[发明专利]一种磨料水射流与电火花穿孔组合加工机床及其加工方法

权利要求书

1.一种用于带热障涂层涡轮叶片气膜孔加工的磨料水射流与电火花穿孔组合加工机床，其特征在于它包括机床本体（1）、数控系统（2）、电火花主轴（3）、磨料水射流主轴（4）、电火花穿孔加工头（5）、磨料水射流加工头（6）、XY平移工作台（7）、电火花穿孔供液系统（8）、磨料水射流供液系统（9）、第一回转台（10）、第二回转台（11）；电火花主轴（3）和磨料水射流主轴（4）安装于机床本体（1）上，电火花穿孔加工头（5）安装于电火花主轴（3）上，磨料水射流加工头（6）安装于磨料水射流主轴（4）上；电火花穿孔加工头（5）与磨料水射流加工头（6）的加工轴线均垂直于XY平移工作台（7）；所述第一回转台（10）、第二回转台（11）均放置在XY平移工作台（7）上；电火花穿孔供液系统（8）通过输液管路与电火花穿孔加工头（5）相连接，磨料水射流供液系统（9）通过输液管路与磨料水射流加工头（6）相连接。

2.根据权利要求1所述的组合加工机床，其特征是所述的第一回转台（10）与第二回转台（11）在尺寸、外观、功能上完全一致；第一回转台（10）上安装有第一夹具（12.1）及第二夹具（12.2），所述第一夹具（12.1）与第二夹具（12.2）之间的相对位置和磨料水射流轴线与电火花穿孔电极轴线之间的相对位置一致；第二回转台（11）上安装第三夹具（12.3）及第四夹具（12.4），所述第三夹具（12.3）与第四夹具（12.4）之间的相对位置和磨料水射流轴线与电火花穿孔电极轴线之间的相对位置一致；所述第一回转台（10）和第二回转台（11）能绕相应的回转轴做360度旋转。

3.根据权利要求1所述的组合加工机床，其特征在于包含3个工位，加工工位（15）即电火花穿孔加工头（5）与磨料水射流加工头（6）下方所对应的区域；第一准备工位（14）与第二准备工位（16）分别位于加工工位（15）沿X方向的两侧；所述机床的数控系统（2）控制XY工作台（7）移动从而将第一回转台（10）和第二回传台（11）在这3个工位之间移动切换。

4.根据权利要求1所述的组合加工机床，其特征在于所述的XY平移工作台（7）、第一回转台（10）、第二回转台（11）、电火花主轴（3）、磨料水射流主轴（4）、电火花穿孔供液系统（8）以及磨料水射流供液系统（9）均通过数控系统（2）实现联动控制。

5.根据权利要求1所述的组合加工机床，其特征在于所述的第一回转台（10）在装夹了2个工件后具有2个工况，初始工况为第一回转台（10）未旋转时的状态；旋转工况为第一回转台（10）旋转了180度后的状态，与此同理，第二回转台（11）也具有上述特征；所述2个回转台的工况可以通过传感器被数控系统（2）识别。

6.一种磨料水射流与电火花穿孔组合加工方法，用于带热障涂层涡轮叶片气膜孔加工，其特征在于包括以下步骤：

第一步，在初始状态，第一回转台（10）位于加工工位（15）且处于初始工况，第二回转台（11）位于第二准备工位（16）且处于初始工况；在第一回转台（10）上，第一夹具（12.1）上装夹了已完成磨料水射流加工的工件（13.1），第二夹具（12.2）上装夹了未进行任何加工的工件（13.2）；在第二回转台（11）上，第三夹具（12.3）上装夹了已完成电火花穿孔加工的工件（13.3），第四夹具（12.4）上装夹了已完成磨料水射流加工的工件（13.4）；上述4个夹具上的工件的装夹姿态一致。

第二步，针对第一回转台的初始工况，规划各个孔位的加工顺序，编制相应的数控加工代码文件1，因为第一回转台上2个工件之间的相对位置和电火花穿孔电极轴线与磨料水射流轴线之间的相对位置一致，因此当电火花穿孔加工第一夹具所装夹工件上某一个孔位时，磨料水射流可以加工第二夹具所装夹工件上相同孔位的热障涂层孔型；同理，针对第一回转台的旋转工况，编制相应的数控加工代码文件2；数控加工代码文件1及数控加工代码文件2也同样适用于第二回转台初始工况及旋转工况的加工；

第三步，进入循环加工状态，此时加工工位（15）上的回转台既可能是第一回转台也可能是第二回转台；数控系统对处于加工工位的回转台的工况进行识别，若处于初始工况，则运行数控加工代码文件1，此时电火花穿孔加工将针对第一回转台的第一夹具，或者第二回转台的第三夹具上所装夹的工件，磨料水射流加工将针对第一回转台的第二夹具或者第二回转台的第四夹具上所装夹的工件；若处于旋转工况，则运行数控加工代码文件2，此时电火花穿孔加工将针对第一回转台的第二夹具或者第二回转台的第四夹具上所装夹的工件，磨料水射流加工将针对第一回转台的第一夹具或者第二回转台的第三夹具上所装夹的工件；

第四步，移动XY工作台，将电火花穿孔电极对准所对应工件的第1个加工孔位，磨料水射流液束轴线也自然对准了所对应工件的第1个加工孔位；

第五步，开启电火花穿孔加工与磨料水射流加工，对加工工位上第一回转台或者第二回转台上的2件工件同时进行热障涂层孔型加工和金属基体孔型加工；若磨料水射流加工先完成，则等待电火花穿孔加工完成；若电火花穿孔加工先完成，则等待磨料水射流加工完成。

第六步，待电火花穿孔加工和磨料水射流加工均完成后，控制系统根据数控加工代码将工作台移动到下一个孔位，继续进行第五步的加工；与此同时，在第二准备工位（16）或者第一准备工位（14）上，将已完成了电火花穿孔加工的工件从相应的夹具上取下并将尚未进行任何加工的工件（13.5）装夹在这个夹具上；

第七步，待加工工位（15）上的2个工件上所有孔位的磨料水射流加工及电火花穿孔加工全部完成后，暂停磨料水射流加工及电火花穿孔加工，电火花主轴和磨料水射流主轴上移，将加工工位的回转台旋转180度，切换工况，将2个工件交换位置；将第一准备工位或者第二准备工位上的回转台也旋转180度，切换工况，将2个工件交换位置；数控系统控制XY工作台运动：若第一回转台处于加工工位，则将第一回转台移动到第一准备工位，此时第二回转台从第二准备工位移动到加工工位；若第二回转台处于加工工位，则将第二回转台移动到第二准备工位，此时第一回转台从第一准备工位移动到加工工位；

第八步，重复进行第三～第七步；与此同时，若第一回转台处于第一准备工位，则将第一回转台上的已完成了电火花穿孔加工的工件从相应夹具上卸下并将未进行任何加工的工件装夹在这个夹具上；若第二回转台处于第二准备工位，则将第二回转台上的已完成了电火花穿孔加工的工件从相应夹具上卸下并将未进行任何加工的工件装夹在这个夹具上；

如此循环，直至这批加工任务全部完成。