一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法技术

本发明专利技术公开一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，利用长脉冲激光与超快激光复合的制孔方法，首先利用纳秒激光进行预制孔的制备，再利用超快激光将预制孔加工至满足要求的孔，兼顾气膜孔加工效率和加工质量，提高气膜孔加工效率，利用长脉冲激光加工气膜孔的预制孔(粗加工)，使下一步超快激光(精加工)的加工量大幅度减小，提高加工效率，满足工程化加工对加工效率的要求；复合制孔方法，可实现气膜孔无重熔层、无毛刺、无飞溅物、低热影响区的高质量、高效率加工。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法
本专利技术属于激光制孔
，涉及航空发动机零件气膜孔激光高效复合加工技术，具体涉及一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法。
技术介绍
目前，航空发动机零件气膜孔大多采用电火花、激光、电液束流等方法进行加工，电火花、激光的制孔方法会导致孔壁出现毛刺、重熔层、热影响区、微裂纹等缺陷；电液束流的制孔方法虽可以避免以上缺陷，但效率较低；随着激光技术的发展，超快激光制孔技术越来越被应用于制孔方面，同样可以避免以上缺陷，但是一般超快激光功率较小，制孔的效率同样受到很大影响。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术目的在于提供一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，兼顾气膜孔加工效率和加工质量，满足发动机气膜孔的加工要求。为达到上述目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的：一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，包括以下步骤：步骤(1)、将激光头移动至工件需要加工气膜孔的位置；步骤(2)、切换激光头为长脉冲激光，采用螺旋线制孔的方法，设置起始孔径为0，结束孔径小于气膜孔的理论值，加工气膜孔的预制孔；步骤(3)、切换长脉冲激光为超快激光，采用逐层扫描的方法，设置起始孔径、结束孔径与气膜孔相同，加工预制孔至满足要求的气膜孔理论值。进一步，所述步骤结束孔径小于气膜孔的理论值0.2-0.3mm，作为去除重熔层的量值。进一步，步骤(3)长脉冲激光切换为超快激光时，调试长脉冲激光与超快激光的同轴光路系统，确保两路光路输出重合，使步骤(2)与步骤(3)两次加工中心孔位重合。进一步，所述步骤(1)中激光头移动过程中利用视频监控系统及红光标识系统确保移动至气膜孔加工位置。进一步，所述步骤(3)超快激光功率为20W～100W，功率输出百分比60～100％。进一步，所述步骤(2)激光功率为150W～300W，功率输出百分比60～100％。本专利技术利用长脉冲激光与超快激光复合的制孔方法，首先利用纳秒激光进行预制孔的制备，再利用超快激光将预制孔加工至满足要求的孔，兼顾气膜孔加工效率和加工质量。本专利技术相比传统加工方法，还具有如下优点：1.本专利技术可保证加工质量的前提下，提高气膜孔加工效率，利用长脉冲激光加工气膜孔的预制孔(粗加工)，使下一步超快激光(精加工)的加工量大幅度减小，提高加工效率，满足工程化加工对加工效率的要求。2.本专利技术可保证加工效率的前提下，提高气膜孔加工质量，利用超快激光(皮秒/飞秒)去除长脉冲激光加工预制孔时，产生的重熔层，校正预制孔的锥度、圆度，并去除毛刺及孔口、孔壁的飞溅物，满足工程化加工对加工质量的要求。3.本专利技术长脉冲激光—超快激光(皮秒/飞秒)复合的制孔方法，可实现气膜孔无重熔层、无毛刺、无飞溅物、低热影响区的高质量、高效率加工。附图说明图1气膜孔激光高效复合加工示意图图中：1.激光头；2.工件；3.预制孔；4.气膜孔。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，本文所描述的实施例仅仅为本专利技术的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护范围。参考图1所示，本专利技术航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，具体补充如下：1、将激光头1移动至工件2气膜孔的加工位置；2、切换激光头为长脉冲激光，采用螺旋线制孔的方法，起始孔径为0，结束孔径小于气膜孔的理论值0.2-0.3mm，加工气膜孔的预制孔3，激光功率150W～300W(功率输出百分比60～100％)；3、切换长脉冲激光为超快激光，采用逐层扫描的方法，起始孔径与结束孔径相同，加工预制孔至满足要求的气膜孔4，激光功率20W～100W(功率输出百分比60～100％)。步骤(2)激光功率为150W～300W，功率输出百分比60～100％)。依据气膜孔的预制孔去除量、加工效率、热影响区、毛刺量等因素综合选择激光功率值及功率输出百分比。所述步骤(3)超快激光功率为20W～100W(功率输出百分比60～100％)。依据气膜孔的预制孔加工质量因素(锥度、圆度、毛刺量、重熔层厚度)及加工效率综合选择超快激光功率值及功率输出百分比。所述步骤(2)利用长脉冲激光提高加工效率，为粗加工设置，为下一步精加工，提供高质量预制孔，是完成步骤(3)的关键技术，需要控制气膜孔预制孔的锥度、圆度、毛刺量、重熔层厚度等技术参数，同时激光功率值及功率输出百分比也需要关键控制，使热影响区在可控范围内。步骤(3)利用超快冲激光提高加工质量，为精加工设置，是完成高质量气膜孔加工(无重熔层、无毛刺、无飞溅物)的关键技术，需要根据气膜孔预制孔的加工质量，控制逐层扫描层数、单层加工时间、激光功率值及功率输出百分比等参数。进一步，步骤(2)转至步骤(3)时，需要调试长脉冲激光与超快激光的同轴光路系统，确保两路光路输出重合，使步骤(2)与步骤(3)两次加工中心孔位重合；进一步，步骤(1)将激光头1移动至工件2需要利用视频监控系统及红光标识系统，确保移动至气膜孔4加工位置。本专利技术采用长脉冲激光—超快激光高效复合加工技术，优势为保证气膜孔加工质量，实现无毛刺、无飞溅物、无重熔层、低热影响区制孔的同时提高制孔效率，满足工程化加工的需要。以上实施例仅用于说明本专利技术的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本专利技术进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本专利技术的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本专利技术精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本专利技术的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、将激光头(1)移动至工件(2)需要加工气膜孔(4)的位置；步骤(2)、切换激光头为长脉冲激光，采用螺旋线制孔的方法，设置起始孔径为0，结束孔径小于气膜孔(4)的理论值，加工气膜孔(4)的预制孔(3)；步骤(3)、切换长脉冲激光为超快激光，采用逐层扫描的方法，设置起始孔径、结束孔径与气膜孔(4)相同，加工预制孔(3)至满足要求的气膜孔(4)理论值。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、将激光头(1)移动至工件(2)需要加工气膜孔(4)的位置；步骤(2)、切换激光头为长脉冲激光，采用螺旋线制孔的方法，设置起始孔径为0，结束孔径小于气膜孔(4)的理论值，加工气膜孔(4)的预制孔(3)；步骤(3)、切换长脉冲激光为超快激光，采用逐层扫描的方法，设置起始孔径、结束孔径与气膜孔(4)相同，加工预制孔(3)至满足要求的气膜孔(4)理论值。2.根据权利要求1所述的一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，其特征在于：所述步骤(2)结束孔径小于气膜孔(4)的理论值0.2-0.3mm，作为去除重熔层的量值。3.根据权利要求1所述的一种航空发动机气膜孔激光高效复合加工方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁养民，谢国印，王琦，杨小君，吴晓锋，耿军儒，王琼波，侯春梅，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61