[发明专利]一种双光源复合激光加工设备及加工方法

说明书

本发明公开了双光源复合激光加工设备及加工方法，包括长脉冲激光组件、超快激光组件、加工组件以及控制系统，所述长脉冲激光组件用于对待加工工件进行粗加工；所述超快皮秒激光组件对粗加工后的工件进行精加工；所述加工组件用于实施加工过程；所述控制系统用于控制长脉冲激光组件、超快激光组件以及加工组件。本发明克服了长脉冲加工过程中容易产生涂层脱落，孔形貌差等特点，保证了孔形貌的质量提高了超快激光的加工效率，实现了带涂层的大型薄壁件群孔高质高效的加工。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体的涉及一种双光源复合激光加工设备及加工方法。

背景技术

目前激光加工技术已经被应用到了机械制造、汽车工业、船舶制造、航空航天、仪器仪表以及医疗技术等诸多行业之中。激光加工是将激光束照射到加工物体的表面，产生光辐射加热作用从而去除或熔化材料以及改变物体表面性能，达到加工目的。由于激光加工不需要加工工具、加工速度快、表面变形小，加工精度高，因此被广泛应用于打孔、切割、焊接和热处理等领域。气膜孔冷却技术和热障涂层是改善火焰筒工作环境的两种有效手段，两者相辅相成，热障涂层的隔热效果直接与气膜冷却工艺的设计相关。当涂层材料、厚度、喷涂工艺等条件一定时，气膜孔冷却状态直接影响涂层隔热效果。然而随着航空航天技术的发展，单一气膜孔技术或热障涂层技术已经无法满足火焰筒在高温等恶劣环境下的使用，人们开始在高温合金涂层上加工异形孔以满足更高的要求。这其中带涂层的高温合金异形孔的加工给制造业带来了新的挑战。

目前经过长脉冲冲孔加工、超快激光旋切扫描加工、双光源复合激光高柔性智能加工。人们尝试通过长脉冲大功率激光加工，但是长脉冲大功率激光加工过程中出现各种问题，长脉冲大功率激光加工容易造成涂层的脱落，在涂层和金属层的结合处产生裂纹，大多长脉冲大功率激光无法加工异形孔，且能加工的加工出的零件表面粗糙并且有残渣留在表面。单独使用超快激光旋切扫描加工虽然可以避免长脉冲加工过程中的问题，而且能加工出所需各种异形孔，但是加工效率太低，而带涂层的大型薄壁件如火焰筒等一般有几万个孔，这么多群孔的加工需要很长的时间；另一方面超快激光加工由于功率没有长脉冲高，不能迅速将孔打通，长时间加工过程中会产生热量的积累，在零件的反面出现较大的热影响区域。

发明内容

本发明提供所述的一种双光源复合激光加工设备的加工方法，克服了长脉冲加工过程中容易产生涂层脱落，孔形貌差等特点，还保证了孔形貌的质量提高了超快激光的加工效率，实现了带涂层的大型薄壁件群孔高质高效的加工。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种双光源复合激光加工设备，包括长脉冲激光组件、超快激光组件、加工组件以及控制系统，

所述长脉冲激光组件包括第一激光器、第一反射镜和平行平板；所述长脉冲激光组件用于对待加工工件进行粗加工；

所述超快激光组件包括第二激光器、扩束器、拨片和第二反射镜；所述超快激光组件对粗加工后的工件进行精加工；

所述加工组件包括加工头、聚焦镜和气嘴；所述加工组件用于实施加工过程；

所述控制系统用于控制长脉冲激光组件、超快激光组件以及加工组件；

其中，所述第一激光器为毫秒激光器，所述第二激光器为皮秒激光器或飞秒激光器。

优选的是，还包括用于搭载待加工工件的机械臂，所述机械臂由控制系统进行控制。

优选的是，所述加工组件还包括用于测量距离的激光测距仪。

优选的是，所述加工组件还包括用于观察加工状况的CCD相机。

优选的是，所述加工组件还包括用于排渣的吹气装置，所述吹气装置为压缩空气机。

优选的是，所述加工组件还包括用于除去加工粉尘的除尘装置，所述除尘装置为除尘机。