一种带热障涂层涡轮叶片气膜孔激光复合加工装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111716022A(43)申请公布日2020.09.29(21)申请号202010567578.0(22)申请日2020.06.19(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人梅雪松凡正杰张勇刘斌王文君崔健磊运侠伦段文强孙铮(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人贺建斌(51)Int.Cl.B23K26/382(2014.01)B23K26/36(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种带热障涂层涡轮叶片气膜孔激光复合加工装置与方法(57)摘要一种带热障涂层涡轮叶片气膜孔激光复合加工装置与方法，包括大理石底座，大理石底座中部设有第一、第二龙门柱，第一龙门柱上设置水导激光加工系统，第二龙门柱上设置飞秒激光加工系统；大理石底座的一侧设有激光器系统，大理石底座的另一侧安装有X轴平台；X轴平台上安装有Y轴平台，Y轴平台上安装有B轴平台，B轴平台上安装有C轴平台，C轴平台放置有水箱和夹具；第一龙门柱和第二龙门柱组合形成双工位加工装置；加工时，先利用水导激光进行带热障涂层涡轮叶片气膜群孔的预制加工，孔壁残留的重铸层和加工余量等缺陷再由飞秒激光进行去除；本发明整合了水导激光加工效率高和飞秒激光加工质量好的优点，实现了涡轮叶片气膜孔的高效高质加工。CN111716022ACN111716022A权利要求书1/1页1.一种带热障涂层涡轮叶片气膜孔激光复合加工装置，包括大理石底座(1)，其特征在于：大理石底座(1)中部设有第一龙门柱(10)和第二龙门柱(3)，第一龙门柱(10)和第二龙门柱(3)顶部通过龙门横梁(9)连接，第一龙门柱(10)上设置水导激光加工系统，第二龙门柱(3)上设置飞秒激光加工系统；大理石底座(1)的一侧设有激光器系统(4)，大理石底座(1)的另一侧安装有X轴平台(20)；所述的激光器系统(4)包括安装在大理石底座(1)上的底板(21)，底板(21)上安装有纳秒激光光路系统(22)、飞秒激光光路系统(23)、纳秒激光器(24)和飞秒激光器(25)，纳秒激光光路系统(22)的输入和纳秒激光器(24)的输出连接，飞秒激光光路系统(23)的输入和飞秒激光器(25)的输出连接；所述的X轴平台(20)上安装有Y轴平台(2)，Y轴平台(2)上安装有B轴平台(19)，B轴平台(19)上安装有C轴平台(18)，C轴平台(18)放置有水箱(17)和夹具(16)；所述的水导激光加工系统包括第一龙门柱(10)上设置的Z1轴平台(11)，Z1轴平台(11)上放置有第一光路传输系统(12)，第一光路传输系统(12)和纳秒激光光路系统(22)的输出连接，第一光路传输系统(12)上方设置有水导耦合装置(15)、反射镜(14)、第一CCD相机和镜头(13)，第一CCD相机和镜头(13)与水导耦合装置(15)同轴安装；水导耦合装置(15)上设置有两个进液道，进液道用于输送高压水流，水流与纳秒激光复合实现水导激光加工；所述的飞秒激光加工系统包括第二龙门柱(3)上设置的Z2轴平台(5)，Z2轴平台(5)上放置有第二光路传输系统(6)，第二光路传输系统(6)和飞秒激光光路系统(23)的输出连接，第二光路传输系统(6)上方设置有扫描振镜和场镜(8)、第二CCD相机和显微镜头(7)，第二CCD相机和显微镜头(7)采用倾斜安装；第一龙门柱(10)和第二龙门柱(3)组合形成双工位加工装置，用于涡轮叶片气膜孔水导激光加工和飞秒激光加工，X轴平台(20)、Y轴平台(2)、Z1轴平台(11)、Z2轴平台(5)、B轴平台(19)和C轴平台(18)均连接计算机。2.利用权利要求1所述的一种带热障涂层涡轮叶片气膜孔激光复合加工装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将涡轮叶片的加工样品(26)固定在夹具(16)上，夹具(16)固定在水箱(17)中，利用计算机调节加工样品(26)的位姿；步骤二：打开纳秒激光器(24)和水导耦合装置(15)上的两个进液道，调节Z1轴平台(11)上水导耦合装置(15)和反射镜(14)的位置，确定水导激光的聚焦位置，进行带热障涂层涡轮叶片气膜孔(27)的预制加工；步骤三：关闭纳秒激光器(24)和水导耦合装置(15)，将加工样品(26)从水箱(17)中取出，取下水箱(17)，将加工样品(26)直接固定在C轴平台(18)上的夹具(16)上方，利用计算机将加工样品(26)移至第二个工位上；步骤四：打开飞秒激光器(25)，调整位姿，利用第二CCD相机和显微镜头(7)定位到第一个气膜孔(27)处，并将加工样品(26)移动到飞秒激光(28)聚焦位置处，开始进行气膜孔(27)壁重铸层和加工余量