[發明專利]一種帶熱障涂層航空發動機火焰筒的激光內外孔加工方法

有效

• 申請號: 202110274150.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113059287B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 賈天卿;陳龍;曹凱強;蔣其麟;徐紅星
• 申請（專利權）人: 星控激光科技（上海）有限公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/082
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種帶熱障涂層航空發動機火焰筒的激光內外孔加工方法，包括五軸平移臺、振鏡加工頭和超快激光器組成的激光加工系統，其特征在于采用旋切的激光內外孔加工方法，利用激光通過振鏡加工頭先從沒有熱障涂層的外部加工一個通孔，然后從帶熱障涂層的內部進行異型氣膜孔的加工，在高壓氣體的沖擊下，燒蝕物通過孔內噴到外部，選用波長為1030 nm、單脈沖能量為200 μJ、功率為100 W的超快激光器，匯聚后光斑直徑為50 μm，利用振鏡加工頭在火焰筒上進行異型氣膜孔的激光加工，利用五軸平移臺把火焰筒的異型氣膜孔按照設定的方位角和三維坐標定位在振鏡加工頭的正下方，其激光內外孔加工具體包括下述步驟：

步驟一：安裝誤差的校準

通過三維掃描儀對火焰筒進行掃描，將得到的掃描結果與設計模型進行比對并校準安裝誤差；

步驟二：氣膜孔的坐標導入

將設計模型中所有異型氣膜孔的入口和出口的方位角和三維坐標一一導入計算機，通過計算機控制五軸平移臺對火焰筒進行空間姿態調整，使得每個異型氣膜孔的入口和出口均可移至振鏡加工頭的正下方；

步驟三：加工信息的輸入

將異型氣膜孔的入口和出口的圖形尺寸信息輸入計算機，以控制振鏡加工頭進行標刻；

步驟四：孔出口的加工

通過計算機控制五軸平移臺將異型氣膜孔的出口移動到振鏡加工頭的正下方，使用激光器通過振鏡加工頭在火焰筒異型氣膜孔的出口加工出與設計尺寸相同的圓形圖案，在火焰筒上形成一個具有一定錐度的圓柱形通孔，振鏡加工頭的加工程序由計算機控制；

步驟五：所有孔出口的加工

利用五軸平移臺對火焰筒進行空間姿態變換，重復步驟四~五，加工下一個異型氣膜孔，依次進行所有異型氣膜孔的出口的加工；

步驟六：孔入口的加工

通過計算機控制五軸平移臺，將火焰筒異型氣膜孔的入口移至振鏡加工頭的正下方，使用激光器通過振鏡加工頭在異型氣膜孔的入口加工出與設計尺寸相同的圖案；

步驟七：所有孔入口的加工

利用五軸平移臺對火焰筒進行空間姿態變換，重復步驟六~七，加工下一個異型氣膜孔的入口，依次進行所有異型氣膜孔的入口加工，直至火焰筒上所有異型孔的加工完畢；

其中步驟4和步驟6中所述異型氣膜孔內外打孔過程中需要通過計算機控制五軸平移臺的豎直軸移動振鏡加工頭，調整振鏡加工頭與火焰筒表面的距離，這樣有利于深孔的加工；

所述五軸平移臺包括X/Y/Z三維直線平移臺上設置的A軸與B軸兩個旋轉臺，實現火焰筒的空間姿態調整。