[發明專利]一種發動機微型油濾網的超快激光切割方法

有效

• 申請號: 202111306985.7
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113996952B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 楊祎;袁江;王吉平;解慶;劉偉;張玻溶;劉釗
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/70;B23K37/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本發明公開了一種發動機微型油濾網的超快激光切割方法，主要解決傳統激光切割方法生產效率低、微孔質量穩定性差的技術問題。本發明公開的切割方法為：首先依據微型油濾網的外輪廓及其尺寸進行加工工裝的設計；然后依據微孔尺寸、微孔位置分布情況及外輪廓尺寸，進行激光切割路徑的設計及切割參數的匹配；接著利用皮秒激光切割機進行微孔及部分外輪廓的切割；最后利用毫秒激光切割機的CCD影像系統對油濾網外輪廓預留的未切割處進行識別，并進行外輪廓的切斷工作，進而實現微型油濾網的超快激光切割加工。

技術領域

本發明涉及金屬帶材或者箔材激光加工方法，尤其涉及一種發動機微型油濾網的超快激光切割方法。

背景技術

微型油濾網廣泛應用于航空航天、汽車、石油化工領域，安裝于發動機、閥門、管路系統中，兼具雜質過濾和流量控制的作用。微型油濾網的微孔在厚度為0.1mm～0.3mm的鈦帶或者不銹鋼帶上等間距分布，微孔的尺寸及數量根據流量大小、過濾雜質顆粒大小以及系統結構差異各不相同，尺寸直徑范圍大約為Φ0.15mm～Φ0.3mm，數目從數十到數千不等。為了保證微型油濾網的使用性能，微孔的尺寸精度、位置精度以及孔壁、孔邊緣光潔度均有嚴格要求。

目前廣泛應用的微型油濾網的加工方法為傳統脈沖激光切割，但是，隨著油濾網設計復雜性的提高，傳統加工工藝存在以下問題：

1)微孔激光加工通過機床X軸、Y軸的相對運動實現，運動速率為數百毫米每分鐘，由于微孔尺寸及各孔的間距均較小，機床工作軸的頻繁往復運動導致產品的切割效率較低，同時對設備的損耗較大；

2)脈沖激光器的脈沖寬度為毫秒量級，當激光作用在材料表面時，金屬受熱發生熱傳導，熔化、凝固后從基體材料上掉落并被高壓氣體吹除，這樣必然會在微孔出入口表面以及微孔內壁形成金屬熔瘤狀態的毛刺，因此激光切割后需采用人工機械和酸洗的方式分別去除表面和微孔內壁的毛刺，導致生產效率低下，微孔形貌狀態一致性不佳，同時對操作人員的身體健康存在一定的危害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發動機微型油濾網的超快激光切割方法，主要解決傳統激光切割生產效率低、微孔質量穩定性差的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種發動機微型油濾網的超快激光切割方法，其特殊之處在于，包括如下步驟：

步驟1)加工工裝的設計

依據微型油濾網的外輪廓及尺寸設計加工工裝，所述加工工裝包括原材料放置臺及與原材料放置臺固定連接的法蘭；所述原材料放置臺采用中心位置為單一凹槽、周邊位置均布多個圓孔的結構，其中，所述單一凹槽的形狀與待加工油濾網的形狀保持一致；所述圓孔的位置避開單一凹槽，位于原材料放置臺上，并圍繞單一凹槽呈中心對稱樣式分布；所述法蘭用于通過螺栓將加工工裝與皮秒激光切割機的工作臺面固定連接；所述加工工裝能夠實現加工過程中原材料的平整吸附；所述待加工油濾網即為最終切割完成的油濾網。

步驟2)激光切割路徑的設計

依據微型油濾網的微孔尺寸、微孔位置分布及外輪廓尺寸的要求，進行單個微孔切割路徑設計、整體微孔路徑排布設計及油濾網外輪廓切割路徑設計，其中，各個路徑的設計無先后順序。

2.1)單個微孔切割路徑設計原則為，采用制圖軟件繪制微孔的粗加工路徑L₁和精加工路徑L₂，切割順序為先進行粗加工路徑L₁切割，再進行精加工路徑L₂切割；

2.2)整體微孔路徑排布設計原則為，多個微孔有效間隔、中心對稱、分割設計，保證油濾網的尺寸精度和位置精度；

2.3)油濾網外輪廓切割路徑設計原則為，油濾網外輪廓切割路徑需在其外輪廓基礎上預留未切割處，未切割處的寬度為W，外輪廓切割路徑形成效果為帶有缺口的多段線的組合；所述W的取值范圍為0.1mm～0.3mm時，可以保證切割的精度；