光系統與機械加工 平臺系統同步運作；
[0025] 步驟6:啟動加工過程，光學導光系統將激光光束引導至機械加工平臺系統加工區 域的葉片表面，機械加工平臺系統帶動葉片動作，激光光束與葉片相對運動實現葉片上全 部氣膜孔的加工。
[0026] 所述加工參數為掃描速度、激光功率百分比和重復頻率等。
[0027] 本實用新型的有益效果為：
[0028] 本實用新型通過飛秒激光加工系統能快速、高質量的完成航空發動機葉片氣膜孔 的加工，解決了目前航空發動機葉片加工過程中普遍存在的有重烙層、微裂紋、需后續加 工、加工效率低、不能加工非導電材料等問題，為未來高質量的航空發動機葉片氣膜孔的加 工制造提供了一套很好的解決方案。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本實用新型飛秒激光加工航空發動機氣膜孔裝置的示意圖；
[0030] 圖中，1為飛秒激光器，2為反射鏡，3為BBO倍頻晶體，4為光闊，5為激光快口，6為擴 束鏡，7為二向分色鏡，8為顯微成像單元，9為掃描振鏡，10為吹氣裝置，11為五軸聯動加工 平臺，12為計算機控制系統。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0032] 如圖1所示，飛秒激光加工航空發動機葉片氣膜孔的裝置，包括飛秒激光器系統、 光學導光系統、機械加工平臺系統、計算機控制系統、輔助加工系統五大部分。本實用新型 是采用掃描振鏡（負責氣膜孔的形狀)與五軸聯動加工平臺（負責氣膜孔的位置)配合實現 復雜曲面異形孔的加工，本實用新型方法的效率、精度更高。
[0033] 飛秒激光器系統包括飛秒激光器1、電源裝置、冷卻裝置等。其中飛秒激光器1是其 中的核屯、部件，其作用是將電能轉變成光能并發出所需要的激光光束用于加工。本實用新 型所采用的鐵寶石飛秒激光器可穩定輸出中屯、波長800nm，重復頻率化化，脈寬210fs，光束 質量因子M 23、最大單脈沖能量2.5mJ的飛秒激光光束，穩定輸出功率450mW。整個飛秒 激光加工系統位于一間獨立的超凈室中確保處于無塵、恒溫、恒濕度的環境中。
[0034] 光學導光系統包括反射鏡2、波長轉換器(BB0倍頻晶體3)、光闊4、激光快口 5、擴束 鏡6、二向分色鏡7、聚焦裝置9等。光學導光系統是飛秒激光加工裝置的主要組成部分，其作 用是引導激光束至工件表面，對激光器輸出光束進行整形、均勻、擴束、準直和聚焦，使在加 工部位獲得所需的光斑形狀、尺寸及功率密度。反射鏡2為45°反射鏡，反射鏡2用于改變激 光的傳輸方向。常見激光用反射鏡有金屬膜反射鏡和介質膜反射鏡，其中金屬膜反射鏡的 反射率不受波長及入射角變化的限制，但反射率較低，通常在80%左右，而且膜表面易磨 損，需定期更換。介質膜反射鏡對特定波長的激光的反射率達到98% W上，而其他波長的光 可W順利通過，且具有較高的抗磨損能力，但激光入射角需在45° ±3°范圍內，若超出該范 圍則反射率會大大降低。本實用新型的光路傳輸過程中反射鏡的入射角均為45%故兩個反 射鏡均采用SOOnm介質反射鏡。二向分色鏡7其實質是鍛有400nm介質膜的反射鏡，其可W很 好的反射波長為40化m的激光，同時也允許可見光透過到達CCD的光敏感元件。從飛秒激光 器1中輸出的激光經過BBO倍頻晶體3后能輸出中屯、波長為400nm，脈寬350fs的激光束。光闊 4對于提高激光加工質量起十分重要的作用，光闊4可W過濾掉光束中不圓的部分，獲得較 好的圓形光斑，從而使光束聚焦后的光斑在徑向的均勻分布，保證了聚焦光斑質量。尤其是 在孔的加工中，可W提高孔的圓度。另外，可W通過光闊4的定位來獲得激光準確的傳輸方 向，將除反射鏡、倍頻晶體之外的其余所有光學元件均安裝在光闊之后，光路調整時讓經過 倍頻晶體的光束照射到光闊孔徑中，使激光光束準確的經過各光學元件的相應位置傳輸后 照射到工件上，然后將光闊后的各光學元件W精確的位置、角度固定，光路無需后續調整， 大大的節省了加工前的光路調節時間。本實用新型使用可調光闊，可實現通光孔徑1.2mm~ 12mm的連續調節。激光快口 5用W實現光路的通斷W及與五軸聯動平臺的協調配合，對于整 個系統而言，激光快口是十分重要的組成部分。如果快口的響應時間長或者精度低，會導致 快口與五軸聯動加工平臺的協調精度差，如果快口的開閉與加工平臺不能匹配，加工出的 結構不完整或存在形位誤差。另一方面由于飛秒激光器輸出激光的最大重復頻率為 lOOOHz，所W為了飛秒激光加工航空發動機氣膜孔的高精度，必須保證通斷時間的高精度， 快口的分辨率需小于1ms。此外，激光快口還需具備與計算機進行通訊的功能W實現計算機 對快口和五軸聯動平臺的協調控制。根據W上要求，本實用新型選擇了美國Stanford Research System公司生產的SR470快口控制器和SR475光學快口組成的光電快口系統。快 口控制器可W向光學快口發送開、關指令，還可W向光學快口發送觸發信號，通過設置每個 周期的預延遲時間、通光時間、后延遲時間與觸發個數，可W使激光快口按照一定時序進行 開閉，運種方式可W實現根據飛秒激光加工的需要提前設置好相應的觸發參數，在激光加 工過程中實現光束自動開閉，使零件加工操作更加快捷，減少操作人員的工作量。快口控制 器可W由控制器前面板按鍵進行控制、設置和調節，通過RS-232串行接口實現計算機與快 口控制器的數據通訊。激光快口的響應速度為5ms，分辨率即最小通斷時間為0.1ms。目前大 多數激光加工系統中的快口響應速度和分辨率處于幾十至幾百毫秒，該快口的精度遠遠超 過一般快口的精度，使系統加工的氣膜孔的形位誤差降至最低。擴束鏡6(X3)由一個輸入 負透鏡和一個輸出正透鏡做成，實現激光的擴束功能，從而壓縮光束發散角，利于獲得更小 的聚焦光斑。擴束鏡則尋激光輸出的光束直徑D的平行光變為直徑為3D的平行光，發散角相 應減小到原來的1/3,降低傳輸過程中的光束發散程度。最小加工尺寸很大程度上取決于聚 焦后的光斑直徑，故光路傳輸結構需使聚焦后的光斑直徑盡量小。由公式S =I式 中f--焦距(mm)，A--波長(nm)，D-一聚焦前光束直徑(mm)，M-一光束質量因子，為常 數'
式中目一一發散角(rad), A--波長(皿），D-一聚焦前光束直徑(mm)。可W看 到，隨著聚焦前光束直徑的增大，聚焦后的光斑直徑和激光遠場發散角均減小。故在激光被 聚焦前采用擴束鏡進行擴束，一是為減小遠場發散角，提高光束質量，使加工的結構錐度 小，粗糖度低;二是光束直徑被擴大后可W減小聚焦后的光斑直徑，提高加工精度。值得注 意的是，當聚焦前光束直徑過大時，光束聚焦誤差也會增加，一般聚焦前光束不應超過 IOmm,所W擴束鏡的擴束倍數不應過大。本實用新型利用光闊獲得3mm的光斑直徑，經擴束 后達到9mm。聚焦裝置為掃描振鏡9,掃描振鏡9是激光加工系統中主要組件之一，具有速度 快及靈活性高等優點。其主要配置是一個大尺寸的F-0鏡頭(場鏡)和二維片轉掃描反射鏡。 其工作原理是激光光束經過由X軸反射鏡后反射至Y軸反射鏡，在計算機控制下完成指定二 維圖形掃描。F-0透鏡所起的作用是在進行大范圍掃描的時候，使作用在物件表面的加工結 構保持一致性，不隨偏轉角度的變化而變化。本實用新型裝置采用北京世紀桑尼公司 TS冊310A/D型號的高速掃描振鏡