[實用新型]一種帶沉頭微小孔激光-電火花-電解組合加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420304400.7
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN204018898U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 蔣毅;孔令蕾;平雪良;田媛
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B23H5/00
• 分類號: B23H5/00;B23H9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種加工沉頭微小孔結構的組合加工裝置，具體來說，涉及一種利用激光-電火花-電解組合加工裝置。

背景技術

電火花加工、電解加工和激光加工分別是上世紀四、五、六十年代開始發(fā)展起來的加工工藝，由于其各具有不同的優(yōu)越性而得到了飛速發(fā)展，在航空航天、武器裝備、汽車、電子、船舶等制造業(yè)中得到廣泛應用。三者對于上述領域中廣泛存在的細小孔加工具有各自鮮明的特點。電火花加工微細孔有兩種方法，即電火花穿孔和高速電火花小孔加工，它們和其它方法相比，在微細孔加工方面有一定優(yōu)勢：可以將任何導電材料，不受工件材料的強度和硬度限制，其次，可在工件表面上加工盲孔、深孔、斜孔及異型孔等，加工過程中切削力很小，對工具的強度和剛度要求較低。但是電火花加工微細孔的深度有限，而且隨著孔的加工深度的增加，拉弧的頻率越高，最終使加工無法進行而被迫中斷，而且電火花加工的零件表面會殘留一層很薄的再鑄層。激光加工是一種高能量束流加工方法，它以光量子為能量載體，利用聚焦后的高能量密度產生的光熱效應來去除材料，具有加工速度快、加工精度高(可至微米級)、鎢切削力、無需加工工具等優(yōu)點，易于實現(xiàn)加工過程中的自動化、數(shù)字化。但激光加工后工件表面存在再鑄層、殘余應力和微裂紋等缺陷而影響工件的疲勞強度，限制了其部分領域的應用。上述細小孔的電解加工方法主要采用行管電解加工和電液束加工。電液束加工是利用陰極充電電解液噴射到工件表面，在噴射點上產生陽極溶解而去除材料，該工藝技術具有可達性好、表面完整性好、深徑比大的特點，是公認的“三無”(無再鑄層、無殘余應力、無微裂紋)加工技術。美、俄、英、德等國家已成熟應用于航空發(fā)動機葉片的小孔加工。

經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號CN1919514A，記載了一種噴射液束電解-激光復合加工方法及其裝置。其方法是利用激光發(fā)生裝置產生激光束在工件上進行孔、縫、槽的加工，同時，噴射液束裝置產生于激光束同軸的高速噴射液束去除材料；其裝置包括激光器和工件安裝夾具，還包括電源和噴射液束裝置，噴射液束裝置包括噴射裝置安裝座、絕緣轉接座、陰極、聚焦透鏡、。防護鏡、絕緣外套和噴嘴。該發(fā)明的方法一激光加工為主，在激光加工的基礎上增加了高速噴射液束的沖刷、冷卻以及在激光輻照條件下的噴射液束電解的復合加工作用，從而可以實現(xiàn)在激光加工過程中“在線”去除再鑄層。

雖然該技術提供了一種可以加工細小孔、縫、槽等結構，并具有可消除再鑄層、無殘余應力、無微裂紋、效率高等諸多優(yōu)點的加工方法及專用加工裝置。但是，該技術并沒有給出如何加工出帶沉頭微小孔的高效精密加工方法。然而在現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機中，由于燃氣的溫度很高，往往會對發(fā)動機中的高溫部件產生不良影響，需采用氣膜冷卻技術對高溫部件加以保護。影響氣膜冷卻效率的因素有很多，其中氣膜孔的出口形狀對冷卻效率的影響不容忽視。有研究通過實驗比較了圓柱形孔、圓錐形孔及簸箕形孔的冷卻效率，發(fā)現(xiàn)當吹風比較大時，帶有擴張形出口的氣膜冷卻效率優(yōu)于圓柱形孔。因此圓錐形孔和簸箕形孔在航空航天、汽車、船舶等領域中的應用越發(fā)重要，而快速準確的制造加工出帶有擴張形出口的氣膜孔是上述應用的保證。帶擴張形出口的氣膜孔的加工對加工方法及加工裝置設備的要求較高，既要有加工速度，又要有出口形狀，又要避免表面重鑄層、殘余應力和微裂紋。而本實用新型綜合激光加工、電火花加工和電解加工三種加工方式，可以實現(xiàn)對帶擴張形出口的氣膜孔快速成形加工等。

發(fā)明內容

本實用新型針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種帶沉頭微小孔激光-電火花-電解組合加工裝置，在現(xiàn)有的微小孔特種加工技術基礎之上，將激光加工、電火花加工和電解加工綜合運用，達到快速、精準的加工帶沉頭微小孔。并可消除沉頭微小孔壁上的再鑄層、無殘余應力、高效的加工出帶沉頭微小孔。

本實用新型的技術方案：利用激光束在工件上進行沉頭微小孔的通孔預加工，再利用管狀銅電極對微小孔的沉頭進行電火花加工，基本達到所需沉頭形狀精度，最后再利用與電火花加工電極同軸的高速噴射電解液束對整個帶沉頭微小孔進行電解加工，去除前兩者加工后留下的再鑄層。

本實用新型的一種帶沉頭微小孔激光-電火花-電解組合加工裝置包括：激光發(fā)生裝置、電火花加工與電解加工組合裝置、加工方式轉換裝置、工作液循環(huán)系統(tǒng)、電源和控制系統(tǒng)。其特征在于：激光發(fā)生裝置、電火花加工與電解加工組合裝置并排安裝在加工方式轉換裝置上，并通過控制系統(tǒng)發(fā)出的移動指令移動；工作液循環(huán)系統(tǒng)分別為電火花加工和電解加工提供加工液。