[发明专利]具有复杂腔体工件的激光加工制孔方法及辅助填充系统

说明书

本发明涉及一种激光加工制孔方法，尤其涉及一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔方法及辅助填充系统，首先采用气体作为粉末颗粒物的载体，将粉末颗粒物和气体均匀混合后，吹送至具有复杂腔体的待填充工件腔体中；并在吹送过程中控制待填充工件振动，保证粉末颗粒物在待填充工件的内腔内填充密实；然后对填充好的工件进行激光加工制孔；再对步骤二中加工好的零件采用高压气流多角度清洗待清洗工件的内腔；在清洗过程中同时控制待清洗工件振动。解决了利用激光加工气膜孔时容易对气膜孔对面壁造成损伤的问题。

技术领域

本发明涉及一种激光加工制孔方法，尤其涉及采用激光加工具有复杂腔体结构工件的通孔、通槽类特征的方法，特别涉及一种对喷油嘴、叶片等中小型工件复杂腔体进行加工的方法及涉及的辅助系统。

背景技术

激光尤其是超快激光制孔技术是空心叶片等工件微孔加工的最新技术手段，然而由于空心叶片等腔体结构复杂且尺寸较小，导致激光加工制孔的最后过程中激光束会不可避免损伤到所制孔的对面壁，该技术瓶颈导致激光在具有复杂腔体的工件上加工微孔的技术发展滞后，目前国内外均无成熟的技术手段突破该技术瓶颈。

目前采用的一种方法是在孔打穿的瞬间关闭激光，然而这种方法只能弱化而无法消除损伤；采用复杂腔体内部填充材料阻挡激光的方法是一种有效的方法，目前有采用粉末颗粒物填充阻挡激光束损伤腔体对面壁的工艺方法，然而且腔体腔体复杂，填充材料很难将所有的内腔填充密实，甚至弯道型腔体无法填充。

因此，目前亟需一种针对具有复杂结构腔体工件的激光加工制孔方法，能够在激光加工过程中避免内壁面损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对具有复杂结构腔体工件的激光加工制孔方法及辅助填充系统，通过气固两相流辅以振动的方法实现复杂腔体内粉末颗粒物无死角致密填充，解决了利用激光加工气膜孔时对面壁损伤的问题。

本发明的技术解决方案是提供一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔方法，包括以下步骤：

步骤一：填充具有复杂腔体的待加工工件

1.1：采用气体作为粉末颗粒物的载体，将粉末颗粒物和气体均匀混合后，吹送至具有复杂腔体的待填充工件腔体中；

1.2：在吹送过程中控制待填充工件振动，保证粉末颗粒物在待填充工件的内腔内填充密实；

步骤二：对步骤一中填充好的工件进行激光加工制孔；

步骤三：对步骤二中加工好的零件进行清理

3.1：采用高压气流多角度清洗待清洗工件的内腔；

3.2：在清洗过程中同时控制待清洗工件振动。

优选地，为了实现充分填充，待填充工件或待清洗工件在XOY平面上沿X轴方向和Y轴方向交叉式振动；振动设定时间后，调整振动频率并改变振动方向的交叉变化率。

优选地，上述粉末颗粒物为高损伤阈值的、非球形颗粒；上述气体为压缩空气或工业气体。

优选地，上述粉末颗粒物为AL2O3或SIO2。

本发明还提供一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔的辅助填充系统，其特殊之处在于：包括粉末颗粒物输送系统、待填充工件安装振动系统及控制系统；

上述粉末颗粒物输送系统包括送粉器及分粉器，上述送粉器的出口端通过粉末混合流道与分粉器连接，上述分粉器包括N个输送通道，N个输送通道的出口端通过输送管分别与待填充工件内腔连通；其中，N为大于等于1的整数；