CN108067755B - 运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法 - Google Patents
运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108067755B CN108067755B CN201711369125.1A CN201711369125A CN108067755B CN 108067755 B CN108067755 B CN 108067755B CN 201711369125 A CN201711369125 A CN 201711369125A CN 108067755 B CN108067755 B CN 108067755B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- special
- laser
- axis
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
- B23K26/384—Removing material by boring or cutting by boring of specially shaped holes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
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。
Description
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。
本发明相比现有技术，很好的解决了异型孔的加工问题，使异型孔的单个孔加工速度由现有的270秒每个达到了5到10秒每个，解决了该种异型孔的加工速度大幅提高，同时也为其它异型孔的加工提供了参考。
附图说明
图1是气膜孔示意图；
图2是图1中截面A-A示意图；
图3是激光加工示意图；
图4是异型角度加工示意图；
图5是本发明中异型气膜孔的成形流程图；
图6是本发明中异型气膜孔的立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的加工方法进行详细说明：
如图1和图2所示，是根据某型发动机火焰筒壁上的气膜孔简化后的实验用图，实验用的材料主体为平板气膜孔与平板的法相有一定的角度，并且投影呈现为异型，包括底孔段(圆柱孔)和异型倾斜段(腰形孔)。
如图3所示，是加工过程中通过调节激光头距离零件表面的距离来保证孔的直径。
如图4所示，是单边加工过程中通过每个激光脉冲的能量不同和X或Y轴的移动来实现异型倾斜段部分的加工。
如图5所示，是加工异型气膜孔的步骤图。
如图6所示，是平行于异型气膜孔轴线方向剖面示意图。
具体的加工步骤如下：
1)通过激光打孔机器来找正零件，然后将激光头摆动一个角度来保证孔与零件表面法向的角度；
2)如图5中a所示，以步骤1)确定的角度作为异型气膜孔的轴线方向，首先在零件上加工一个接近于底孔孔径但小于孔径的圆柱形通孔；
3)加工异型气膜孔的倾斜段，采用多步方法，即采用多个激光脉冲打孔方式形成倾斜段，根据异型气膜孔腰形长轴方向确定沿着X轴或Y轴移动，每一个激光脉冲沿X轴或Y轴移动的距离按照(l-d)/2n确定，其中l为异型孔(腰形截面)的长轴距离，d为圆柱形通孔的直径，n为异型孔单边加工的步数，确定激光头距离零件表面的距离以及每一步的加工能量；
4)按照步骤3)确定的参数加工异型孔的倾斜段，形成如图5中b所示，每一步的加工过程如图4所示，即以每一步激光脉冲形成的不同孔深的孔底面形成异型气膜孔倾斜段的倾斜孔壁，每一步激光脉冲形成的不同孔深的孔侧面形成异型气膜孔的孔壁，加工过程中Z轴保持不变，形成同样的孔径，但激光能量大小改变形成不同的孔深；
5)用步骤2)中激光头距离零件表面的距离修正圆柱形通孔底孔部分，如图5中c所示，最终形成图5中d所示的异型气膜孔。
Claims (2)
1.运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法，其特征在于，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，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，每一个激光脉冲的打孔孔径相同，每一个激光脉冲沿X轴或Y轴移动的距离按照(l-d)/2n确定，其中l为异型孔的长轴距离，d为圆柱形通孔的直径，n为异型孔单边加工的步数；
步骤四，修整圆柱形通孔底孔部分达到设计图要求尺寸。
2.根据权利要求1所述的运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法，其特征在于：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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711369125.1A CN108067755B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711369125.1A CN108067755B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108067755A CN108067755A (zh) | 2018-05-25 |
| CN108067755B true CN108067755B (zh) | 2019-12-10 |
Family
ID=62158461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711369125.1A Active CN108067755B (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108067755B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109175732A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-11 | 中国航空制造技术研究院 | 异型孔加工方法及异型孔 |
| CN110026677B (zh) * | 2019-04-24 | 2020-05-19 | 西安中科微精光子制造科技有限公司 | 异形气膜孔的激光加工方法 |
| CN112824004B (zh) * | 2019-11-20 | 2022-11-22 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种复合型水助激光加工系统及其加工方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2227965B (en) * | 1988-10-12 | 1993-02-10 | Rolls Royce Plc | Apparatus for drilling a shaped hole in a workpiece |
| US6744010B1 (en) * | 1991-08-22 | 2004-06-01 | United Technologies Corporation | Laser drilled holes for film cooling |
| CN102615435B (zh) * | 2012-04-13 | 2014-10-22 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光直接加工涡轮叶片气膜异型孔的方法 |
| US9694446B2 (en) * | 2014-12-01 | 2017-07-04 | Resonetics, LLC | Wall thickness compensation during laser orifice drilling |
| CN106166648A (zh) * | 2015-09-01 | 2016-11-30 | 深圳光韵达光电科技股份有限公司 | 一种激光钻孔加工方法 |
-
2017
- 2017-12-18 CN CN201711369125.1A patent/CN108067755B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108067755A (zh) | 2018-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108067755B (zh) | 运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法 | |
| JP2623296B2 (ja) | レーザーと放電加工による穴あけ方法及び装置 | |
| CN107378154B (zh) | 一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极 | |
| CN110227867B (zh) | 用于使用电加工来加工形状的方法及装置 | |
| CN106141439A (zh) | 消除激光熔化成形制品残余应力的激光冲击装置 | |
| WO2017070557A1 (en) | Electrical discharge machining method for generating variable spray-hole geometry | |
| CN111822801B (zh) | 一种电火花铣削加工涡轮叶片扩张孔的方法 | |
| CN110315210A (zh) | 脉冲电流处理与激光冲击薄板复合多工位可换凹模成形装置及其方法 | |
| CN103237404A (zh) | 同轴放电模式的大气等离子体发生装置 | |
| CN104741711B (zh) | 不对称深度微沟槽电极及应用其放电加工微弯孔的方法 | |
| CN113828932A (zh) | 基于激光制孔的表面高完整性微孔加工方法及系统 | |
| Pei et al. | Research on the equivalent plane machining with fix-length compensation method in micro-EDM | |
| JPWO2015122103A1 (ja) | 電解加工装置、電解加工方法および工具電極 | |
| JP6948773B2 (ja) | 独立電極を有する放電加工システム、関連制御システムおよび方法 | |
| CN104772627A (zh) | 射孔弹弹壳生产线 | |
| CN104625261A (zh) | 电解加工装置及其加工方法 | |
| CN113059287B (zh) | 一种带热障涂层航空发动机火焰筒的激光内外孔加工方法 | |
| CN105312649A (zh) | 一种推力室外壁深槽专用组合刀具 | |
| CN114985852A (zh) | 一种航空发动机叶片异形气膜孔加工方法 | |
| CN103737131A (zh) | 一种闭式整体构件流道的复合阴极 | |
| Guo et al. | Fast mesoscale texturing by multi-electrode scanning micro electrochemical flow cell | |
| RU2635209C1 (ru) | Способ электрохимической обработки лопаток газотурбинных двигателей | |
| CN108145326B (zh) | 一种锥形小孔的加工方法 | |
| CN111375848A (zh) | 一种电熔爆异形深孔加工电极 | |
| CN105364234A (zh) | 用于金属工件的电化学加工装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |