[发明专利]一种钛合金化铣刻型工艺

摘要

一种钛合金化铣刻型工艺，采用激光与数字化技术相结合，通过控制激光能量及保护膜厚度，根据化铣工艺特征值，进行编程，使划线刻型一步完成；针对不同胶膜厚度，进行激光刻型，通过击穿胶膜试验，确定激光能量，建立激光能量与胶膜厚度的对应关系；通过确定化铣轴向和径向浸蚀比来确定激光刻型尺寸余量，解决激光刻型尺寸余量问题。本发明的优点：采用激光及数字化技术相结合，通过控制激光能量及保护膜层厚度，根据化铣工艺特性值进行设计编程，使划线刻型一步完成。代替传统的刻型技术，缩短生产周期，提高尺寸精度。同时，由于不再使用样板，可以节约大量的用于制造样板的材料，降低成本。另外，可以在很大程度上减轻操作者的劳动强度。

主权项

一种钛合金化铣刻型工艺，其特征在于：所述的钛合金化铣刻型工艺采用激光与数字化技术相结合，通过控制激光能量及保护膜厚度，根据化铣工艺特征值，进行编程，使划线刻型一步完成；针对不同胶膜厚度，进行激光刻型，通过击穿胶膜试验，确定激光能量，建立激光能量与胶膜厚度的对应关系；通过确定化铣轴向和径向浸蚀比来确定激光刻型尺寸余量，解决激光刻型尺寸余量问题；激光能量选择试验：在事先准备好的钛合金试片上，用无空气喷枪均匀的喷涂上保护胶，采用涡流测厚仪测厚，使胶膜厚度为30ｕm；根据工艺要求，通过激光划线刻型后的胶膜应线条平直、无毛刺且切痕已到达基体，但并不在基体上留下刻痕为合格；激光能量选择100w进行划线刻型，试验结果表明胶膜完全被切透，刻线平直、无毛刺，暴露出集体材料，但在基体上留下较深刻痕；激光能量选择75w进行划线刻型，试验结果表明胶膜完全被切透，刻线平直、无毛刺，暴露出基体材料但在基体上留下了划痕；激光能量选择50w进行划线刻型，试验结果表明胶膜完全切透，刻线平直、无毛刺，暴露出基体材料且未在基体上留下划痕，为合格状态；激光能量选择20w进行划线刻型，结果胶膜没有完全切透，刻线平直、无毛刺，未暴露出基体材料，无法顺利将胶膜剥离，未达到工艺要求的目的，不符合工艺要求；通过试验证明满足化铣进行划线刻型的激光能量为50W；胶膜厚度与激光能量关系试验：通过上述试验确定激光能量选择50w进行进行划线刻型，分别在试片上采用无空气喷枪涂上保护胶膜，厚度分别为10ｕm、20ｕm、30ｕm、60ｕm；胶膜厚度为10ｕm采用激光进行划线刻型，试验结果表明胶膜上刻线平直、无毛刺，且完全被切透，暴露出基体材料且未在基体上留下划痕，为合格状态；胶膜厚度为20ｕm采用激光进行划线刻型，试验结果表明胶膜上刻线平直、无毛刺，且完全被切透，暴露出基体材料且未在基体上留下划痕，为合格状态；胶膜厚度为30ｕm采用激光进行划线刻型，试验结果表明胶膜上刻线平直、无毛刺，且完全被切透，暴露出基体材料且未在基体上留下划痕，为合格状态；胶膜厚度为60ｕm采用激光进行划线刻型，试验结果表明胶膜上刻线平直、无毛刺，且完全被切透，暴露出基体材料且未在基体上留下划痕，为合格状态；试验结果表面无论厚度10ｕm还是60ｕm，胶膜上刻线平直、无毛刺，且完全被切透，暴露出基体材料且未在基体上留下划痕，均为合格状态；试验证明只要激光能量达到50W，胶膜的厚度对其没有影响；划线和刻型：将涂有保护胶膜后待刻型的零件放置到三维激光加工系统平台上，对点找正并夹紧；导入编制完成的程序，输入刀补参数和X轴比例系数KX，运行程序，设备用聚焦传感器自动对24组A、B点测量并运算；完成后，设备暂停；拆除激光喷嘴，将激光输出功率调整到5W，此功率只在保护涂料表面标线，并未刻透，继续运行程序，完成标线；测量纵助与斜助的尺寸是否满足要求，没满足要求，调整输出刀补参数和X轴比例系数，重新标线测量直到满足要求，将激光输出功率调整到50W完成化铣刻型；将拆除的激光喷嘴安装到激光头上，完成整个工艺过程；为保证刻型质量，激光焦点与零件表面保持恒定的关系，使激光刻线的宽度与深度保证均匀一致；对形状误差较大的钣焊零件，通常情况下，用激光喷嘴简短的聚焦传感器实时自动控制实现；但某航空发动机筒体一段、筒体二段上有用于配合的安装座，该安装座高出零件表面，刻型线与安装座距离较近，在刻型时为了避免安装座与激光喷嘴干涉，将激光喷嘴拆除，因此无法实时自动聚焦，存在不能保证刻线的宽度与深度保证均匀一致的技术问题；对于刻型时形状误差累积在纵肋的问题，采用分组刻型，用设备的聚焦传感器自动测量形状偏差，调整宽度的方法保证组与组之间距离为纵肋；编程时按组将坐标系设定在零件下缘表面，编制刻型的三坐标程序，在零件表面选A、B两点，计算出两点的理论坐标值；在加工时，程序自动测量A、B两点实际坐标值，根据两点Ｚ方向的实际偏差，即零件当前组半径误差，运算出组宽需调整的调整系数，如此运算完成整个零件的２４组的宽度调整系数为ＫX1、ＫX2……、ＫX24，并暂时存在系统的过程参数中，备在刻型中使用，从而保证了纵助的宽度尺寸，此过程编写在加工程序中自动完成；由于安装座子的干涉，刻型时需将激光喷嘴拆除，不能使用自动聚焦补偿零件的偏差，而采用先在A、B两点测量实际偏差，运算出组深度需调整的调整系数，如此运算整个零件的24组的深度调整系数并暂存在系统的过程参数中，在加工时，将深度调整系数对程序坐标的Z值 进行比例运算，从而保证激光束的焦点位置， 此过程编写在加工程序中自动完成； 对于柔性精确度可调的技术问题，采用在程序中使用刀补语句进行调整；刀补句对纵肋与斜肋同时调整，不能进行单独调整；为实现单独调整，采取在X轴增加比例系数的方式，关系如下：Kn = Kxn   × Kx Kn‑‑‑‑组比例系数，加工时按组控制X 轴比例Kxn‑‑‑‑组宽需调整的调整系数，代表 Kx1、Kx2、…….、Kx24KX‑‑‑‑‑X轴比例系数 通过增加X 轴比例系数实现了纵肋与斜肋柔性分别调整的技术要求。