[发明专利]一种激光加工滚珠轴承外滚道的装置和方法

权利要求书

1.利用一种激光加工滚珠轴承外滚道的装置加工滚珠轴承外滚道的方法，所述装置包括激光器、信号线、控制器、光斑调整单元、机械手A、摄像机、镜头、夹具、机械手B、45°全反镜，光斑调整单元包括光斑整形装置、会聚透镜、发散透镜A、发散透镜B；激光器发出的激光束经光斑整形装置、会聚透镜、发散透镜A、45°全反镜、发散透镜B照射在轴承底部的滚道表面；45°全反镜同时位于轴承中心处，与夹具平面呈45°放置，摄像机位于轴承侧方上空，镜头正对激光光斑照射位置，可观测激光光斑左侧位置和激光光斑右侧位置，摄像机与机械手A相连，发散透镜B位于45°全反镜与轴承底部之间，水平放置，和轴承轴线垂直；轴承安装在夹具上，夹具竖直放置，与机械手B相连；轴承上端和轴承底部安装在夹具上，机械手B通过信号线与控制器相连，可调整机械手B的位置来调整激光光斑左侧位置和激光光斑右侧位置的范围；控制器通过信号线控制机械手A可改变摄像机的位置使镜头始终能观察激光光斑全貌，其特征在于，具体步骤如下：

第一步：轴承上端和轴承底部固定在夹具上，夹具与机械手B相连，保证轴承中心与激光器发出的激光束中心重合，然后移动机械手B使到发散透镜B的上方焦距位置与轴承底部的滚道面曲率圆心位置重合；

第二步：摄像头实时监控并计算光斑大小及激光光斑左侧位置和激光光斑右侧位置，并将得到的数据通过信号线输入到控制器，控制器根据所得的激光光斑左侧位置和激光光斑右侧位置判断机械手B是否调整正确，并且控制器控制激光器输出使其满足冲击加工的光斑参数；摄像头固定在机械手A上，用以改变镜头的位置使其能监控到激光光斑左侧位置和激光光斑右侧位置；光斑调整单元中心与激光器发出的光束中心重合；45°全反镜中心与轴承中心重合；会聚透镜的焦距大于发散透镜A的焦距，配合输出截面面积均匀的光束；

第三步：控制器通过镜头的实时观测数据控制激光器和机械手B配合运作使机械手B上的夹具带动轴承绕起轴线做圆周运动，改变处于轴承底部的区域完成局部区域的360°加工；

第四步：控制器通过镜头的实时观测数据控制激光器和机械手B配合运作机械手B上的夹具带动轴承绕轴承底部滚道表面的曲率圆心作圆周运动，与第三步配合完成整个滚道区域的360°加工；

第五步：完成整个滚道区域的激光冲击工作后，激光器停止工作，摄像机停止工作并随机械手A离开观测区域，机械手B带动轴承离开加工区域，取下轴承。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述发散透镜B的上方焦距位置与轴承底部的滚道面曲率圆心位置重合。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光斑整形装置通过信号线与控制器相连。