[发明专利]一种减小轴类零件激光冲击强化变形的装置及方法

权利要求书

1.一种减小轴类零件激光冲击强化变形的方法，采用如下装置实施，所述装置包括智能夹紧装置、激光加工系统、控制系统、夹持装置、液压系统、电机、位移传感器和底座；轴类零件装夹在夹持装置上并与夹持装置一起安装在底座上；激光加工系统包括外部光路和激光发生器，外部光路的出口位于轴类零件正上方固定不动；智能夹紧装置包括智能定位和智能夹紧两种模块，智能夹紧模块包括液压管，液压夹紧元件，上顶板，滑套，滑杆，下顶板，弹性部件，智能浮动夹紧爪，销联接；智能定位模块包括电机与浮动定位模块；所述底座上面设有滑轨，夹持装置能够沿滑轨左右移动；所述位移传感器位于轴类零件的中轴线右端；所述液压夹紧元件与上顶板通过螺纹连接，滑套与滑杆通过间隙配合；所述智能夹紧模块能够适应不同类型和尺寸的轴类零件，液压系统通过液压管与液压夹紧元件连接，通过液压系统来控制液压管和液压夹紧元件使上顶板通过滑套在滑杆上面上下自由移动实现微调；所述智能浮动夹紧爪内置载荷传感器，用于监测轴类零件所受力作用；所述智能浮动夹紧爪分别安装在上顶板左侧底端和下顶板左侧顶端；所述浮动定位模块安装在下顶板底端，电机与浮动定位模块连接带动整个智能夹紧装置左右移动；所述控制系统与电机为电连接，载荷传感器和位移传感器与控制系统为信号连接，控制系统与液压系统为信号连接，其特征在于，方法的具体步骤如下：

(1)先将轴类零件通过夹持装置两端夹紧，然后通过控制系统的位置控制单元将轴类零件移动到外部光路出口的正下方位置；

(2)确定所述浮动定位模块的相对位置：

轴类零件同轴度方向变形位移大小通过位于两端的夹持装置里面的位移传感器测量并反馈到控制系统，经过控制系统的分析和反馈，位置控制单元控制电机调整浮动定位模块基于外部光路出口的相对位置l，从而在激光冲击强化过程中使轴类零件同轴度方向变形量减小；

(3)在加工过程中，工件产生的变形在被位移传感器监测到并反馈给控制系统之后，控制系统通过命令液压系统实时地控制智能夹紧装置的夹紧力，以最大限度减小轴在激光冲击强化过程中产生的变形，再通过载荷传感器监测工件的反作用力是否被抵消，如果没有抵消，则继续调整，如果工件的反作用力被抵消，则工件固定、夹紧；

(4)轴类零件由夹持装置在底座上面通过滑轨左右移动，智能夹紧装置实时跟随移动和调整，直至整个轴加工完成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，如果，外部光路出口在轴类零件左侧，则两个浮动定位模块位置分别位于左侧夹持装置与外部光路出口中轴线的中间和外部光路出口中轴线与轴类零件中垂线的中间，即l＝a/2+b/2；如果外部光路出口在轴类零件右侧，与左侧同理调整，则两个浮动定位模块位置分别位于右侧夹持装置与外部光路出口中轴线的中间和外部光路出口中轴线与轴类零件中垂线的中间；特殊地，如果外部光路出口位于轴类零件正中间，则浮动定位模块位置分别位于左侧夹持装置与轴类零件中垂线的中间和右侧夹持装置与轴类零件中垂线的中间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光加工系统包括外部光路和激光发生器，激光器为光纤激光器，CO₂激光器，YAG固体激光器中的一种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制系统包括位置控制单元和力控制单元，位置控制单元用来控制智能夹紧装置和轴类零件在加工过程中的位置，力控制单元用来对智能浮动夹紧爪传输命令来补偿加工过程中的夹紧处的反作用力。