一种航空发动机叶片气膜微细孔超精密加工装置的制作方法

本实用新型涉及微孔加工技术领域，具体涉及一种航空发动机叶片气膜微细孔超精密加工装置。

背景技术：

随着航空航天、电子通信、光学、医疗器械等的发展，微小孔加工的应用更加广泛，微小孔作为其中较难加工的一类，传统的机械微钻削已经极难满足其加工要求，而微细电火花加工属于非接触加工，无机械加工力，精度较高，可加工任意硬度的导电材料，在微小孔加工方面有独特优势。

在常规微孔加工过程中，由于微钻头直径小、微孔间距较小和待加工件的材质难以加工等因素，其效率低、容易断微钻头、同时设备精度要求非常高，微孔加工精度、工艺等同时难以保障。而通常微细电火花(电极)加工方法，在加工微孔时候，微孔与电极之间产生间隙。当到达一定的深度时，微孔里面的氧化物等加工屑很难排出，导致微孔再难于深入加工出大孔径比的产品。加工屑无法即时排出的同时微孔的光洁度，难于提升及容易产生微裂纹等现象。因此提出了全新微孔解决方案，解决上述技术难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种航空发动机叶片气膜微细孔超精密加工装置，能够通过与微刀具选性转动的微电极膜套将微孔中的氧化碎屑顺利导出，导正及填充式(补偿)微孔与电极间隙、精密研磨微孔孔壁。具有结构简单、设备稳定性容易实现，利于加工深孔径比的微孔、及改善微孔光洁度的优势。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种航空发动机叶片气膜微细孔超精密加工装置,包括：机架；设于所述机架上的升降装置；装配于所述升降装置上的、用于对工件进行微孔加工的微刀具；套设于所述微刀具上的、用于将微孔中加工屑引导排出及研磨微孔壁的微电极膜套；承载于所述机架上且设于所述微刀具下方的、供工件放置的载物台；设于所述载物台下方的电磁引导装置；以及，设于所述机架上的、供所述电磁引导装置承载的、用于驱动所述电磁引导装置沿微孔设计方向对所述微刀具的等离子起引导作用的五轴机床。

本实用新型的进一步设置，所述微刀具电连接有第一超声发生器。

本实用新型的进一步设置，所述工件上电连接有第二超声发生器。

本实用新型的进一步设置，所述微电极膜套外圆设有导屑通道。

本实用新型的进一步设置，所述导屑通道为螺纹状。

本实用新型的进一步设置，所述导屑通道为多棱条状。

本实用新型的进一步设置，所述微电极膜套为耐磨材质。

本实用新型的进一步设置，所述微刀具为纳米复合材料。

采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：

1、相比现有技术，在本实用新型中，通过在微刀具上套设微电极膜套，当微刀具转动进行微孔加工时，微电极膜套随微刀具选择性转动，进而将微孔内产生的氧化加工屑从导屑通道内排出，有利于突破孔深径比大不易加工的难题。

2、采用超声波(冲击)研磨加工，首先突破了航空发动机(复合)叶片耐高温、耐磨、高硬度的非导电等涂层的屏障，再次当微刀具和微电极膜套(导正)下进入导电层微火花加工时。超声波研磨技术加速了微火花加工的进程，同时微电极膜套研磨掉火花二次产生熔敷层，有利于提高微孔的光洁度，使得微孔光洁度可达纳米级。根据微孔设计需要，在研磨过程中添加特定的耐磨、耐高温等复合材料，微孔材质、性能将会发生改变，进而提升发动机叶片气膜微孔冷却性能及节省燃油，再一次提高了航空航天发动机的安全性能及续航能力。

3、在本实用新型中，通过五轴机床上带动电磁引导装置沿微孔设计方向移动，从而对微刀具产生的等离子(微电火花)进行引导，与可弯曲的微电极、膜套完美配合下，实现航空发动机叶片气膜微孔垂直、流线形、或者任意弯曲加工的创新。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一的整体结构示意图；

图2是实施例一中微电极膜套的结构示意图；

图3是实施例二中微电极膜套的结构示意图。

附图标记说明：1、机架；2、升降装置；3、微刀具；4、微电极膜套；5、载物台；6、电磁引导装置；7、五轴机床；8、第一超声发生器；9、第二超声发生器；10、导屑通道；11、工件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例一：本实施例涉及一种航空发动机叶片气膜微细孔超精密加工装置，如图1-2所示，包括：机架1；设于机架1上的升降装置2；装配于升降装置2上的微刀具3，套设于微刀具3上的微电极膜套4，承载于机架1上且设于微刀具3下方供工件11放置的载物台5，设于载物台5下方的电磁引导装置6，以及设置在机架1上供电磁引导装置6承载的五轴机床7，微刀具3用于对工件11进行微孔加工，微电极膜套4用于引导微孔中加工屑排出，五轴机床7用于带动电磁引导装置6沿微孔设计方向移动从而对微刀具3的等离子起引导作用。

如图1所示，微刀具3电连接有第一超声发生器8，即通过超声研磨加工对工件11进行微孔加工，在本实施例中，微刀具3为同心度较高的锥尖电极，有利于对工件11打孔时进行定芯作用，且微刀具3为纳米复合材料，从而能够有效减小刀头的磨损，需要说明的是，微刀具3上端设有转动电机，转动电机的输出轴与微刀具3相装配，用于驱动微刀具3在对工件11进行微孔加工时转动。

升降装置2用于在控制器的控制下，实现微刀具3沿微孔深度方向进行升降，当微刀具3进入微孔内时，固设在微刀具3上的微电极膜套4随微刀具3一同转动，如图2所示，微电极膜套4外缘设有导屑通道10，在本实施例中，导屑通道10为螺纹状，故在微电极膜套4的高速转动下，一方面能够将微孔内产生的氧化碎屑物从导屑通道10内排出，进而有利于突破孔深径比大不易加工的难题，另一方面微电极膜套4与非导电材质之间研磨掉微电火花(等离子)加工二次产生熔敷层，有利于提高微孔的光洁度，使得微孔光洁度可达纳米级，且特别剔除了发动机叶片气膜微孔的安全隐患。因等离子(微电火花)加工工件(叶片)均在液体冷却浸泡中就行，工艺上避免了微裂纹产生。如果在研磨过程中添加了特定的耐磨耐高温等复合材料，复合纳米材料将渗透到微孔中去，将改变微孔的材质，同时本发明适用于航空叶片等微孔孔壁的修复领域，改利于提升发动机叶片气膜微孔冷却性能及节省发动机燃料，节能环保同时再一次提高了航空航天发动机的安全性能及续航能力。

需要说明的是，如图1所示，电磁引导装置6与承载台之间设有一定空间，电磁引导装置6设置在五轴机床7上，进而用户能够根据微孔设计方向，控制五轴机床7带动电磁引导装置6沿微孔设计方向移动，使得电磁引导装置6通过电磁效应引导等离子的垂直或弯曲走向，从而对工件11加工成垂直或弯曲走向的微孔。在本实施例中，升降装置2和五轴机床7均为现有技术，故在此不做赘述。

如图1所示，工件11上电连接有第二超声发生器9，第二超声发生器9能够在微孔排屑时对工件11施加震动，从而便于微电极膜套4对微孔内进行排泄屑。在本实施例中，微电极膜套4为高硬度、耐磨材质，成分为石墨烯或金刚石，当微电极进入工件11时候，微电极膜套4对微刀具3起到导引作用，确保微孔的精度，同时较好的填充式(补偿)微孔与微刀具3之间的微间隙难题。

实施例二：本实施例涉及一种航空发动机叶片气膜微细孔超精密加工装置，如图1和图3所示，包括：机架1；设于机架1上的升降装置2；装配于升降装置2上的微刀具3，套设于微刀具3上的微电极膜套4，承载于机架1上且设于微刀具3下方供工件11放置的载物台5，设于载物台5下方的电磁引导装置6，以及设置在机架1上供电磁引导装置6承载的五轴机床7，微刀具3用于对工件11进行微孔加工，微电极膜套4用于引导微孔中加工屑排出及对微孔壁进行精密研磨，五轴机床7用于带动电磁引导装置6沿微孔设计方向移动从而对微刀具3的等离子(微电火花)起引导作用。

升降装置2用于在控制器的控制下，实现微刀具3沿微孔深度方向进行升降，当微刀具3进入微孔内时，固设在微刀具3上的微电极膜套4随微刀具3一同转动，如图3所示，微电极膜套4外缘设有导屑通道10。

本实施例与实施例一不同的是，如图3所示，微电极膜套4上的导屑通道10为多棱条状。故在微电极膜套4的高速转动下，一方面能够将微孔内产生的氧化碎屑物从导屑通道10内排出，进而有利于突破孔深径比大不易加工的难题，另一方面微电极膜套4与非导电材质之间研磨的火花二次产生熔敷层，有利于提高微孔的光洁度，使得微孔光洁度可达纳米级，且特别剔除了发动机叶片气膜微孔的安全隐患。

本实施例的工作原理大致如下述：采用超声波研磨加工与电磁引导装置6结合，对微刀具3产生的等离子(微电火花)进行引导，从而实现航空发动机叶片气膜微孔垂直、流线形、或者任意弯曲加工的创新，突破了航空发动机(复合)叶片耐高温耐磨非导电等涂层的屏障，同时能够适应未来发动机叶片气膜微孔，空气动力学创新型需求。且在微刀具3上套设微电极膜套4，当微刀具3转动进行微孔加工时，微电极膜套4随微刀具3选择性转动，进而将微孔内产生的氧化碎屑物从导屑通道10内排出，有利于突破孔深径比大不易加工的难题，超声波研磨技术加速了微火花加工的进程，同时微电极膜套4与氧化碎屑之间研磨的火花产生二次熔敷层，有利于提高微孔的光洁度，使得微孔光洁度可达纳米级，且特别剔除了发动机叶片气膜微孔微裂纹等安全隐患。若在研磨过程中添加了特定的耐磨耐高温等纳米复合材料，复合纳米材料将有效地渗透到微孔中去。同时本发明可以用于叶片等微孔孔壁的修整领域。且特别剔除了发动机叶片气膜微孔微裂纹等安全隐患。从而改能提升发动机叶片气膜微孔冷却性能及节省发动机燃料。节能环保同时，再一次提高了航空航天发动机的安全性能及续航能力。

以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。