[發明專利]航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法

有效

• 申請號: 201611068795.5
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106583949B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 李偉劍;桓恒;劉瑞軍;高宇
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/60
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

1.一種航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于包括以下步驟：

葉片的清理：對被加工的單晶高渦空心葉片，利用脫脂棉蘸無水酒精擦拭葉片表面，保證所有加工區域覆蓋，然后放入干燥箱進行干燥處理；

夾具的裝夾：在機床工作臺上安置夾具并進行找正；

葉片的裝夾：將干燥處理后的葉片裝夾在夾具上并鎖緊；

葉片的三維掃描：預先設置掃描系統參數，掃描葉片，將自動生成的機床坐標系下各待加工孔位的軸運動坐標值存儲成*.xls文件；

焦點補償：通過焦距測量子模塊軟件，導入生成孔位文件，并對待加工孔位的焦點位置偏差值進行補償校正；

葉片氣膜孔加工：通過主加工界面設置優化后的激光加工工藝參數；

簸箕孔加工時通常在加工異形孔前將被加工材料分層處理，即將異形孔沿Z軸方向根據單次去除量的不同被分成若干層，在實際加工時，每掃描一層，Z軸向下進給一次，直至加工完成為止；使用光路切換電機對系統進行更換，使系統光路處于四光楔頭一路，并采用振鏡掃描頭進行加工；簸箕孔加工時更改以下參數進行：光束掃描方式、螺旋線掃描帶寬、加工頭旋轉速度掃描速度、激光功率、脈寬、重復頻率、Z軸單步進給量、總進給行程以及工作距離；通過以上工藝參數項的組合設置，找到最佳制孔工藝參數；

所述激光采用10^-12～10^-15秒的高功率超短超快脈沖激光。

2.按權利要求1所述的航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于：所述所有加工區域覆蓋為整個葉身，包含葉盆與葉背。

3.按權利要求1所述的航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于所述三維掃描為：通過測量實際葉片的關鍵部位，采用軟件算法消除工裝夾具制造誤差和葉片裝夾誤差，最終獲得葉片理論數據在機床坐標系下的精確表達，然后基于逆向運動學分析，得到所有氣膜孔在線加工時對應的機床參數，以此作為輸出數據，指導后續激光打孔工作。

4.按權利要求1所述的航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于所述預先設置掃描系統參數為：根據實際工件的定位基準，創建三條相互垂直的軸線和一個交點；然后將圖紙定義的坐標系視為三條軸線和一個交點，通過軸線對齊方式獲得前者或后者的變化關系；最后通過逆變換方法將孔位參數轉換至實際工件對應的測量坐標系中；前者指根據實際工件的定位基準，創建三條相互垂直的軸線和一個交點，后者指將圖紙定義的坐標系視為三條軸線和一個交點。

5.按權利要求1所述的航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于所述焦點補償為：首先將激光功率調整到10％，采用設備中的手輪將激光頭進行上下移動，目視觀察產生火花的Z軸區域，即為可加工范圍；然后在可加工范圍內，以0.1mm為間隔進行激光打孔，通過金相顯微鏡進行觀測孔徑大小；再將功率調整至1％，低功率劃圓，形成的圓線，同樣采用光學顯微鏡進行觀測，最細最均勻處即為焦點最終位置。

6.按權利要求1所述的航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于：所述葉片氣膜孔加工包括圓孔加工和簸箕孔加工，其中圓孔加工時通過更改以下參數進行調制：光束掃描方式、螺旋線掃描帶寬、加工頭旋轉速度、掃描速度、激光功率、脈寬、重復頻率、Z軸單步進給量、總進給行程以及工作距離。

7.按權利要求1所述的航空發動機單晶高渦空心葉片氣膜孔低損傷的加工方法，其特征在于：所述主加工界面，包含微加工系統狀態顯示區域、當前坐標顯示、四光楔掃描頭模塊坐標顯示以及光束指向調整模塊。