[发明专利]一种关节轴承球面激光微加工装置及方法

权利要求书

1.一种关节轴承球面激光微加工装置，其特征在于，包括工作台、旋转机构、夹紧机构、夹具机构、激光发射机构和控制系统；

所述旋转机构包括第一旋转机构和第二旋转机构，所述第一旋转机构包括固定在工作台上的第一伺服电机（407）和蜗杆减速器（408），所述第一伺服电机（407）通过联轴器B（405）与蜗杆减速器（408）的输入端连接，蜗杆减速器（408）的输出端连接夹紧机构的安装面板（307）；所述第二旋转机构包括固定在工作台上的第二伺服电机（401），所述第二伺服电机（401）通过联轴器A（403）连接夹具机构的推杆A（201）；

所述夹紧机构包括两个第一滚珠丝杠（305）和固定在安装面板（307）上的第三伺服电机（310），第三伺服电机（310）输出轴末端安装有锥齿轮，所述锥齿轮与两个第一滚珠丝杠（305）末端的锥齿轮啮合，驱动滑台A（203）和滑台B（204）相对移动；两第一滚珠丝杠（305）安装在安装面板（307）上；

所述夹具机构包括推杆A（201）、推杆B（202）、滑台A（203）和滑台B（204），推杆A（201）通过轴承固定在滑台A（203）上，推杆B（202）通过轴承固定在滑台B（204）上；滑台B（204）、滑台A（203）均能够沿安装面板（307）滑动，且滑台B（204）、滑台A（203）背部分别与两第一滚珠丝杠（305）配合；

所述第一伺服电机（407）、第二伺服电机（401）、第三伺服电机（310）和激光发射机构均由控制系统控制。

2.根据权利要求1所述的关节轴承球面激光微加工装置，其特征在于，所述激光发射机构设置在工作台上，激光发射机构包括第四伺服电机（505），第四伺服电机（505）通过第二滚珠丝杠（503）与激光器支架（502）形成螺旋副，激光器支架（502）上安装有激光发射头。

3.根据权利要求1所述的关节轴承球面激光微加工装置，其特征在于，所述工作台包括基座（103）和支脚（101），支脚（101）固定在基座（103）底角处。

4.根据权利要求1所述的关节轴承球面激光微加工装置，其特征在于，所述安装面板（307）在第一伺服电机（407）的带动下，实现+45°~-45°的摆动。

5.根据权利要求1所述的关节轴承球面激光微加工装置，其特征在于，激光器为纳秒激光器，激光波长为1064nm或532nm，激光器的输出功率为10~100w，脉冲宽度为70~130ns，重复频率为1~100KHz。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的关节轴承球面激光微加工装置的加工方法，其特征在于，将球面工件放置在推杆A（201）和推杆B（202）中间，控制夹紧机构使两推杆完全夹紧工件；在控制系统中输入加工参数，控制系统控制第一伺服电机（407）和第二伺服电机（401）转动调整工件姿态，并控制激光发射机构发射激光，实现球面工件微加工；

所述微加工具体为：初始状态下安装面板（307）处于水平状态，第一伺服电机（407）带动安装面板（307）逆时针旋转1/2轴承球心角，使激光发射机构发射的激光正对轴承左上角点，第二伺服电机（402）转动一周，激光进行一圈点阵加工，并重复多次，完成该圈加工；控制系统根据横向点距控制第一伺服电机（407）使安装面板（307）顺时针旋转一定角度，完成第二圈激光点阵加工，依次类推，直至完成整个球面的加工。

7.根据权利要求6所述的关节轴承球面激光微加工方法，其特征在于，所述工件夹紧由控制系统控制第三伺服电机（310）工作，通过锥齿轮之间动力传动，两第一滚珠丝杠（305）转动，使滑台A（203）和滑台B（204）缓慢同步向中心移动实现夹紧。

8.根据权利要求6所述的关节轴承球面激光微加工方法，其特征在于，所述激光发射机构发射激光由控制系统控制第四伺服电机（505）调整激光焦点至球面工件被加工面，实现激光对焦。

9.根据权利要求6所述的关节轴承球面激光微加工方法，其特征在于，所述激光与旋转机构两个旋转轴线垂直且相交于球面工件中心。