[发明专利]一种飞秒激光加工航空发动机叶片气膜孔的装置及方法

权利要求书

1.一种飞秒激光加工航空发动机叶片气膜孔的装置，其特征是，包括飞秒激光器系统、光学导光系统、机械加工平台系统和控制系统，所述飞秒激光器系统的光路出口与光学导光系统的光路入口相对，光学导光系统的光路出口与机械加工平台系统的工作区域相对，所述飞秒激光器系统输出的激光光束由光学导光系统进行处理，光学导光系统引导激光光束至机械加工平台系统工作区域的工件表面，光学导光系统对飞秒激光器系统输出的激光光束进行整形、均匀、扩束、准直和聚焦；所述机械加工平台系统与控制系统相连，控制系统调节机械加工平台系统的运动方向和运动速度；

所述飞秒激光器系统包括飞秒激光器，所述飞秒激光器由电源装置提供电源，所述飞秒激光器与冷却装置通过两根软管相连；所述飞秒激光器与控制系统连接；

所述机械加工平台系统包括五轴联动工作平台，所述五轴联动工作平台上设有夹具；所述五轴联动工作平台的一侧设有吹气装置，吹气装置对五轴联动工作平台工件表面吹压缩氮气；

所述光学导光系统包括反射镜、波长转换器、光阑、光电快门系统、扩束镜、二向分色镜、扫描振镜；所述飞秒激光器系统输出的激光光束光路依次是反射镜、波长转换器、光阑、光电快门系统、扩束镜、二向分色镜的一面、扫描振镜、工件表面；在二向分色镜的另一面设有显微成像单元，显微成像单元与控制系统连接；

所述反射镜与激光光束光路的夹角为45°；所述光阑的通光孔径在1.2mm-12mm；所述二向分色镜与激光光束光路的夹角为45°；

所述光电快门系统包括快门控制器和激光快门，所述快门控制器对激光快门进行控制，所述快门控制器与控制系统通信，控制系统控制快门控制器的通断时间，同时由控制系统对激光快门和机械加工平台系统进行协调控制，保证加工完成的结构完整；

所述扫描振镜包括场镜和二维片转扫描反射镜，所述扫描振镜与控制系统连接；

所述扩束镜包括输入负透镜和输出正透镜，输入负透镜将一个虚焦点光束传送给输出正透镜；

所述显微成像单元包括CCD和镜头。

2.利用权利要求1所述的装置加工叶片气膜孔的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：确定叶片上气膜孔的形状和气膜孔之间的相对位置；

步骤2：将叶片置于机械加工平台系统的加工区域，并固定叶片的位置；

步骤3: 调节激光光斑与叶片的相对位置,并保证初始激光焦点位置在叶片上表面；

步骤4：根据预加工轨迹确定机械加工平台系统的加工动作过程；

步骤5：由控制系统调节光学导光系统的加工参数，保证光学导光系统与机械加工平台系统同步运作；

步骤6：启动加工过程，光学导光系统将激光光束引导至机械加工平台系统加工区域的叶片表面，机械加工平台系统带动叶片动作，激光光束与叶片相对运动实现叶片上全部气膜孔的加工。