(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202123281404.7 (22)申请日 2021.12.24 (73)专利权人 中国科学院宁波材 料技术与工程 研究所 地址 315201 浙江省宁波市镇海区庄市大 道519号 (72)发明人 王玉峰　杨勇　邵福慧　张文武　 (74)专利代理 机构 南京利丰知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32256 专利代理师 赵世发 (51)Int.Cl. B23H 5/00(2006.01) B23H 11/00(2006.01) B23K 26/70(2014.01) (54)实用新型名称 可一次进行群孔加工的系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种可一次进行群孔加 工的系统。 所述系统包括： 激光加工单元， 用于在 主要由待加工工件、 绝缘层和阴极导电层依次叠 层形成的多层拼接结构上预加工形成多个沿厚 度方向贯穿所述工件的通孔； 电解加工单元， 包 括加工腔室和电解液供给机构， 所述加工腔室用 于容置所述多层拼接结构， 所述电解液供给机构 用于向加工腔室内提供电解液； 驱动单元， 用于 驱使所述多层拼接结构表面的不同区域与所述 激光加工 单元提供的高能量激光束接触 反应， 所 述驱动单元、 激光加工单元和加工腔室设置在底 座上。 本实用新型实施例提出的一种可一次进行 群孔加工的系统， 能够兼顾高质量群孔加工中的 加工效率与加工质量， 从而满足无再铸层群孔的 高效精密加工需求。 权利要求书1页 说明书8页 附图2页 CN 217193114 U 2022.08.16 CN 217193114 U 1.一种可一次进行群孔加工的系统， 其特 征在于包括： 激光加工单元， 其至少用于提供高能量激光束 并以所述高能量激光束在主要由待加工 工件、 绝缘层和阴极导电层沿厚度方向依次叠层形成的多层拼接结构的预定区域预加工形 成多个沿厚度方向贯 穿所述工件的通 孔； 电解加工单元， 包括加工腔室和电解液供给机构， 所述加工腔室至少用于容置所述多 层拼接结构， 所述电解液供给机构与所述加工腔室连接并至少用于向所述加工腔室内提供 电解液； 驱动单元， 所述驱动单元至少用于驱使所述加工腔室和/或激光加工单元沿预定轨迹 运动， 以使所述多层拼接结构表面的不同区域与所述激光加工单元提供的高能量激光束接 触反应， 其中， 所述驱动单 元、 激光加工单 元和加工腔室 设置在底座上。 2.根据权利要求1所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述激光加工单元包 括激光器、 激光束传输光路和激光加工头， 所述激光器经所述激光束传输光路与激光加工 头连接， 所述激光加工 头朝向所述加工腔室。 3.根据权利要求2所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述加工腔室内还设 置有工件夹具， 所述工件夹具至少用于固定所述多层拼接结构。 4.根据权利要求3所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述工件夹具还将所 述加工腔室分隔为彼此连通的第一腔室和 第二腔室， 当以所述工件夹具固定所述多层拼接 结构时， 所述多层拼接结构能够同时被设置在所述第一腔室和第二腔室中。 5.根据权利要求4所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述第 一腔室和第 二 腔室沿所述加工腔室的深度方向依次设置 。 6.根据权利要求1所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述电解液供给机构 包括储液容器， 所述储液容器分别经进 液管路、 出液管路与所述加工腔室连接， 从而在所述 储液容器与加工腔室之间形成可 供电解液循环流动的流 通回路。 7.根据权利要求6所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述进液管路和出液 管路中的一 者与第一腔室连接， 另一 者与第二腔室连接 。 8.根据权利要求2所述可一 次进行群孔加工的系统， 其特征在于： 所述加工腔室与 所述 激光加工单元配合的一侧具有 可供高能量激光束通过的开口， 所述开口处可打开设置有盖 板。 9.根据权利要求2所述可一次进行群孔加工的系统， 其特 征在于， 所述驱动单 元包括： 第一驱动机构， 所述第一驱动机构与所述加工腔室传动连接， 并至少用于驱使所述加 工腔室沿所述多层拼接结构的预定区域所在平面内的第一方向运动； 第二驱动机构， 所述第二驱动机构与所述加工腔室传动连接， 并至少用于驱使所述加 工腔室沿所述多层拼接结构的预定区域所在平面内的第二方向运动； 第三驱动机构， 所述第三驱动机构与所述激光加工头传动连接， 并至少用于驱使所述 激光加工 头沿垂直所述多层拼接结构的预定区域所在平面的第三方向运动。 10.根据权利要求9所述可一次进行群孔加工的系统， 其特征在于， 所述驱动单元还包 括： 固定支架， 所述固定支架固定 设置在所述底 座上， 所述第一驱动机构和第二驱动机构设 置在所述底座上， 所述第三驱动机构设置在所述固定支 架上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217193114 U 2可一次进行群孔加工的 系统 技术领域 [0001]本实用新型 特别涉及一种可一次进行群孔加工的系统， 属于特种加工技 术领域。 背景技术 [0002]在航空航天领域中， 群孔结构的应用十分广泛。 航空制造业针对精密微细群孔加 工， 特别是航空发动机叶片上气膜冷却孔的加工， 有着极其 苛刻的加工要求， 其中包括无重 铸层、 微裂纹等 缺陷， 且需严格控制热影响层的厚度， 传统的加工 工艺已经难以满足。 [0003]激光加工通过能量聚焦方式， 可实现 高能量密度的输出。 目前， 高能激光的功率输 出已达到万瓦级别， 已广泛应用于航空航天、 核工业等制 造领域中的难加工材料切割以及 焊接等。 常规短脉冲激光可加工如20mm铝合金、 50mm不锈钢的大厚度金属板， 2kW级别准连 续激光器能在高温合金上实现500mm/min的打孔速率， 15kW能级激光器在20mm铝合金板材 上能在1s内完成 内通圆孔的加工， 远高于电解加工小孔 所能达到的2 ‑4mm/min的最大 速度。 但作为一种热加工工艺， 激光加工难以避免地会在微孔内表面形成再铸层、 微裂纹等 缺陷， 影响零件的力学性能和使用寿命。 [0004]电解加工利用阳极溶解原理实现工件既定区域的材料蚀除， 具有无工具损耗、 无 热影响区、 无再铸层等优势， 广泛应用于金属材料的高质量复杂结构的加工。 管电极电解加 工是以管状金属作为工具阴极， 利用电解液从金属管内孔高速流出， 蚀 除材料并及时将电 解产物从加工区域带出， 可实现介 入式高质量深小孔加工。 但相对于激光加工而言， 电解加 工的材料去除速率较低， 同时， 管电极电解加工还 存在加工区中心 残留消除困难等问题。 [0005]激光与电解复合加工方法结合了激光加工材料去除速率高与电解加工表面质量 好、 无热影响区的优点， 可以实现低热损伤高效精密加工。 激光与电解复合加工方法主要包 括分步式复合加工与和同步复合加工。 分步式复合加工利用激光在工件上预先加工贯穿的 微孔结构， 而后 将管状电极伸入预制孔中， 通过电化学反应完成小孔结构的加工， 并去除激 光加工形成的再铸层、 微裂纹。 该方法一定程度上提高了单个高质量小孔的加工效率， 但 面 对如滤网等具有大面积曲面群孔结构加工需求的零部件， 采用逐孔加工的方式定位困难， 加工效率低下， 并且在电解后处 理过程中存在阴极管电极定位困难的问题。 [0006]本案实用新型人提出的激光与电解同轴同步复合加工技术  (ZL201711136789.3、 ZL201711136281.3)， 可实现深小孔的介入式高效、 高质量加工， 从原理上解 决了分布式复 合加工中工艺切换导致定位精度难以控制的问题， 但是面对群孔整体结构的加工需求， 仍 无法解决采用逐孔加工方式效率低下的问题。 实用新型内容 [0007]本实用新型的主要目的在于提供一种可一次进行群孔加工的系统， 从而克服现有 技术中的不足。 [0008]为实现前述实用新型目的， 本实用新型采用的技 术方案包括： [0009]本实用新型实施例还提供了一种可一次进行群孔加工的系统， 用于实现所述的无说　明　书 1/8 页 3 CN 217193114 U 3