运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
运输机火焰筒异型气膜孔的加工方法
本专利技术属于激光加工
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案如下：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。本专利技术中，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。本专利技术相比现有技术，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是本专利技术中异型气膜孔的成形流程图；图6是本专利技术中异型气膜孔的立体图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；步骤四，修整圆柱形通孔底孔部分达到设计图要求尺寸。

【技术特征摘要】
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；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱树彬，王斌，侯艳波，郑忠俊，陈姣，郭建军，
申请(专利权)人：中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52