[發明專利]一種帶熱障涂層渦輪葉片氣膜孔激光復合加工裝置與方法

在審

• 申請號: 202010567578.0
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111716022A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 梅雪松;凡正杰;張勇;劉斌;王文君;崔健磊;運俠倫;段文強;孫錚
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/36
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種帶熱障涂層渦輪葉片氣膜孔激光復合加工裝置，包括大理石底座(1)，其特征在于：大理石底座(1)中部設有第一龍門柱(10)和第二龍門柱(3)，第一龍門柱(10)和第二龍門柱(3)頂部通過龍門橫梁(9)連接，第一龍門柱(10)上設置水導激光加工系統，第二龍門柱(3)上設置飛秒激光加工系統；大理石底座(1)的一側設有激光器系統(4)，大理石底座(1)的另一側安裝有X軸平臺(20)；

所述的激光器系統(4)包括安裝在大理石底座(1)上的底板(21)，底板(21)上安裝有納秒激光光路系統(22)、飛秒激光光路系統(23)、納秒激光器(24)和飛秒激光器(25)，納秒激光光路系統(22)的輸入和納秒激光器(24)的輸出連接，飛秒激光光路系統(23)的輸入和飛秒激光器(25)的輸出連接；

所述的X軸平臺(20)上安裝有Y軸平臺(2)，Y軸平臺(2)上安裝有B軸平臺(19)，B軸平臺(19)上安裝有C軸平臺(18)，C軸平臺(18)放置有水箱(17)和夾具(16)；

所述的水導激光加工系統包括第一龍門柱(10)上設置的Z1軸平臺(11)，Z1軸平臺(11)上放置有第一光路傳輸系統(12)，第一光路傳輸系統(12)和納秒激光光路系統(22)的輸出連接，第一光路傳輸系統(12)上方設置有水導耦合裝置(15)、反射鏡(14)、第一CCD相機和鏡頭(13)，第一CCD相機和鏡頭(13)與水導耦合裝置(15)同軸安裝；水導耦合裝置(15)上設置有兩個進液道，進液道用于輸送高壓水流，水流與納秒激光復合實現水導激光加工；

所述的飛秒激光加工系統包括第二龍門柱(3)上設置的Z2軸平臺(5)，Z2軸平臺(5)上放置有第二光路傳輸系統(6)，第二光路傳輸系統(6)和飛秒激光光路系統(23)的輸出連接，第二光路傳輸系統(6)上方設置有掃描振鏡和場鏡(8)、第二CCD相機和顯微鏡頭(7)，第二CCD相機和顯微鏡頭(7)采用傾斜安裝；

第一龍門柱(10)和第二龍門柱(3)組合形成雙工位加工裝置，用于渦輪葉片氣膜孔水導激光加工和飛秒激光加工，X軸平臺(20)、Y軸平臺(2)、Z1軸平臺(11)、Z2軸平臺(5)、B軸平臺(19)和C軸平臺(18)均連接計算機。

2.利用權利要求1所述的一種帶熱障涂層渦輪葉片氣膜孔激光復合加工裝置的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將渦輪葉片的加工樣品(26)固定在夾具(16)上，夾具(16)固定在水箱(17)中，利用計算機調節加工樣品(26)的位姿；

步驟二：打開納秒激光器(24)和水導耦合裝置(15)上的兩個進液道，調節Z1軸平臺(11)上水導耦合裝置(15)和反射鏡(14)的位置，確定水導激光的聚焦位置，進行帶熱障涂層渦輪葉片氣膜孔(27)的預制加工；

步驟三：關閉納秒激光器(24)和水導耦合裝置(15)，將加工樣品(26)從水箱(17)中取出，取下水箱(17)，將加工樣品(26)直接固定在C軸平臺(18)上的夾具(16)上方，利用計算機將加工樣品(26)移至第二個工位上；

步驟四：打開飛秒激光器(25)，調整位姿，利用第二CCD相機和顯微鏡頭(7)定位到第一個氣膜孔(27)處，并將加工樣品(26)移動到飛秒激光(28)聚焦位置處，開始進行氣膜孔(27)壁重鑄層和加工余量(36)的去除工序，完成一個氣膜孔(27)后，再定位到下一個氣膜孔(27)處，對下一個氣膜孔(27)進行修型處理，直到全部氣膜孔(27)處理完畢；

步驟五：關閉飛秒激光器(25)，取下加工樣品(26)，對加工樣品(26)進行超聲清洗。