[发明专利]一种双激光束自动补偿同步校形与强化装置及方法

说明书

本发明涉及一种双激光束自动补偿同步校形与强化装置及方法。本发明强化激光器能自由移动于工件两侧，使校形激光器和强化激光器分布于工件同侧或两侧，校形激光器进行校形工序，同时强化激光器同步进行强化工序，在线监测系统监测工件表面性能和形状尺寸，实时跟踪反馈系统将在线监测系统监测到的数据反馈给校形激光器功率调节装置和强化激光器功率调节装置，进行自动补偿，消除了工件校形和同步强化的协同影响，提高工件表面精度的同时，也很大程度上提高了加工效率。另外，通过计算机和各模块配合，通过采集到的数据分析误差，选择最优的工作方案，使工件不断地被优化直至达到工件加工要求。

技术领域

本发明涉及增材制造的技术领域，尤其涉及到一种双激光束自动补偿同步校形与强化装置及方法。

背景技术

目前，单独进行校形存在一些问题：航空发动机整体叶盘、叶片的校形会在一定程度上破坏零件组织，改变金属材料表层组织，降低金属零件的表面性能，结构的疲劳性能和表面精度难以达到要求。

单独进行强化存在一些问题：单独进行强化只强化了部分区域，激光冲击强化后叶片的疲劳寿命得到大幅度的提高，但是会出现应力变化幅度大的问题，为了解决上述现象，可以对整个叶片表面进行激光冲击处理，但这将大大降低加工效率，而且，整体表面处理由于残余压应力的释放会引起叶片比较大的变形，影响叶片的使用性能。

现有技术中，零件加工过程的跟踪检测，零件表面的质量评估，零件整体结构的分析，加工过程的控制系统，反馈系统和调节设备基本采用“一步一停”的方式，即：先进行零件表面的在线跟踪检测，之后反馈系统进行数据信息的传递，然后由控制系统控制调节设备进行零件的加工，加工完成后，在线跟踪检测系统对零件表面进行质量评估，并对零件整体结构进行分析。

所以，航空发动机整体叶盘、叶片等工件分步进行校形和强化时，其单独作用效果会相互干扰，协同影响，降低零件加工的质量。同时，零件加工过程中的辅助系统采用“一步一停”的工作方式，会出现超前，滞后现象，导致工作效率低；各步和各环节之间的误差使零件的加工质量达不到要求。同时，激光冲击强化后叶片的疲劳寿命得到大幅度的提高，但是会出现应力变化幅度大的问题，但对整个叶片表面进行激光冲击处理，将大大降低加工效率，释放残余压应力，引起叶片比较大的变形，影响叶片的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加工效率高、质量好、寿命长、保证达到生产要求的双激光束自动补偿同步校形与强化装置。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：装置包括校形激光器、强化激光器、分别控制校形激光器和强化激光器的校形激光器控制系统和强化激光器控制系统、分别调节校形激光器和强化激光器功率的校形激光器功率调节装置和强化激光器功率调节装置、监测工件表面性能和形状尺寸的在线监测系统、将在线监测系统监测到的数据反馈给校形激光器功率调节装置和强化激光器功率调节装置的实时跟踪反馈系统、控制工件旋转的工件旋转装置、计算机。

其中，工件固定在工件旋转装置上，校形激光器、强化激光器位于工件侧；校形激光器控制系统分别与校形激光器功率调节装置和校形激光器连接，而强化激光器控制系统分别与强化激光器功率调节装置和强化激光器连接；在线监测系统通过实时跟踪反馈系统分别与校形激光器功率调节装置和强化激光器功率调节装置连接；工件旋转装置、校形激光器功率调节装置、强化激光器功率调节装置、实时跟踪反馈系统均与计算机连接，由计算机控制。

上述的校形激光器、强化激光器根据校形和强化过程中的不同的要求，两激光器可以选择不同的参数规格。