[发明专利]运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法

说明书

本发明公开了一种用于加工拼接零件侧面精密孔的方法，包括以下步骤：步骤一，通过激光打孔设备找正零件，然后摆动激光头确定异型气膜孔轴线与零件表面法向的夹角；步骤二，沿着步骤一确定的夹角，在零件上加工一个接近但小于异型气膜孔底孔孔径的圆柱形通孔；步骤三，激光头沿着X轴或Y轴平移,通过多个激光脉冲形成异型气膜孔的异型倾斜段孔壁,每个激光脉冲所形成孔的孔深不同；步骤四，修整圆柱形通孔底孔部分达到设计图要求尺寸。本发明缩短了激光加工异形气膜孔的单位时间，大幅提高了加工速度，满足在火焰筒上批量加工异形气膜孔的需求。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，特别是用于航空发动机火焰筒上的异型气膜孔的加工方法。

背景技术

航空发动机作为飞行器的心脏，飞行器对其要求也越来越高，发动机火焰筒的温度也越来越高，而火焰筒在工作时直接面对高温燃气，承受着极高的热量。传统的冷却措施逐渐不能满足燃烧室的工作要求，基于该种情况国内某型航空发动机设计已经开始应用异型气膜孔，来提高冷却效果，降低火焰筒壁的温度。

该种异型气膜孔如图1和图2所示，与筒体壁面法向成一定角度，底孔直径小于1mm，在筒体内壁面呈现椭圆型投影，垂直于轴线的断面呈腰形，在材料内部气膜孔呈现倾斜的靠近筒体内壁面沿圆周方向上成一定角度的小孔。该种孔由于直径较小、数量较多，并且有异型部分，所以无法使用机械加工；由于该种孔加工表面有隔热涂层，隔热涂层不导电，所以也无法采用电火花加工。该种孔的加工在工艺上最为可行的就是激光加工，但激光加工如图1所示的孔需要270秒加工一个，由于该种孔属于发动机上的冷却气膜孔数量一般较多，这样的加工速度无法满足批产的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法，缩短激光加工异形气膜孔的单位时间，大幅提高加工速度，满足在火焰筒上批量加工异形气膜孔的需求。

本发明的技术方案如下：

运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，通过激光打孔设备找正零件，然后摆动激光头确定异型气膜孔轴线与零件表面法向的夹角；

步骤二，沿着步骤一确定的夹角，在零件上加工一个接近但小于异型气膜孔底孔孔径的圆柱形通孔；

步骤三，激光头沿着X轴或Y轴平移,通过多个激光脉冲形成异型气膜孔的异型倾斜段孔壁,每个激光脉冲所形成孔的孔深不同；

步骤四，修整圆柱形通孔底孔部分达到设计图要求尺寸。

所述步骤三中，每一个激光脉冲的打孔孔径相同。

所述步骤三中，每一个激光脉冲的打孔孔径不同。

所述步骤三中，每一个激光脉冲的打孔孔径通过沿Z轴移动激光头调整其与零件表面的距离来控制。

所述步骤三中，每一个激光脉冲的打孔孔深通过调整激光的能量大小来控制。

本发明中，孔与零件法向的角度通过设备找正零件找到法向方向，再将激光头摆动一定的角度来实现角度的加工；孔的直径通过激光头距离零件表面的距离来保证的，在加工前用0.1mm的塞尺放置零件表面，移动Z轴，当激光头接触到塞尺表面且塞尺在一定力的情况下还可以移动，将此时Z轴设置为0，由于激光头发出的激光是发散的类似锥形如图2所示，当激光头距离工件表面的距离不同时将会产生不同的直径，从而控制了孔直径；异型孔的异型角度(即倾斜段)控制通过机床的Z轴沿X或Y轴的移动和控制每一个的激光脉冲的能量来实现，如图3所示，控制每一个脉冲的能量使之在工件表面加工孔的深度不同，再通过沿X或Y轴的移动，当移动距离足够小时，就可以将其打孔的底面看成一条倾斜的直线，从而形成一个角度。