[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

摘要

本发明公开了一种飞秒激光加工航空发动机叶片气膜孔的装置及方法，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。本发明通过飞秒激光加工系统能快速、高质量的完成航空发动机叶片气膜孔的加工，解决了目前航空发动机叶片加工过程中普遍存在的有重熔层、微裂纹、需后续加工、加工效率低、不能加工非导电材料等问题，为未来高质量的航空发动机叶片气膜孔的加工制造提供了一套很好的解决方案。

主权项

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。