[發明專利]一種飛秒激光加工航空發動機葉片氣膜孔的裝置及方法

在審

• 申請號: 201610064752.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105458530A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 孫樹峰;邵勇;孫術彬;孫術慧;莊梅;王萍萍
• 申請（專利權）人: 孫樹峰
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/064
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種飛秒激光加工航空發動機葉片氣膜孔的裝置，其特征是，包括飛秒激光器系統、光學導光系統、機械加工平臺系統和控制系統，所述飛秒激光器系統的光路出口與光學導光系統的光路入口相對，光學導光系統的光路出口與機械加工平臺系統的工作區域相對，所述飛秒激光器系統輸出的激光光束由光學導光系統進行處理，光學導光系統引導激光光束至機械加工平臺系統工作區域的工件表面，光學導光系統對飛秒激光器系統輸出的激光光束進行整形、均勻、擴束、準直和聚焦；所述機械加工平臺系統與控制系統相連，控制系統調節機械加工平臺系統的運動方向和運動速度；

所述飛秒激光器系統包括飛秒激光器，所述飛秒激光器由電源裝置提供電源，所述飛秒激光器與冷卻裝置通過兩根軟管相連；所述飛秒激光器與控制系統連接；

所述機械加工平臺系統包括五軸聯動工作平臺，所述五軸聯動工作平臺上設有夾具；所述五軸聯動工作平臺的一側設有吹氣裝置，吹氣裝置對五軸聯動工作平臺工件表面吹壓縮氮氣；

所述光學導光系統包括反射鏡、波長轉換器、光闌、光電快門系統、擴束鏡、二向分色鏡、掃描振鏡；所述飛秒激光器系統輸出的激光光束光路依次是反射鏡、波長轉換器、光闌、光電快門系統、擴束鏡、二向分色鏡的一面、掃描振鏡、工件表面；在二向分色鏡的另一面設有顯微成像單元，顯微成像單元與控制系統連接；

所述反射鏡與激光光束光路的夾角為45°；所述光闌的通光孔徑在1.2mm-12mm；所述二向分色鏡與激光光束光路的夾角為45°；

所述光電快門系統包括快門控制器和激光快門，所述快門控制器對激光快門進行控制，所述快門控制器與控制系統通信，控制系統控制快門控制器的通斷時間，同時由控制系統對激光快門和機械加工平臺系統進行協調控制，保證加工完成的結構完整；

所述掃描振鏡包括場鏡和二維片轉掃描反射鏡，所述掃描振鏡與控制系統連接；

所述擴束鏡包括輸入負透鏡和輸出正透鏡，輸入負透鏡將一個虛焦點光束傳送給輸出正透鏡；

所述顯微成像單元包括CCD和鏡頭。

2.利用權利要求1所述的裝置加工葉片氣膜孔的方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1：確定葉片上氣膜孔的形狀和氣膜孔之間的相對位置；

步驟2：將葉片置于機械加工平臺系統的加工區域，并固定葉片的位置；

步驟3: 調節激光光斑與葉片的相對位置,并保證初始激光焦點位置在葉片上表面；

步驟4：根據預加工軌跡確定機械加工平臺系統的加工動作過程；

步驟5：由控制系統調節光學導光系統的加工參數，保證光學導光系統與機械加工平臺系統同步運作；

步驟6：啟動加工過程，光學導光系統將激光光束引導至機械加工平臺系統加工區域的葉片表面，機械加工平臺系統帶動葉片動作，激光光束與葉片相對運動實現葉片上全部氣膜孔的加工。