一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法技术

本发明专利技术属于一种异形孔激光加工轨迹规划方法，为解决现有的异形孔加工方法，在不改变轨迹分布位置及规划方法的情况下，激光加工精度难以保证的技术问题，提供一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法，基于与异形孔壁面、孔口覆盖面求交，结合异形孔基本几何信息，通过直线轨迹与边沿曲线轨迹结合的方法，规划了满足异形孔激光加工的扫描轨迹。并按照不同的直线位置计算方法，给出了可灵活、随意分布的轨迹分布方式。另外，通过同一孔深度多次扫描的方法，将直线轨迹在同一孔深度按特定角度进行旋转，保证了孔底形貌的加工精度，使得本发明专利技术的方法能够满足异形孔的高精度加工需求。明的方法能够满足异形孔的高精度加工需求。明的方法能够满足异形孔的高精度加工需求。

【技术实现步骤摘要】
一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法


[0001]本专利技术属于一种异形孔激光加工轨迹规划方法，具体涉及一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法。

技术介绍

[0002]孔类结构在航空航天等领域的换热零件中被广泛应用，相比于传统圆柱式的直圆孔，非规则形状的异形孔的冷却性能明显优于直圆孔，近些年，异形孔已大量出现在涡轮叶片、火焰筒等处于高温工作环境的零件上。除此之外，汽车燃油喷嘴、飞机进气格栅等零件上也存在大量的异形孔槽类结构。因此，提高异形孔的加工精度及质量是这些零部件功能实现的基础条件。
[0003]目前，异形孔的加工主要是通过将异形孔的几何模型沿孔轴向分割为多个截面，并在截面内分布直线型激光运动轨迹进行加工。但是，该方法的问题在于，激光在单次扫描后会在孔底形成凹凸不平的几何形貌，多次扫描后会造成误差累积，无法得到较为平坦的加工结果，影响后续激光参数的规划。另外，光束在截面内的分布范围并不精确，加之缺少孔口边界曲面的约束，以及光束运动时的加减速状态，都严重影响了异形孔的加工精度。导致在不改变轨迹分布位置及规划方法的情况下，异形孔的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据异形孔的几何特征，获取直线轨迹的参考方向，重构孔口的覆盖面；S2，沿孔轴向，计算多个孔深度处的壁面截面线和孔口的覆盖面的截面线C
over
；在不同孔深度处，若存在截面线C
cover
，则将该深度处的壁面截面线与截面线C
cover
，共同作为该位置的截面线；否则，将该深度处的壁面截面线作为该位置的截面线；将各位置的截面线记作边沿曲线组；S3，在任一孔深度，将边沿曲线组中的截面线向内偏置，得到对应的内部曲线组；S4，结合孔轴向和直线轨迹的参考方向，获取内部曲线组所在平面内直线轨迹的分布范围；S5，确定直线轨迹的直线分布类型，并根据直线分布类型和直线轨迹的分布范围，确定直线轨迹中所有直线的位置；S6，根据直线轨迹中所有直线的位置、内部曲线组、内部曲线组围成的区域，计算激光加工时所有的直线轨迹；S7，根据边沿曲线组和步骤S6得到的直线轨迹的终点，获得边沿曲线轨迹；S8，获取同一孔深度，不同方向下的直线轨迹和边沿曲线轨迹，得到该孔深度的完整轨迹；S9，对各孔深度处，重复执行步骤S3至步骤S8，得到异形孔的完整轨迹。2.根据权利要求1所述一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法，其特征在于，步骤S1具体为：S1.1，以孔位点h
c
为基准，获取与孔轴向h
a
垂直平面内的任意方向，作为直线轨迹的参考方向v
l
；S1.2，按照孔口周围的曲面A
r
，重构孔口的覆盖面A
c
。3.根据权利要求1所述一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法，其特征在于，步骤S4具体为：S4.1，获取内部曲线组所在平面的中心点p
n
；S4.2，通过下式计算内部曲线组所在平面内与参考方向v
l
垂直的两个方向，分别作为正向v
positive
和反向v
negative
：v
positive
＝h
a
×
v
l
v
negative
＝v
l
×
h
a
；S4.3，以中心点p
n
为基准，分别沿正向v
positive
和反向v
negative
在内部曲线组所在平面外构造两条与参考方向v
l
平行的线，对应记作line
positive
和line
negative
，，且line
positive
与中心点p
n
之间的距离等于line
negative
与中心点p
n
之间的距离，并将该距离记作dist
max
；S4.4，分别计算line
positive
与内部曲线组的距离dist
positive
，以及line
negative
与内部曲线组的距离dist
negative
；S4.5，通过下式得到内部曲线组所在平面内直线轨迹的分布范围[d
b
，d
e
]：d
b
＝
‑
(dist
max
‑
dist
negative
)d
e
＝dist
max
‑
dist
positive
。4.根据权利要求3所述一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法，其特征在于，步骤S5中，所述直线分布类型包括等间距分布、等比例分布、等面积分布、动态离散分布、动态连
续分布。5.根据权利要求4所述一种异形孔激光加工的直线型轨迹规划方法，其特征在于，步骤S5中，所述确定直线轨迹中所有直线的位置具体为：当直线分布类型为等间距分布，各直线的位置d
i
为：d
i
＝d
b
+i
·
l其中，i＝1，2，3，...，N，N为直线轨迹总数，d
i
为第i条直线的位置，l为相邻直线的间距；当直线分布类型为等比例分布，各直线的位置d
i
为：其中，l
b
为相邻直...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯尧华，王晶，赵华龙，赵卫，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：