[发明专利]一种用于加工膜片刻刀的电火花、飞秒激光综合加工方法

说明书

本发明涉及一种用于加工膜片刻刀的电火花、飞秒激光综合加工方法，首先，对刻刀毛坯进行电火花磨削加工，使刻刀毛坯获得预设精度的加工表面；其次，对磨削后的刻刀毛坯进行电火花成型加工，对刻刀毛坯刀刃部分之外的余量进行去除；最后，利用飞秒激光对电火花成型加工后的刻刀毛坯刀刃进行加工，得到满足精度要求的膜片刻刀。本发明提出了一种膜片刻刀的高精度加工方法，利用膜片刻刀在机床冲压力的作用下在膜片上形成一定深度的膜片刻痕，提高了膜片刻痕的加工精度，保证了膜片的一致性及可靠性。

技术领域

本发明属于火箭发动机膜片加工技术领域，涉及一种用于加工膜片刻刀的电火花、飞秒激光综合加工方法。

背景技术

膜片是液体火箭发动机起动系统中一个重要零件，主要用来隔离容器或贮箱中的液体、气体、高温燃气与上下游管路的连通。为了控制膜片的破裂压力和破裂部位，并防止膜片破裂时产生掉屑，通常在膜片上要预制一定形状的刻痕，现有技术中，膜片刻痕多采用冲压的加工方式直接在加工在膜片的设定位置上，得到的膜片刻痕一致性及可靠性差。因此，需要设计一种膜片刻刀，使用膜片刻刀在机床冲压力的作用下在膜片上形成一定深度的膜片刻痕，进而提高膜片刻痕的加工精度、一致性及可靠性。

一般的刻刀现多采用数控雕铣方式进行制造，由于膜片刻刀材料多为钛合金和不锈钢等难加工材料，采用数控雕铣工艺进行切削加工时刀具所承受的切削抗力较大，刀具磨损严重，严重影响膜片刻刀的加工精度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于加工膜片刻刀的电火花、飞秒激光综合加工方法，采用电火花加工方法去除膜片刻刀部分的大部分余量，采用飞秒激光对膜片刻刀刃口部分进行精细加工，由于电火花、飞秒激光在加工时不受材料机械性能的影响，膜片刻刀刃口部分加工时不会产生刀具损耗，从而保持刃口部分的加工精度。

本发明解决技术的方案是：一种用于加工膜片刻刀的电火花、飞秒激光综合加工方法，包含电火花磨削加工、电火花成型加工、飞秒激光加工三个过程：

首先，对刻刀毛坯进行电火花磨削加工，使刻刀毛坯获得预设精度的加工表面；其次，对磨削后的刻刀毛坯进行电火花成型加工，对刻刀毛坯刀刃部分之外的余量进行去除；最后，利用飞秒激光对电火花成型加工后的刻刀毛坯刀刃进行加工，得到满足精度要求的膜片刻刀。

进一步的，电火花磨削加工、电火花成型加工使用同一套电火花成型机床，所述电火花成型机床包括脉冲电源，机床主轴，工作液箱；

刻刀毛坯装在电火花成型机床的机床主轴上，通过机床主轴与脉冲电源的负极连接；电火花电极浸泡在工作液箱中，并与脉冲电源的正极连接。

进一步的，所述电火花电极采用POCO石墨制成。

进一步的，所述电火花电极加工有电极磨削面和仿形电极端面。

进一步的，所述仿形电极端面采用电火花慢走丝线切割方法，加工出膜片刻刀的成型纹路。

进一步的，电火花磨削加工之前，刻刀毛坯打千分表找正，保证刻刀毛坯的垂直度在0.001mm之内、刻刀毛坯与电极磨削面的同轴度在0.001mm之内。

进一步的，电火花磨削加工时，电火花成型机床设置的工艺参数包括：刻刀毛坯端面磨削量为0.1～0.3mm，放电间隙为0.07～0.09mm，表面粗糙度为0.67-1.6μm。

进一步的，电火花成型加工时，电火花成型机床设置的工艺参数包括：成型加工的深度为0.5～1.5mm，放电间隙为0.07～0.09mm，表面粗糙度为0.67～1.6μm。

进一步的，所述飞秒激光加工将预设的刀刃加工深度进行分层加工，飞秒激光每层的加工深度为0.002～0.01mm，进而确定出分层数。