组合的液体引导激光和放电加工制造技术

本发明专利技术提供了一种组合的液体引导激光和放电加工的系统、方法和所得到的工件，其组合液体引导激光和放电加工以产生共同特征。工件定位在液体引导激光切割路径中并且由液体引导激光装置加工以在工件中产生中间特征。然后将工件定位在放电加工(EDM)装置中，使得EDM装置的电极可操作地定位在中间特征附近并且使用EDM装置加工以修改工件中的中间特征，从而在工件中产生完成的共同特征。

Combined liquid guided laser and electrical discharge machining

The system and method of the invention provides a combined liquid and guided laser discharge machining and the workpiece obtained by the combination of liquid and guided laser discharge machining to produce common features. The workpiece is positioned in the liquid guided laser cutting path and is processed by a liquid guiding laser device to produce intermediate features in the workpiece. Then the positioning of the workpiece in electrical discharge machining (EDM) device, the EDM electrode device operably positioned in the middle of nearby and use the EDM device to modify the characteristics of the workpiece processing center, resulting in complete common features in the work piece.

【技术实现步骤摘要】
组合的液体引导激光和放电加工
本专利技术总体上涉及加工金属工件，并且更特别地，涉及在共同工件上使用液体引导的激光和放电加工工具。
技术介绍
将高能量激光束与诸如水的透明液体的聚焦射流组合的工业切割工具已使用多年。这些系统通常包括激光器和提供激光束的光束引导器，用于可控聚焦激光的光学模块，用于将激光与高压液体射流耦合的耦合组件，以及排出喷嘴。液体引导激光对于加工非常硬的材料是有效的，但是可能对小孔钻孔和非视线孔的深度具有限制。多年来，基于放电加工(EDM)的工业切割工具也已用于加工各种工件，包括难加工的材料，例如硬化钢和合金。EDM使用电极来产生对工件的放电或火花，其通常在介电流体的帮助下去除少量材料。EDM的一种应用是在涡轮机叶片的前缘和/或后缘中钻出成排的小孔。用于涡轮机叶片的非常硬的合金使具有高纵横比的孔的常规加工非常困难。EDM钻孔可以在这样的材料中快速钻出小的深孔。然而，EDM在用于小且复杂特征的效率和精度方面具有局限性，以及难以去除涡轮机叶片和采用热障涂层(TBC)的类似工件上的TBC。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种加工工件的方法。所述方法包括将所述工件定位在液体引导的激光切割路径中，并且使用液体引导的激光对所述工件进行液体引导激光加工以在所述工件中产生至少一个中间特征。然后将所述工件定位在放电加工(EDM)装置中，并且所述EDM装置的电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征附近。然后使用所述EDM装置在所述工件上使用放电加工以修改所述工件中的所述至少一个中间特征以在所述工件中产生至少一个完成的特征。其中，所述工件中的所述至少一个中间特征是在所述液体引导激光加工步骤期间由所述液体引导激光产生的具有中间深度的孔，并且所述EDM装置在所述放电加工步骤中将所述孔修改为完成的深度以在所述工件中产生所述至少一个完成的特征。所述中间深度小于EDM效率阈值，并且所述完成的深度大于所述EDM效率阈值。其中，在所述放电加工步骤期间所述EDM装置的所述电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征的内部。其中，所述液体引导激光切割路径是直线，并且所述EDM装置的所述电极弯曲，由此所述工件中的所述至少一个完成的特征包括遵循直路径的第一部分和遵循弯曲路径的第二部分。其中，所述工件包括基底材料和具有涂层深度的热障涂层，并且其中所述中间特征比所述涂层深度更深，并且所述放电加工步骤仅去除所述基底材料。其中，所述工件是涡轮机叶片，并且所述至少一个完成的特征是多个计量孔。所述工件包括多个完成的特征，并且仅使用液体引导激光加工产生所述多个完成的特征的一部分，其中所述多个完成的特征的所述部分选自扩散器形状和多个涂层收集器。本专利技术的第二方面提供了一种通过液体引导的激光加工和EDM加工的组合加工的工件。所述工件包括基底材料和在所述基底材料中的至少一个完成的特征。通过将所述工件定位在液体引导激光切割路径中，液体引导激光加工所述工件以在所述工件中产生至少一个中间特征，将所述工件定位在EDM装置中，以及使用所述EDM装置放电加工所述工件以修改所述工件中的所述至少一个中间特征以在所述工件中产生所述至少一个完成的特征，产生所述完成的特征。对于放电加工，所述EDM装置的电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征附近。其中，所述工件中的所述至少一个中间特征是在所述液体引导激光加工步骤期间由所述液体引导激光产生的具有中间深度的孔，并且所述EDM装置在所述放电加工步骤中将所述孔修改为完成的深度以在所述工件中产生所述至少一个完成的特征。所述中间深度小于EDM效率阈值，并且所述完成的深度大于所述EDM效率阈值。其中，所述工件中的所述至少一个完成的特征包括遵循直路径的第一部分和遵循弯曲路径的第二部分。其中，所述工件还包括具有涂层深度的热障涂层，并且其中所述中间特征比所述涂层深度更深，并且所述放电加工步骤仅去除所述基底材料。其中，所述工件是涡轮机叶片，并且所述至少一个完成的特征是多个计量孔。所述工件还包括仅使用液体引导激光加工产生的至少一个非EDM完成特征，其中所述至少一个非EDM完成特征选自扩散器形状和多个涂层收集器。本专利技术的第三方面提供了一种用于组合液体引导激光装置和EDM装置的系统。所述系统包括具有液体引导的激光切割路径的液体引导激光装置和具有电极的EDM装置。其还包括第一定位系统，用于将工件定位在所述液体引导激光切割路径中以便通过用所述液体引导激光装置加工所述工件来产生至少一个中间特征；以及第二定位系统，用于定位所述工件使得所述EDM装置的所述电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征(intermediatefeature)附近，以修改所述至少一个中间特征从而在所述工件中产生至少一个完成的特征(finishedfeature)。所述工件在所述第一定位系统和所述第二定位系统之间传送，由所述第一定位系统和所述第二定位系统使用共同参考以提供所述工件中的所述至少一个中间特征和所述至少一个完成特征之间的对准。其中，所述系统还包括提供给所述液体引导激光装置、所述EDM装置、所述第一定位系统和所述第二定位系统的共同设计数据，其中所述第一定位系统和所述液体引导激光装置根据所述共同设计数据加工所述工件中的所述至少一个中间特征，并且所述第二定位系统和所述EDM装置根据所述共同设计数据加工所述工件中的所述至少一个完成的特征。所述工件中的所述至少一个中间特征是孔，并且根据所述共同设计数据，所述液体引导激光装置将所述孔加工到中间深度并且所述EDM装置将所述孔加工到完成的深度，以在所述工件中产生所述至少一个完成的特征。其中，所述工件还包括基底材料和具有涂层深度的热障涂层，并且其中所述液体引导激光装置将所述至少一个中间特征加工到大于所述涂层深度的深度，并且在根据所述共同设计数据在所述工件中产生所述至少一个完成的特征时，所述EDM装置仅去除所述基底材料。其中，所述液体引导激光切割路径是直线，并且所述EDM装置的所述电极弯曲，由此所述工件中的所述至少一个完成的特征包括遵循直路径的第一部分和遵循弯曲路径的第二部分。本专利技术的示例性方面设置成解决本文中所述的问题和/或未讨论的其它问题。附图说明从结合描绘本专利技术的各种实施例的附图进行的本专利技术的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本专利技术的这些和其它特征，其中：图1示出了根据本专利技术的实施例的示例系统的框图。图2示出了根据本专利技术的实施例的示例方法的框图。图3示出了根据本专利技术的实施例的用于确定用于共同设计的每个特征的一个或多个过程的示例表。注意本专利技术的附图不是按比例的。附图旨在仅描绘本专利技术的典型方面，因此不应被视为限制本专利技术的范围。在附图中，相同的附图标记表示附图之间相同的元件。具体实施方式如上所述，本专利技术提供了在一个共同工件上使用液体引导激光(liquidguidedlaser)和放电加工工具(electricaldischargemachiningtools)的方法、系统和所得到的工件。液体引导激光加工具有许多有利的特性。它能够可靠地加工穿过涂层，例如热障涂层(TBC)以及基底材料。它留下非常少的重铸(recast)和无毛刺(burrs)，并且能够避免回击(backstrikes)。它可以钻出具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工工件的方法，所述方法包括：将所述工件定位在液体引导激光切割路径中；液体引导激光加工所述工件以在所述工件中产生至少一个中间特征；将所述工件定位在放电加工(EDM)装置中，其中所述EDM装置的电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征附近；以及使用所述EDM装置放电加工所述工件以修改所述工件中的所述至少一个中间特征以在所述工件中产生至少一个完成的特征。

【技术特征摘要】
2016.05.03 US 15/1450531.一种加工工件的方法，所述方法包括：将所述工件定位在液体引导激光切割路径中；液体引导激光加工所述工件以在所述工件中产生至少一个中间特征；将所述工件定位在放电加工(EDM)装置中，其中所述EDM装置的电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征附近；以及使用所述EDM装置放电加工所述工件以修改所述工件中的所述至少一个中间特征以在所述工件中产生至少一个完成的特征。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件中的所述至少一个中间特征是在所述液体引导激光加工步骤期间由所述液体引导激光产生的具有中间深度的孔，并且所述EDM装置在所述放电加工步骤中将所述孔修改为完成的深度以在所述工件中产生所述至少一个完成的特征；其中，所述中间深度小于EDM效率阈值，并且所述完成的深度大于所述EDM效率阈值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述放电加工步骤期间所述EDM装置的所述电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征的内部；其中，所述液体引导激光切割路径是直线，并且所述EDM装置的所述电极弯曲，由此所述工件中的所述至少一个完成的特征包括遵循直路径的第一部分和遵循弯曲路径的第二部分。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件包括基底材料和具有涂层深度的热障涂层，并且其中所述中间特征比所述涂层深度更深，并且所述放电加工步骤仅去除所述基底材料；其中，所述工件是涡轮机叶片，并且所述至少一个完成的特征是多个计量孔；其中，所述工件包括多个完成的特征，并且仅使用液体引导激光加工产生所述多个完成的特征的一部分，其中所述多个完成的特征的所述部分选自扩散器形状和多个涂层收集器。5.一种工件，其包括：基底材料，和在所述基底材料中的至少一个完成的特征，其通过以下方式产生：将所述工件定位在液体引导激光切割路径中；液体引导激光加工所述工件以在所述工件中产生至少一个中间特征；将所述工件定位在放电加工(EDM)装置中，其中所述EDM装置的电极可操作地定位在所述工件中的所述至少一个中间特征附近；以及使用所述EDM装置放电加工所述工件以修改所述工件中的所述至少一个中间特征，以在所述工件中产生所述至少一个完成的特征。6.根据权利要求5所述的工件，其特征在于，所述工件中的所述至少一个中间特征是在所述液体引导激光加工步骤期间由所述液体引导激光产生的具有中间深度的孔，并且所述EDM装置在所述放电加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡兆力，AD达林，SE麦多韦尔，DA塞里诺，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US