[發明專利]一種基于真空環境改善制孔質量的激光打孔裝置及方法

有效

• 申請號: 201810987816.6
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109079347B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 任乃飛;李濤;王后孝;夏凱波;石春輝;田佳男
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于真空環境改善制孔質量的激光打孔裝置及方法，涉及激光打孔領域，包括電源及控制器、x?y移動平臺、真空艙外接輔助平臺、支撐底座、真空艙、高強度高透玻璃、激光頭、CCD攝像機、激光器、導光管、z方向移動裝置、移動夾具裝置、軟管接口、軟管、氣閥、氣壓表、真空泵、固定管道；根據真空環境可以減少激光打孔光致等離子的產生和真空環境中無氧化氮化反應這一原理，通過在真空環境下激光打孔，減小制孔的錐度，抑制重鑄層和減少微裂紋，改善微孔內壁質量，提高基材使用壽命，同時增強深孔加工能力。

技術領域

本發明涉及激光打孔技術領域，具體涉及到一種基于真空環境改善制孔質量的激光打孔裝置及方法。

背景技術

目前激光打孔技術已經被應用到了汽車工業、船舶制造、航空航天、儀器儀表以及醫療技術等諸多行業之中。比起傳統機械鉆孔的方法，激光打孔技術具有精度高、速度快、效率高、經濟效益好、無刀具損耗、深徑比大等優點，已經成為激光加工的主要應用領域之一。

對于某些高精密的儀器，需要打出高質量微小的群孔，例如航空發動機渦輪葉片上氣膜冷卻孔，其對孔的錐度和內壁質量要求很高，孔錐度較大和內壁質量較差會嚴重影響渦輪葉片上的氣膜孔中空氣的流動速率，降低了氣膜孔的冷卻性能，并且較差的內壁質量會使孔的力學性能下降，影響使用壽命。

發明內容

針對以上出現的孔的加工質量問題，本發明提出一種基于真空環境改善制孔質量的激光打孔方法。本發明所涉及的真空激光打孔技術旨在利用在真空環境下，激光打孔產生的光致等離子體會顯著減弱，光致等離子體的減少可以提高材料對入射光的吸收率，減小成孔錐度，同時也增強深孔加工能力；相比常規環境中加工，在真空環境中，激光打孔可以有效減弱甚至消除材料氧化和氮化反應，進而減弱熔融態材料的重鑄效應，減少微裂紋的產生。同時，本發明還提供了種基于真空環境改善制孔質量的激光打孔裝置。

為實現上述發明目的，本發明通過如下技術方案實現：

一種基于真空環境改善制孔質量的激光打孔裝置，包括電源及控制器、x-y移動平臺、真空艙外接輔助平臺、支撐底座、真空艙、高透玻璃、激光頭、CCD攝像機、激光器、導光管、z方向移動裝置、移動夾具裝置、軟管接口、軟管、氣閥、氣壓表、真空泵和固定管道；

所述電源及控制器放置于機床底座的左側側壁上，機床的底座上表面上安裝x-y移動平臺；機床底座后側壁上設置有z方向移動裝置；所述x-y移動平臺安裝真空艙外接輔助平臺；所述真空艙外接輔助平臺上安裝有支撐底座；所述支撐底座上安裝有真空艙；所述真空艙頂部設置有高透玻璃；所述真空艙內部設置有移動夾具裝置；

所述z方向移動裝置上安裝有激光器；所述激光器通過導光管與激光頭相連接；所述激光頭正上方上安裝有CCD攝像機；所述軟管接口位于真空艙輔助外接平臺的側壁，所述軟管連接于軟管接口，所述氣閥連接軟管與固定管道；所述氣壓表放置于氣閥與真空泵之間的固定管道之上；所述真空泵連接有固定管道。

進一步的，所述電源及控制器包括控制器和電源；所述控制器用來控制第一伺服電機、第二伺服電機、z方向移動伺服電機和第三伺服電機。

進一步的，所述x-y移動平臺包括y移動方向齒條、y移動方向滑塊、y移動方向齒輪、y移動方向導軌平臺、第一伺服電機、 x移動方向滑塊、x移動方向齒條、第一單元齒輪旋轉軸及聯軸器、第二單元齒輪旋轉軸及聯軸器、x移動方向齒輪、第二伺服電機和x移動方向導軌平臺；