图2 流道叶型板零件示意
其次, 切割设备选用LASERDYNE-780型激光加工系统,X、Y、Z行程分别为826mm×686mm×686mm。伺服系统为5坐标6轴联动全飞行光路,可在行程范围内进行任意位置和角度连续运动,可保证多个空间运动的定位精度0.013mm。设备配置了高倍率同轴的监视器,定位精度达0.0025mm。该系统配置的激光器为J K704型YAG激光器,平均功率235W,峰值功率20kW,脉冲频率1~200Hz,脉冲宽度0.3~10ms。YAG激光器的波长为1.06μm,适合切割金属材料。
采用高性能激光加工系统,保证了零件三维空间加工精度。选用600mm/mi n的切割速度、80Hz的脉冲频率、0.4 ms的脉冲宽度、平均功率180W、JK704型YAG激光器特有的尖峰模式,产生的峰值功率可达10kW。高峰值功率、高切割速度和低平均功率保证了零件在激光切割过程中不产生温升,零件无热变形。结合高倍率同轴的监视器的使用,从而保证了重熔层厚度<0.03mm的要求,加工后的叶型孔的轮廓精度和位置精度均<0.05mm,零件达到设计要求,已进行批量生产。
(2)隔热屏群孔激光精密切割 首先,隔热屏呈锥形多环波,壁厚0.8~1.2mm,直径和高度在1m左右,孔径1~5mm,孔垂直于零件表面,数量2000~10万个不等。该类零件一般采用钣金成形和焊接工艺制造,热处理后,残留较大的变形,变形不易消除。零件自由状态下圆度偏差达到100mm、波高偏差约3mm,波距偏差约5mm。孔的加工是孔中心距波峰的位置精度±0.2mm。由于零件在自由状态下偏差较大,孔的数量极多,一般的加工方法无法高效和质量要求,所以需采用激光加工。要加工的孔径>0.8mm,孔采用激光环切的方法加工。
在零件存在圆度大、波高、波距偏差的情况下保证孔位置度要求是该零件的难点。隔热屏零件如图3所示。
图3 隔热屏零件
其次,选用LASERDYNE-795型激光加工系统,X、Y、Z行程分别为2 000mm×1 000mm×1000mm。伺服系统为五座标六轴联动全飞行光路,有X、Y、Z三个直线轴,C、D两个摆动轴和高精度立式转盘,通过编程实现了孔垂直于零件表面的要求。该系统配置的激光器为CL50K型YAG激光器,平均功率200W,峰值功率50kW,极高的峰值功率保证了小孔的切割质量。该设备有自动聚焦、零件特征扫描、表面位置远程追踪及追踪方向设定等先进功能,为较大偏差零件的高精度加工提供了技术条件。
通过零件特征扫描,测量出零件上多个波的每一波峰的实际位置,再用多功能加工程序运算调整每一排的打孔位置,实现环状波型件轴向高精度打孔。零件特征扫描如图4所示。
图4 零件特征扫描
零件上的孔是垂直于零件表面的,传统的追踪方法是沿着加工方向追踪,会产生一定的高度偏差。利用定向追踪表面技术,保证孔位置测量与加工的正确性。定向追踪表面如图5所示。通过应用多个先进功能保证了零件的要求,切孔完成的零件如图6所示。