[0011]作为本专利技术的优选技术方案，所述夹具机构包括连接器、电磁铁、圆螺母、夹具、螺钉，所述夹具通过螺钉与连接器固定，所述夹具的表面分别设置有螺纹和刻度槽。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案，所述主轴轴系包括主轴伺服电机、轴承座、角接触轴承、减速器、第一联轴器、锁紧螺母、主轴、调整垫片，所述主轴伺服电机、轴承座、减速器分别安装在框架上，所述主轴伺服电机与减速器相连接，所述减速器输出轴通过第一联轴器与主轴相连接，所述调整垫片设置在主轴与夹具机构的连接器之间。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，所述框架机构包括框架、配重、支撑架、轴承，所述框架中间位置设置有两个支撑传动轴，所述主轴轴系和配重分别位于框架的两端。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，所述Y轴旋转机构包括Y轴伺服电机、蜗轮蜗杆减速器、第二联轴器，所述Y轴伺服电机与蜗轮蜗杆减速器相相连，所述蜗轮蜗杆减速器通过第二联轴器与框架的支撑传动轴相连接。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，所述激光发射机构包括激光器升降立柱、手轮、丝杠、激光头安装支架、激光头，所述激光器升降立柱安装在工作台上，所述激光器升降立柱内部装有丝杠，所述丝杠顶端与手轮连接，所述激光头安装在激光头安装支架上
[0016]一种关节轴承表面激光微加工装置及方法，包括以下步骤：
[0017]确定夹具型号：根据关节轴承型号从夹具系中选用合适的大小的夹具，通过螺钉将夹具固定到连接器上。
[0018]装夹：将关节轴承安装到夹具上，根据关节轴承的宽度，对应夹具刻度槽内的刻度，计算对应的偏移量，旋转圆螺母使激光束位于关节轴承外表面中心位置，打开电磁铁开关，固定关节轴承。
[0019]初始对焦：打开激光发射机构的激光器，激光器发出指示光，转动激光发射机构的手轮，调整激光焦点。
[0020]参数输入：根据不同的微形貌，选择不同的激光微加工程序。激光点阵加工模式下，所述控制系统中输入圈数、圆周密度、轴向距离、重复次数、激光加工功率、频率进行激光点阵加工。
[0021]左半球加工：初始状态下框架机构处于水平状态，控制系统控制主轴伺服电机旋转使关节轴承开始旋转，同时激光发射机构出光进行左半球第一圈点阵加工。达到指定重复次数后，控制系统控制Y轴旋转机构使框架顺时针旋转一定角度，进行左半球第二圈激光点阵加工，达到指定加工圈数后返回初始加工状态。
[0022]右半球加工：控制系统控制主轴伺服电机旋转使关节轴承开始旋转，同时激光发射机构出光进行右半球第一圈点阵加工。达到指定重复次数后，控制系统控制Y轴旋转机构使框架逆时针旋转一定角度，进行右半球第二圈激光点阵加工，达到指定加工圈数后返回初始加工状态
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供了一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，具备
以下有益效果：
[0024]1、该一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，两个旋转轴线与激光光束线相互垂直且相交于球面工件球心，减少了普通机床使用夹具加工时关节轴承球心不在回转中心所引起的加工过程中多轴联动问题，从而减少了控制难度；
[0025]2、该一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，通过夹具表面设置有螺纹和刻度槽，可通过圆螺母调节工件位置进行工件对中，且夹具通过电磁铁对工件进行夹紧固定，方便快捷；
[0026]3、该一种关节轴承球面激光微加工装置及方法，在激光加工过程中仅需一次装夹即可完成整个激光微加工程序，有效降低了多次装夹带来的累积误差。
附图说明
[0027]图1是本专利技术关节轴承表面激光微加工装置的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术关节轴承表面激光微加工装置的主轴轴系示意图；
[0029]图3是本专利技术关节轴承表面激光微加工装置的主轴轴系A
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种关节轴承表面激光微加工装置，其特征在于：包括机床床身、夹具机构、主轴轴系、框架机构、Y轴旋转机构、激光发射机构和控制系统，所述夹具机构通过连接器(208)连接主轴轴系，所述框架机构上安装有主轴轴系，所述框架机构和激光发射机构分别安装在工作台(101)上，所述主轴轴系和Y轴旋转机构的旋转轴线与激光束垂直相交于欲加工关节轴承内圈的球心，所述控制系统分别与夹具机构、主轴轴系、Y轴旋转机构、激光发射机构相连接。2.根据权利要求1所述的一种关节轴承表面激光微加工装置，其特征在于：所述机床床身包括工作台(101)、支架(103)、脚垫(103)，所述支架(102)分别安装在工作台(101)的四个角。3.根据权利要求1所述的一种关节轴承表面激光微加工装置，其特征在于：所述夹具机构包括连接器(208)、电磁铁(209)、圆螺母(210)、夹具(211)、螺钉(212)，所述夹具(211)通过螺钉(212)与连接器(208)固定，所述夹具(211)的表面分别设置有螺纹和刻度槽。4.根据权利要求1所述的一种关节轴承表面激光微加工装置，其特征在于：所述主轴轴系包括主轴伺服电机(201)、轴承座(202)、角接触轴承(213)、减速器(203)、第一联轴器(204)、锁紧螺母(205)、主轴(206)、调整垫片(207)，所述主轴伺服电机(201)、轴承座(202)、减速器(203)分别安装在框架(301)上，所述主轴伺服电机(201)与减速器(203)相连接，所述减速器(203)输出轴通过第一联轴器(204)与主轴(206)相连接，所述调整垫片(207)设置在主轴(201)与夹具机构的连接器(208)之间。5.根据权利要求1所述的一种关节轴承表面激光微加工装置，其特征在于：所述框架机构包括框架(301)、配重(302)、支撑架(303)、轴承(304)，所述框架(301)中间位置设置有两个支撑传动轴，所述主轴轴系和配重(302)分别位于框架(301)的两端。6.根据权利要求1所述的一种关节轴承表面激光微加工装置，其特征在于：所述Y轴旋转机构包括Y轴伺服电机(401)、蜗轮蜗杆减速器(402)、第二联轴器(403)，所述Y轴伺服电机(401)与蜗轮蜗杆减速器(402)相相连，所述蜗轮蜗杆减速器(402)通过第二联轴器(403)与框架(301)的支撑传动轴相连接。7.根据权利要求1所述的一种关节轴承表面激光微加工装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：解玄，华希俊，陈鑫，李健华，湛智超，
申请(专利权)人：南京江峰微特精密机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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