具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统，包括粉末颗粒物输送系统、待填充工件安装振动系统及控制系统；粉末颗粒物输送系统包括送粉器及分粉器，送粉器的出口端通过粉末混合流道与分粉器连接，分粉器包括N个输送通道，N个输送通道的出口端通过输送管分别与待填充工件内腔连通；其中，N为大于等于1的整数；待填充工件安装振动系统包括工作台、设置在工作台上的振动盘及位于振动盘上的安装盘；安装盘用于固定待填充工件，振动盘用于带动安装盘振动；控制系统包括工控机，工控机用于控制送粉器及振动盘的工作。解决了利用激光加工气膜孔时容易对气膜孔对面壁造成损伤的问题。

Laser processing and hole filling auxiliary system with complex cavity workpiece

The utility model relates to a laser processing hole filling and filling system with a complex cavity workpiece, which includes powder particle transportation system, vibration system and control system for the workpiece to be filled, including powder feeder and powder separator, and the outlet of powder feeder is connected with a powder mixing channel and a powder separator. In addition, the pulverized separator includes N transport channels, and the outlet ends of the N transport channels are connected with the inner cavity of the workpiece to be filled, respectively; in which, the N is an integer greater than 1, and the vibration system for the padded workpiece includes a worktable, a vibrating disc set on the worktable and the mounting plate on the vibrating plate; the mounting plate is used for fixing. The vibrating disk is used to drive the mounting plate to vibrate. The control system includes the industrial control computer, and the industrial control computer is used to control the work of the powder feeder and the vibration tray. It solves the problem of damage to the surface of the gas film hole when the gas hole is processed by laser.

【技术实现步骤摘要】
具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统
本技术涉及一种激光加工制孔方法，尤其涉及采用激光加工具有复杂腔体结构工件的通孔、通槽类特征的方法，特别涉及一种对喷油嘴、叶片等中小型工件复杂腔体进行加工的方法及涉及的辅助系统。
技术介绍
激光尤其是超快激光制孔技术是空心叶片等工件微孔加工的最新技术手段，然而由于空心叶片等腔体结构复杂且尺寸较小，导致激光加工制孔的最后过程中激光束会不可避免损伤到所制孔的对面壁，该技术瓶颈导致激光在具有复杂腔体的工件上加工微孔的技术发展滞后，目前国内外均无成熟的技术手段突破该技术瓶颈。目前采用的一种方法是在孔打穿的瞬间关闭激光，然而这种方法只能弱化而无法消除损伤；采用复杂腔体内部填充材料阻挡激光的方法是一种有效的方法，目前有采用粉末颗粒物填充阻挡激光束损伤腔体对面壁的工艺方法，然而且腔体腔体复杂，填充材料很难将所有的内腔填充密实，甚至弯道型腔体无法填充。因此，目前亟需一种针对具有复杂结构腔体工件的激光加工制孔方法，能够在激光加工过程中避免内壁面损伤。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种针对具有复杂结构腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统，通过气固两相流辅以振动的方法实现复杂腔体内粉末颗粒物无死角致密填充，解决了利用激光加工气膜孔时对面壁损伤的问题。本技术的技术解决方案是提供一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔方法，包括以下步骤：步骤一：填充具有复杂腔体的待加工工件1.1：采用气体作为粉末颗粒物的载体，将粉末颗粒物和气体均匀混合后，吹送至具有复杂腔体的待填充工件腔体中；1.2：在吹送过程中控制待填充工件振动，保证粉末颗粒物在待填充工件的内腔内填充密实；步骤二：对步骤一中填充好的工件进行激光加工制孔；步骤三：对步骤二中加工好的零件进行清理3.1：采用高压气流多角度清洗待清洗工件的内腔；3.2：在清洗过程中同时控制待清洗工件振动。优选地，为了实现充分填充，待填充工件或待清洗工件在XOY平面上沿X轴方向和Y轴方向交叉式振动；振动设定时间后，调整振动频率并改变振动方向的交叉变化率。优选地，上述粉末颗粒物为高损伤阈值的、非球形颗粒；上述气体为压缩空气或工业气体。优选地，上述粉末颗粒物为AL2O3或SIO2。本技术还提供一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔的辅助填充系统，其特殊之处在于：包括粉末颗粒物输送系统、待填充工件安装振动系统及控制系统；上述粉末颗粒物输送系统包括送粉器及分粉器，上述送粉器的出口端通过粉末混合流道与分粉器连接，上述分粉器包括N个输送通道，N个输送通道的出口端通过输送管分别与待填充工件内腔连通；其中，N为大于等于1的整数；上述待填充工件安装振动系统包括工作台、设置在工作台上的振动盘及位于振动盘上的安装盘；上述安装盘用于固定待填充工件，上述振动盘用于带动安装盘振动；上述控制系统包括工控机，上述工控机用于控制送粉器及振动盘的工作。优选地，为了实现待填充工件的稳定固定，上述安装盘上设置有安装夹具，待填充工件通过安装夹具固定在安装盘上。优选地，上述安装盘为圆形，上述安装夹在安装盘上周向均匀排布。优选地，上述工控机控制振动盘能够在平面XOY上沿X轴方向和Y轴方向交叉式振动，定义安装盘所在的平面为XOY平面。优选地，输送管与待填充工件内腔连通处设有输送接口，输送接口包括同轴设置的气固两相流输入口及排气孔，上述气固两相流输入口与输送管连通；上述排气孔的孔径小于或等于粉末颗粒物平均直径。优选地，上述送粉器上部设置有装粉部，送粉器主体上设置有用于连接压缩气体或工业气瓶的接口；接口处还设置有气压阀或流量阀；送粉器内还设有用于送粉的转盘；工控机通过控制气路接口的气压阀或流量阀控制气体压力或流量，并且能够控制转盘转速。本技术的有益效果是：1、本技术设计了采用气固两相流辅以振动的方法将粉末颗粒物吹送到复杂型腔工件内腔的方法及系统，采用该方法可以实现粉末颗粒物在复杂型腔工件内所有部位的均匀、致密填充，填充致密度可达98％，从而能有效的防止激光束在狭小距离的腔体内(最小距离为0.3mm的范围内)击伤工件加工部位的对面壁；2、本技术包括分粉器，一次可以同时实现多个工件的填充；3、本技术结构简单，操作方便，成本低。附图说明图1为具有复杂腔体工件的激光加工制孔的辅助填充系统示意图；图2为气固两相流在空心叶片内腔的填充路径的示意图。图中附图标记为：1-送粉器，2-粉末混合流道，3-分粉器，4-输送管，5、10、11、15-输送接口，6、9、12、16-空心叶片安装夹具，7、8、13、17-空心叶片，14-气固两相流，18-安装盘，19-振动盘，20-工作台，21-工控机，23-第一腔体，24-筋板，25-排气孔，26-气固两相流输入口，27-输出气流，28-第三腔体，29-第二腔体，30-接口。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本技术做进一步的描述。本技术提出一种在空心叶片等具有复杂腔体工件的内部利用激光加工通孔、通槽类特征的方法，实现粉末颗粒物无死角致密填充以防止激光加工过程中击伤工件加工部位的对面壁。本方法在开始激光加工制孔前，采用气流向待加工工件的腔体内吹送颗粒物同时振动工件，达到腔体内颗粒物填充密实的效果，填充完毕后，进行激光加工制孔过程。加工制孔完毕后，采用高压气流多角度清洗工件内腔，同时振动工件，使得工件腔体内部无颗粒物残留，从而完成整个激光制孔过程。为达到以上目的，以空心叶片气膜孔制造为例，本技术采用如下系统及技术方案予以实现。本技术提供了一种针对具有复杂结构腔体工件的激光加工制孔方法及辅助填充系统。从图1可以看出，该系统包括3个重要系统：控制系统、空心叶片安装振动系统、粉末颗粒物输送系统。控制系统主要包括工控机21，工控机21分别与空心叶片安装振动系统中的振动盘19及粉末颗粒物输送系统中的送粉器1电连接，用于控制粉末颗粒物输送系统以及空心叶片安装振动系统的工作。空心叶片安装振动系统主要包括工作台20、振动盘19及安装盘18，振动盘19位于工作台20上，能够沿X轴和Y轴交叉振动，工控机21可以调节振动盘19的振动大小和振动方向。安装盘18位于振动盘19上，用于安装待填充空心叶片7，8，13，17。安装盘18上设有空心叶片安装夹具，在一个实施方式中安装有四个空心叶片安装夹具6、9、12、16，待加工空心叶片固定于空心叶片安装夹具中。粉末颗粒物输送系统主要包括送粉器1、粉末混合流道2、分粉器3以及输送管4，送粉器1上部设置有可放入防加工损伤的粉末颗粒物的装粉部，送粉器1主体上设置有用于连接压缩气体或工业气瓶的接口30。压缩气体或工业气体通过该接口输入送粉器1内，粉末颗粒物通过装粉部加入送粉器1内，在送粉器1内形成均匀混合的气固两相流。送粉器1内还设有用于送粉的转盘(未示出)。工控机21可以通过控制气路接口的气压阀或流量阀控制气体压力或流量，并且可以控制转盘转速以达到对气固两相流的实时控制。送粉器1与分粉器3通过粉末混合流道2连通，分粉器3用于将形成的气固两相流分为多股，以实现对多个加工工件的传输。分粉器3的出口端通过输送管4与空心叶片内腔连通，在空心叶片与输送管4相连接的部位设有输送接口，在一个实施方式中，在四个空心叶片中分别设有输送接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统，其特征在于：包括粉末颗粒物输送系统、待填充工件安装振动系统及控制系统；所述粉末颗粒物输送系统包括送粉器(1)及分粉器(3)，所述送粉器(1)的出口端通过粉末混合流道(2)与分粉器(3)连接，所述分粉器(3)包括N个输送通道，N个输送通道的出口端通过输送管(4)分别与待填充工件内腔连通；其中，N为大于等于1的整数；所述待填充工件安装振动系统包括工作台(20)、设置在工作台(20)上的振动盘(19)及位于振动盘(19)上的安装盘(18)；所述安装盘(18)用于固定待填充工件，所述振动盘(19)用于带动安装盘(18)振动；所述控制系统包括工控机(21)，所述工控机(21)用于控制送粉器(1)及振动盘(19)的工作。

【技术特征摘要】
1.一种具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统，其特征在于：包括粉末颗粒物输送系统、待填充工件安装振动系统及控制系统；所述粉末颗粒物输送系统包括送粉器(1)及分粉器(3)，所述送粉器(1)的出口端通过粉末混合流道(2)与分粉器(3)连接，所述分粉器(3)包括N个输送通道，N个输送通道的出口端通过输送管(4)分别与待填充工件内腔连通；其中，N为大于等于1的整数；所述待填充工件安装振动系统包括工作台(20)、设置在工作台(20)上的振动盘(19)及位于振动盘(19)上的安装盘(18)；所述安装盘(18)用于固定待填充工件，所述振动盘(19)用于带动安装盘(18)振动；所述控制系统包括工控机(21)，所述工控机(21)用于控制送粉器(1)及振动盘(19)的工作。2.根据权利要求1所述的具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统，其特征在于：所述安装盘(18)上设置有安装夹具，待填充工件通过安装夹具固定在安装盘(18)上。3.根据权利要求2所述的具有复杂腔体工件的激光加工制孔辅助填充系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺斌，赵卫，田东坡，李朋，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61