一种直壁微孔激光双路径加工方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115846861A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211705552.3(22)申请日2022.12.29(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人符昊杨萧符永宏谷泽辉何玉洋(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382专利代理师屠志炜(51)Int.Cl.B23K26/0622(2014.01)B23K26/082(2014.01)B23K26/70(2014.01)B23K26/382(2014.01)权利要求书3页说明书8页附图7页(54)发明名称一种直壁微孔激光双路径加工方法(57)摘要本发明提供了一种直壁微孔激光双路径加工方法，包括如下步骤：调制激光器可切换输出长脉冲串激光和超短脉冲串激光，标定长脉冲串激光的单个脉冲串与超短脉冲串激光的单个脉冲串的微凹坑直径和深度；由激光扫描振镜系统控制脉冲输出去材路径和修形路径；长脉冲串激光沿去材路径去除直壁微孔的主体材料，形成微孔轮廓；超短脉冲串激光沿修形路径对微孔轮廓进行修整，去除孔壁残余材料。本发明在双路激光扫描方法中，在待加工材料上逐层扫描圆心，快速形成通孔。然后，进行螺旋扫描路径，以改善孔的粗糙度。与单路径扫描策略相比，双路径结构显著减小了锥度，提高了入口边缘的质量。CN115846861ACN115846861A权利要求书1/3页1.一种直壁微孔激光双路径加工方法，其特征在于，包括如下步骤：调制激光器输出长脉冲串激光沿去材路径去除直壁微孔的主体材料，形成微孔轮廓；调制激光器输出超短脉冲串激光沿修形路径对微孔轮廓进行修整，去除孔壁残余材料。2.根据权利要求1所述的直壁微孔激光双路径加工方法，其特征在于，所述调制激光器输出长脉冲串激光，具体参数为：所述调制激光器输出超短脉冲串激光，具体参数为：式中：Laser1为长脉冲串激光；Laser2为超短脉冲串激光；HFpulse为常规脉冲个数；PTpulse为单个头部脉冲功率；PFpulse为单个常规脉冲功率；Δp为脉冲串内部单个脉冲占空比；PPulse为单个脉冲脉冲功率。3.根据权利要求2所述的直壁微孔激光双路径加工方法，其特征在于，根据加工孔的材料属性分别标定长脉冲串激光Laser1的单个脉冲串与超短脉冲串激光Laser2的单个脉冲串的微凹坑直径和深度，具体经验公式为：一般HdepthE∈[1μm,5μm]，DdiamE∈[0.7μm,1.2μm]；HdepthQ∈[60nm,1μm]；DdiamQ∈[1μm,1.2μm]；式中：HdepthE为长脉冲串激光Laser1的单个脉冲串加工的微凹坑深度；HdepthQ为超短脉冲串激光Laser2的单个脉冲串加工的微凹坑深度；DdiamE为长脉冲串激光Laser1的单个脉冲串加工的微凹坑直径；DdiamQ为超短脉冲串激光Laser2的单个脉冲串加工的微凹坑直径。4.根据权利要求1所述的直壁微孔激光双路径加工方法，其特征在于，所述直壁微孔为通孔或盲孔，所述微孔形状为直壁圆柱形，所述直壁微孔的直径Dhold∈[30μm,500μm]；所述直壁微孔的深径比hr≤10。5.根据权利要求1所述的直壁微孔激光双路径加工方法，其特征在于，所述去材路径具体为：以零件下表面为工艺表面通过环切加工延z轴自上而下对待加工部件进行环切分层加2CN115846861A权利要求书2/3页工，其中加工的总层数为nmax，第i层的厚度其中：i表示第i层，i∈[1,2,3,...,nmax]；Hhold为通孔或者盲孔的深度；ξ1为两纵向凹坑重叠2率ξ1∈[10％,90％]；σE为激光能量系数，σE＝(1.30～1.53)×10；σheat为热效应系数，取1.0～1.1；σd为分层厚度系数σd∈[0.1,0.9]；[]为取整函数；ρ为分层材料系数，根据Hhold确定ρ：以待加工表面为参考平面，扫描方向Z轴方向自上而下，在XOY平面内从原点出发由内而外，进行同心圆逐圈扫描，第i层加工圈数第j圈环形直径为其中：j表示第j圈，j∈[1,2,3,...,mmax]；Dimax为第i层孔的最大扫描直径；Dimin为第i层孔的最小扫描直径；DdiamE为长脉冲串激光Laser1的单个脉冲串加工的微凹坑直径；ρ为分层材料系数；ξ2为两径向凹坑重叠率ξ2∈[10％,90％]；kH为径向扫描修正系数，其中kH＜2，根据Hhold确定kH：6.根据权利要求1所述的直壁微孔激光双路径加工方法，其特征在于，所述修形路径具体为：去材路径所采用环切加工使形成的微孔轮廓呈现锥度；在呈现锥度的微孔轮廓两端采用环形扫描路径，两端扫描圈数当直壁微孔为盲孔时，底端扫描圈数q＝0；在锥度的微孔轮廓中间采用螺旋扫描路