[发明专利]一种激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法

权利要求书

1.一种激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：在热处理工序之后和常规半精加工工序之前，采用脉冲激光束对叶轮叶片表面进行激光喷丸强化处理，随后对叶轮叶片表面进行铣削加工，去除激光喷丸强化处理所引起的表面变形层。

2.根据权利要求1所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)在待加工的整体叶轮叶片的圆弧上取十等分点，逐点测定残余应力大小，取其平均值作为后续激光强化的残余应力补偿值；

(2)将待加工的整体叶轮装夹在数控加工中心的工作台上，在待加工的叶轮叶片表面喷涂黑漆，作为激光喷丸强化的吸收层；

(3)将铣刀装夹在数控加工中心的主轴上，将激光头安装在数控加工中心上并使之与所述整体叶轮叶片无干涉，该激光头照射形成的光斑落在叶轮叶片表面上且与铣刀保持一距离；

(4)开启激光器，将步骤(1)所得残余应力补偿值作为目标值，设定相应的激光的脉冲宽度、功率密度和光斑大小；

(5)启动数控加工中心，沿叶轮叶片的表面先后进行激光喷丸强化和铣削加工，铣削去除激光喷丸强化处理所引起的表面变形层。

3.根据权利要求2所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述步骤(3)中，激光头的光轴与数控加工中心的主轴形成60°角度，激光头的光斑与铣刀的距离为5-10cm。

4.根据权利要求2所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述步骤(4)中，脉冲宽度为10ns、功率密度为7×10⁹GW/cm²，光斑大小为5mm。

5.根据权利要求2所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述步骤(5)中，激光头与铣刀的进给速度相同。

6.根据权利要求2所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述步骤(3)中，铣刀为整体硬质合金立铣刀。

7.根据权利要求2所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述步骤(5)中，铣削为顺铣方式并采用水基切削液。

8.根据权利要求2所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述数控加工中心为高精度五轴联动数控加工中心。

9.根据权利要求1所述的激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法，其特征在于：所述整体叶轮叶片的材质为镍基高温合金，厚度为0.5-2.5cm，曲面光滑，无应力集中。