[发明专利]滚动轴承圈激光强化装置

说明书

本发明公开了一种滚动轴承圈激光强化装置，包括：定位套，该定位套的两柱面其一与轴承圈装配面间形成第一轴孔配合；加热总成，装配于定位套的另一柱面上；轴向约束，包括第一端约束和第二端约束，两约束对轴承圈的两端定位锁紧，且至少其一与定位套间形成可拆连接；驱动装置，用于驱动定位套绕自身轴线自转；激光器，该激光器的激光投射到所述滚道上；以及约束板，为与轴承圈的滚道面配合的套形板，用于机械地罩蔽滚道，且该约束板为相对于激光器所投射激光的透明板。依据本发明能够有效抑制滚动轴承圈激光强化时因热应力而产生的变形。

技术领域

本发明涉及一种用于滚动轴承圈强化的激光强化装置。

背景技术

滚动轴承是机械传动系统的关键基础件。目前，我国虽是轴承生产大国，但非轴承制造强国，高性能滚动轴承的制造水平还远远不能满足高端装备发展的需求，致使大量高端装备配套所需的高性能滚动轴承仍然依赖进口，制约了我国装备制造业的发展。

影响滚动轴承使用寿命的因素除了滚动体及轴承圈的加工精度外，还与滚动体和轴承圈上的滚道的抗接触疲劳强度的大小有关。其中，关于滚动轴承圈上滚道的抗接触疲劳强度的提高，除了改善轴承钢的基体材质以外，采用表面强化工艺是一个非常有效的途径。

目前，可用于轴承套表面强化的工艺种类繁多，最为传统的工艺是对待强化表面进行渗氮或者渗碳处理，这属于化学热处理工艺。传统工艺中较为常见的纯物理处理工艺是喷丸或者冷滚压，该类工艺称为表面形变强化工艺。随着技术的发展，还出现了薄膜强化工艺（如PVD、CVD、离子注入与沉积）等。然而，由于滚动轴承对轴承圈滚道表层材料的物理机械性能（如硬度、滚动接触疲劳强度、耐磨性等）的要求较高，现有大部分的表面强化工艺难以做出进一步的开发，以进一步提高轴承圈的抗接触疲劳强度。

近年来在新的技术领域对表面强化工艺有新的探索，例如中国专利文献CN103231202A，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。

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。

然而，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。

典型地，中国专利文献CN108559835A公开了一种激光加工滚珠轴承外滚道的装置和方法，其中其装置部分包括激光器和镜组，激光器的出射激光通过镜组投射到轴承外滚道上，而用做轴承圈工装的部件包括一个夹具和一个机械手，通过机械手来控制夹具的姿态。在轴承圈的激光强化过程中，夹具对轴承圈的变形欠缺约束，容易产生加工变形。

发明内容

本发明是对滚动轴承圈激光强化装置的进一步改进，提出一种能够有效抑制滚动轴承圈激光强化时因热应力而产生的变形的滚动轴承圈激光强化装置。

依据本发明的实施例，提供一种滚动轴承圈激光强化装置，记轴承圈开有滚道的柱面为滚道面，与滚道面相对的柱面为装配面，所述滚动轴承圈激光强化装置包括：

定位套，该定位套的两柱面其一与装配面间形成第一轴孔配合；

加热总成，装配于定位套的另一柱面上；

轴向约束，包括第一端约束和第二端约束，两约束对待强化轴承圈的两端定位锁紧，且至少其一与定位套间形成可拆连接；