一种适用于大深径比孔激光加工的气嘴制造技术

本实用新型专利技术属于激光加工领域，提供了一种适用于大深径比孔激光加工的气嘴，该气嘴包括：气嘴主体、小深度吹气模块、中深度吹气模块和大深度吹气模块。气嘴主体为中空锥形结构；小深度吹气模块安装于气嘴主体下部，用于对小深径比的微孔进行吹气排渣；大深度吹气模块包括平板玻璃、第三进气口、第三电磁阀，以对大深径比的微孔进行吹气排渣，进而根据微孔加工过程中深径比的变化，采用合适的吹气模块进行吹气，使微孔内部残渣均受到充分的气流搅动，并具有向外排出的通道，保证残渣顺畅排出，减小热量累积，提高加工效率及质量。

A Gas Nozzle for Laser Machining of Large Deep-Diameter Specific Holes

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大深径比孔激光加工的气嘴
本技术属于激光加工
，尤其涉及适用于大深径比孔激光加工的气嘴。
技术介绍
在航空发动机火焰筒、叶片等零件中，基于通气冷却目的，零件上存在着大量微孔加工需求，目前通常采用旋切扫描激光加工装置来实现微孔加工，该装置主要通过旋转光束形成螺旋扫描以实现指定区域的材料去除，具有加工锥度可控、加工精度高的优点。然而采用该方式在对一些大深径比的微孔进行加工时，其加工效率难以满足指标要求，且微孔较深位置容易出现大的重铸层。究其原因，该加工能力不足与大深径比微孔吹气排渣效果存在很大关系，目前通常采用同轴吹气的方式进行排渣，在这种模式下，微孔的口径较小，一般为φ0.5-1mm左右，而气嘴通常为简单锥形结构设计，为保证所加工孔的深度，以及气嘴口不挡光，其出口口径设计尺寸通常大于所加工微孔直径，因此气流往往“压”在微孔上方，尤其是加工深度增大时，难以对微孔底部形成气流扰动，使得孔内熔融液滴及等离子体无法快速排出，而这些去除物阻碍了激光向下继续传播，并通过吸收激光能量，造成热量累积、烧蚀及严重重铸层，从而导致加工效率低下，加工质量及加工锥度变差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供适用于大深径比孔激光加工的气嘴，旨在解决由于现有技术中适用于激光加工的气嘴在对大深径比微孔加工时无法有效排渣的技术问题。本技术提供了一种适用于大深径比孔激光加工的气嘴，包括：气嘴主体，所述气嘴主体为中空锥形结构；小深度吹气模块，所述小深度吹气模块安装于所述气嘴主体下部，用于对小深径比的微孔进行吹气排渣；大深度吹气模块，所述大深度吹气模块包括平板玻璃、第三进气口、第三电磁阀，所述平板玻璃安置于所述气嘴主体内部，所述平板玻璃的中心设置有微流通道以作为内部出气口，所述第三进气口位于所述气嘴主体的筒壁上，所述第三电磁阀控制所述大深度吹气模块的气压，以对大深径比的微孔进行吹气排渣。本技术适用于大深径比孔激光加工的气嘴包括气嘴主体、小深度吹气模块和大深度吹气模块，气嘴主体为中空锥形结构，小深度吹气模块安装于气嘴主体下部，用于对小深径比的微孔进行吹气排渣；大深度吹气模块包括平板玻璃、第三进气口、第三电磁阀，平板玻璃安置于气嘴主体内部，平板玻璃的中心设置有微流通道以作为内部出气口，第三进气口位于所述气嘴主体的筒壁上，第三电磁阀控制所述大深度吹气模块的气压，以对大深径比的微孔进行吹气排渣；进而根据加工的深径比，采用合适的吹气模块进行吹气，从而能够微孔内部残渣均受到充分的气流搅动，同时具有向外排出的通道，保证残渣顺畅排出，减小热量累计，最终实现提高加工效率及质量的目的。附图说明图1示出了本技术实施例一提供的适用于大深径比孔激光加工的气嘴的结构示意图；图2为优化的气流微通道结构示意图；图3示出了本技术实施例二适用于大深径比孔激光加工的吹气方法流程图；图4示出了在进行大深径比孔激光加工时第一阶段加工的吹气示意图；图5示出了在进行大深径比孔激光加工时第二阶段加工的吹气示意图；图6示出了在进行大深径比孔激光加工时第三阶段加工的吹气示意图。附图标记说明：1-气嘴主体、2-小深度吹气模块、3-中深度吹气模块、4-大深度吹气模块、5-激光、6-气嘴出口、71-第一进气口、73-第三进气口、81-第一电磁阀、82-第二电磁阀、83-第三电磁阀、9-气流微通道、10-气流微通道的出气口、11-气流微通道的进气口、12-气流微通道收缩的小孔、13-微流通道、14-平板玻璃。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。以下结合具体实施例对本技术的具体实现进行详细描述：实施例一：图1示出了本技术实施例一提供的适用于大深径比孔激光加工的气嘴的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，详述如下：本技术实施例示出的适用于大深径比孔激光加工的气嘴包括气嘴主体1、小深度吹气模块2、中深度吹气模块3和大深度吹气模块4。通过将普通气嘴单一的气嘴改进为具备三种不同的吹气模块，即小深度吹气模块2、中深度吹气模块3、大深度吹气模块4，以分别适应加工过程中深径比变化时的吹气，从而大大提高气嘴适用大深径比孔激光加工时的灵活性，使根据加工的深径比变化，使用合适的吹气模块进行吹气，从而能够使微孔内部残渣均受到充分的气流搅动，同时具有向外排出的通道，保证残渣顺畅排出，减小热量累积，最终实现提高加工效率及质量的目的。气嘴主体1为中空锥形结构，上面承载适宜于不同加工深度的吹气模块，激光在气嘴主体内部进行旋切运动，并从中心穿出。小深度吹气模块2位于气嘴主体1下部，其气流输送出口为气嘴主体的气嘴出口6；中深度吹气模块3安装于气嘴主体1的中部，其气流微通道可以安设在筒壁内部的安装槽中或者可以安装在筒壁外侧，中深度吹气模块3可向加工微孔中斜向吹入微细气流，并可以通过多个气流微通道电磁阀的顺序控制，使微孔内形成扰动，以便于排渣和散热；大深度吹气模块5包括设置在气嘴主体1内部中央的平板玻璃，经由大深度吹气模块5进入气嘴主体1内的气流，通过平板玻璃14中开设的微流通道13对孔内的加工区域进行吹气。小深度吹气模块2安装于所述气嘴主体1的下部，用于对处于小深径比阶段的微孔进行吹气排渣。小深度吹气模块2包括气嘴出口6、第一进气口71、连接气管及控制气压开关的第一电磁阀81，第一进气口71设置于气嘴主体1下部，连接气管将第一进气口71与气源(未示出)相连接，第一电磁阀81设置于第一进气口71与气源之间用于控制连接气管内的气体压力和流量。气嘴出口6的直径根据光束扫描大小、倾斜角度确定，通常为0.8-2mm。优选的，气嘴出口6的直径为1.5mm。中深度吹气模块3安装于所述气嘴主体1的中部，用于对进入中深径比阶段的微孔进行吹气排渣。中深度吹气模块2包括气流微通道9、连接气管及第二电磁阀82，所述第二电磁阀82用于控制所述气流微通道9的气压和流量。气流微通道9的数量为3条及以上，气流微通道9可以均匀分布在气嘴主体1筒壁的安装槽内或者分布于气嘴主体1的筒壁外侧。气流微通道9的出气口10的水平位置与气嘴主体1的底部端面齐平或略微超出，气流微通道9的进气口11通过连接气管与气源(未示出)相连，第二电磁阀82设置于连接气管与气源之间。气流微通道9的倾斜角度为0.04rad-0.08rad，并指向气嘴中心轴线，其出口直径可以为0.3-0.8mm。优选的，气流微通道9的倾斜角度为0.062rad。气流微通道9可采用更优的一种结构形式，图2为优化的气流微通道结构示意图，如图2所示，气流微通道9的入口段(包括进气口11)和出口段(包括出气口10)为圆柱孔，在所述气流微通道的中间段逐渐收缩成小孔12，即在气流微通道9的中段区域形成有相对的凸起部，在入口段形成了收缩部而在出口段形成了扩径部，小孔12的长度与小孔的直径相等，收缩部的长度优选等于收缩段半锥角的余弦值乘以气流微通道9入口半径与小孔半径之差，扩径部的长度优选等于收缩段半锥角的余弦值乘以气流微通道9入口半径与小孔半径之差，其中，收缩部的半锥角优选为20°～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大深径比孔激光加工的气嘴，其特征在于，所述气嘴包括：气嘴主体，所述气嘴主体为中空锥形结构；小深度吹气模块，所述小深度吹气模块设置于所述气嘴主体下部，用于对小深径比的微孔进行吹气排渣；大深度吹气模块，所述大深度吹气模块包括平板玻璃、第三进气口、第三电磁阀，所述平板玻璃安置于所述气嘴主体下部，所述平板玻璃的中心设置有微流通道以作为内部出气口，所述第三进气口位于所述气嘴主体的筒壁上，所述第三电磁阀控制所述大深度吹气模块的气压，以对大深径比的微孔进行吹气排渣。

【技术特征摘要】
1.一种适用于大深径比孔激光加工的气嘴，其特征在于，所述气嘴包括：气嘴主体，所述气嘴主体为中空锥形结构；小深度吹气模块，所述小深度吹气模块设置于所述气嘴主体下部，用于对小深径比的微孔进行吹气排渣；大深度吹气模块，所述大深度吹气模块包括平板玻璃、第三进气口、第三电磁阀，所述平板玻璃安置于所述气嘴主体下部，所述平板玻璃的中心设置有微流通道以作为内部出气口，所述第三进气口位于所述气嘴主体的筒壁上，所述第三电磁阀控制所述大深度吹气模块的气压，以对大深径比的微孔进行吹气排渣。2.如权利要求1所述的气嘴，其特征在于，所述气嘴还包括中深度吹气模块，所述中深度吹气模块包括气流微通道、连接气管及第二电磁阀，所述气流微通道与所述连接气管相连，所述第二电磁阀用于控制流入所述气流微通道气体的气压和流量；所述小深度吹气模块包括气嘴出口、第一进气口及第一电磁阀，所述第一进气口设置于所述气嘴主体下部，所述第一电磁阀设置于第一进气口与气源之间，用于控制流入所述第一进气口的气体流量。3.如权利要求2所述的气嘴，其特征在于，所述气流微通道的数量为至少3条，所述气流微通道均匀分布在所述气嘴主体的筒壁的安装槽内或者分布于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄江波，刘国强，康伟，贺斌，
申请(专利权)人：西安中科微精光子制造科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61