数控激光异形倒锥孔加工器.pdf

本发明数控激光异形倒锥孔加工器，属于激光加工设备。
    目前燃气轮机使用的导流叶片由于经常处在高温工作环境中，使导流叶片的曲线表面产生烧蚀。为解决这一问题，采用将压缩空气通入叶片空腔内进行冷却，同时在叶片表面打孔把压缩空气从小孔引出叶片表面进行冷却。这种小孔的加工技术目前国际上大多采用电火花加工和固定式激光加工器加工，孔的形状是圆柱直孔或异形直孔。但是压缩空气从圆柱直孔或异形直孔流出时速度太高，干扰了燃气流向并产生强烈紊乱，使功率受到损失。所以世界激光研究和应用行业正在寻求一种用激光加出底部为圆柱孔，出口为扁圆锥台的异形倒锥孔的加工设备。

    本发明的目的在于提供一种可使激光喷嘴围绕存在于空间的球心作直线或圆弧运动来实现加工这种异形倒锥孔的数控激光异形倒锥孔加工器。

    本发明是这样实现的：本加工器由导光管、凸透镜、激光喷嘴和驱动并控制激光喷嘴作球面运动的球面运动机构等组成，并安装在机床的Z轴工作滑台上，在本加工器导光管前方有一个激光加工万向导光系统;在凸透镜的上方有一个控制激光聚焦的快门机构总成;本加工器的球面运动机构由固定球面和活动球面组成，活动球面与激光喷嘴固接在一起。

    本发明数控激光异形倒锥孔加工方法是激光喷嘴由球面运动机构保证其在作球面动时喷嘴中心线始终通过空间球心，而且距离始终不变。

    使用本发明数控激光异形倒锥孔加工器，可在工件（即导流叶片口）上利用激光喷嘴加工出倒置圆锥孔，倒置扁圆锥孔，倒置各种棱数的棱锥孔。可有效提高导流叶片的使用寿命。

    本发明有如下附图。

    图1为本发明数控激光异形倒锥孔加工器工作状态图。

    图2为导流叶片剖示意图。

    图3为本发明加工出的异形倒锥孔形状示意图。

    其中：1-导流叶片;2-压缩空气腔;3-导光管;4-凸透镜;5-活动球面;6-固定球面;7-激光喷嘴;8-聚焦区上点;9-焦点;10-聚焦区下点;11-固定球心;12-工作台。

    下面结合附图说明本发明数控激光异形倒锥孔加工器是如何实现的：本加工器由导光管（3）、凸透镜（4）、激光喷嘴（7）和一个驱动和控制激光喷嘴（7）作球面运动的球面运动机构组成，并安装在机床Z轴工作滑台上。该球面运动机构由固定球面（6）和活动球面（5）组成，活动球面（5）与激光喷嘴（7）固接在一起，在凸透镜（4）上方有一个控制激光聚焦的快门机构总成，导光管（3）的前方有一激光加工万向导光系统。

    本发明是这样工作地：本发明加工器安装在机床的Z轴工作滑台上，因此，除了机床本身可沿x、y、z轴移动外，激光喷嘴围绕存在于空间的固定球心可作U、V轴线方向的直线运动和由此2轴联动的圆弧插补运动。使用时，由激光加工万向导光系统控制导光管摆动时与激光喷嘴中心线保持一致，与激光喷嘴固接在一起的活动球面在固定球面上运动;以保证激光喷嘴中心线永远指向存在于空间的固定球心，同时激光喷嘴受微机控制作直线或曲线运动时，打开快门，激光透入凸透镜中，便可在工件曲面上钻出出口大底孔小的异形倒锥孔。为了在导流中片表面上加工一系列不等高异形倒锥孔，整个加工器要作围绕U轴的摆动D及与Y、Z两直线运动联动的三轴联动运动。为了加工在一个等高线上的异形倒锥孔，可移动工作台X来实现。