[发明专利]一种提高回转体零件焊缝力学性能的装置与方法

权利要求书

1.一种提高回转体零件焊缝力学性能的装置，其特征在于，包括激光发生装置和导轨（17），导轨（17）右侧装有第一伺服电机（16），左侧装有第二伺服电机（20），所述第一伺服电机（16）控制第一工作台（15）在所述导轨（17）上左右运动，所述第二伺服电机（20）控制第二工作台（19）在所述导轨（17）上左右运动；所述第一工作台（15）上连接有第三伺服电机（14），所述第三伺服电机（14）通过第一联轴器（13）与第一滚珠丝杠机构（9）相连；

所述第一滚珠丝杠机构（9）与第一连接板（12）在滚珠螺母上相连；所述第一连接板（12）上装有第一旋转机构（11）；所述第一旋转机构（11）与第一步进电机（10）在底部相连；所述第一步进电机（10）与第一机械手（8）相连；所述第二工作台（19）上连接有第四伺服电机（18），所述第四伺服电机（18）通过第二联轴器（21）与第二滚珠丝杠机构（22）相连；

所述第二滚珠丝杠机构（22）与第二连接板（23）在滚珠螺母上相连；所述第二连接板（23）上装有第二旋转机构（24）；所述第二旋转机构（24）与第二步进电机（25）在底部相连；所述第二步进电机（25）与第二机械手（27）相连。

2.根据权利要求1所述的一种提高回转体零件焊缝力学性能的装置，其特征在于，所述第一伺服电机（16）、第二伺服电机（20）、第三伺服电机（14）、第四伺服电机（18）、第一步进电机（10）、第二步进电机（25）、第一旋转机构（11）、第二旋转机构（24）通过数据连接线（28）与PLC控制系统（26）相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高回转体零件焊缝力学性能的装置，其特征在于，激光发生装置包括激光发生器（1），扩束透镜（2）位于激光发生器（1）的正右侧，用来将入射高能激光扩展为平行激光束（3）；导光系统（4）将所述平行激光束（3）反射到聚焦透镜（5）上，所述聚焦透镜（5）将所述平行激光束（3）聚焦成光斑。

4.根据权利要求1或2所述的一种提高回转体零件焊缝力学性能的装置，其特征在于，还包括喷水装置（6）。

5.一种提高回转体零件焊缝力学性能的方法，包括以下步骤：

S1：对回转体工件（7）焊缝处进行清洁处理，去除表面的污垢与毛刺；

S2：在焊缝处涂抹硅酸乙酯黑漆，调节好激光器各项参数；

S3：待硅酸乙酯黑漆固化之后，通过PLC控制系统（26）控制第一伺服电机（16）与第二伺服电机（20）工作，使得第一工作台（15）与第二工作台（19）相距适合的距离，

S4：PLC控制系统（26）控制第三伺服电机（14）与第四伺服电机（18）工作，带动第一滚珠丝杆（9）与第二滚珠丝杆机构（22）上下运动，使得第一连接板（12）与第二连接板（23）保持水平；

PLC控制系统（26）控制第一旋转机构（11）与第二旋转机构（24）旋转保持第一机械手（8）与第二机械手（27）保持水平；

S5：将回转体工件（7）用第一机械手（8）和第二机械手（27）夹紧，PLC控制系统（26）中的程序控制第一旋转机构（11）与第二旋转机构（24）旋转，控制第三伺服电机（14）与第四伺服电机（18）工作使得第一滚珠丝杆（9）与第二滚珠丝杆机构（22）上下运动配合第一旋转机构（11）和第二旋转机构（24）的旋转，使得回转体工件（7）焊缝处于和激光垂直的平面上；

S6：通过PLC控制系统（26）控制第一伺服电机（16）与第二伺服电机（20）工作，使得第一工作台（15）与第二工作台（19）同步运动，将光斑对准焊缝；打开喷水装置（6）以流水作为激光冲击强化的约束层；

S7：通过PLC控制系统（26）中的程序控制第一伺服电机（16）与第二伺服电机（20）同时工作，使得第一工作台（15）与第二工作台（19）同步运动，使激光从焊缝的左侧边缘从左到右冲击强化，保证运动速度0.5mm/s,通过程序控制光斑的搭接率为50%，当光斑到达右侧边缘，通过PLC控制系统（26）控制第一步进电机（10）与第二步进电机（25）同步顺时针旋转2.5°，通过PLC控制系统（26）程序控制第一伺服电机（16）与第二伺服电机（20）同时工作，使得第一工作台（15）与第二工作台（19）反向同步运动，使激光从焊缝的右侧边缘从右往左冲击强化，保证其他参数不变；

依次重复，直至冲击完所有焊缝区域，第一次冲击强化过程结束；

S8：关闭激光发生器（1），关闭喷水装置（6），取下回转体工件（7），清理硅酸乙酯黑漆，重新涂覆；重复以上步骤，进行第二次冲击强化；

S9：重复以上步骤，进行第三此冲击强化；

S10：冲击强化完成之后，用精密砂纸打磨焊缝区域，减少因激光冲击强化而引起的表面粗糙度提升。