[發明專利]一種數控電解加工的電極間隙控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201310542031.5
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103551683A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 干為民;黃亮;徐波;褚輝生;房汝建;楊名利
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: B23H3/04
• 分類號: B23H3/04;B23H7/32
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

技術領域

本發明涉及一種間隙控制方法及裝置，更具體地說，涉及一種數控電解加工中工具（陰極）和零件（陽極）之間間隙的控制方法及裝置。

背景技術

目前機械制造所使用的加工可分為傳統機械加工和非傳統加工。

傳統機械加工是靠刀具材料比工件材料硬，利用機械能把工件上多余的材料切除的，一般情況下是可行的。但是，當工件材料愈來愈硬、加工表面愈來愈復雜的情況下，傳統機械加工則會限制生產率和影響加工質量，有時甚至無法加工；如果工件的壁厚愈來愈小（壁厚小于0.5毫米），由于傳統的機械加工存在機械力的作用，很容易損壞被加工工件，難以完成加工任務。

非傳統加工即特種加工，實現用軟的工具加工硬的工件，主要是采用電、化學、光、聲和熱等能量來進行加工，而且加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機械切削力。在特種加工方法中，電火花加工精度高，但加工效率低；電解加工的效率高，但加工精度差，造成電解加工精度差的主要原因之一是工具（陰極）和零件（陽極）之間電極間隙難以控制。

五軸聯動數控電解加工集成了數控和電解加工的優勢，采用旋轉的具有電解液內噴功能的旋轉陰極為工具，旋轉陰極接直流脈沖電源的負極，工件接直流脈沖電源的正極，在旋轉陰極與工件之間噴入電解液，旋轉陰極相對工件作數控展成運動，基于電化學陽極溶解原理可以加工出復雜形狀的零件。五軸聯動數控電解加工是一種間隙加工，這種加工的電極間隙穩定性決定了電解加工的精度。如果機床的進給速度小于電解加工的蝕除速度，電極間隙將愈來愈大，不僅加工效率低，加工精度也愈來愈差；反之，如果機床進給速度大于蝕除速度，電極間隙將愈來愈小，當電極間隙小到一定程度時，在一定的工藝條件下，會發生陽極膜的微火花擊穿，此時由于電極被擊穿，電極電阻很小，因而相應的回路電流會變得非常大，火花擊穿將燒傷工件和工具，使加工無法正常進行。這時，對電極間隙的檢測不僅僅是為了控制電極間隙的大小，而且還是為了防止短路和電極間隙火花放電的發生。

要實現五軸聯動數控電解加工的電極間隙的控制，必須首先解決電極間隙的檢測問題。由于電極間隙數值小，間隙中又充滿電解液，電解液流場和電場情況很復雜，因此，直接測量電極間隙很困難。中國專利申請號201210241674.1，申請公布日為2012年11月14日，發明創造名稱為：基于雙電層電容的微細電解加工間隙的在線檢測方法，該申請案涉及一種基于雙電層電容的微細電解加工間隙的在線檢測方法，首先采用有側壁絕緣層和下端面平整且保持裸露的微小尺寸金屬部件作為電極，然后把表面積大電極數個數量級的金屬工件固定在電解池中；將電極移動至金屬工件上方，將鈍性電解液以恒定速度V側流沖入，引起加工間隙h變化，進而引起圓柱電極、鈍性電解液和金屬工件之間總等效雙電層電容C₂改變，從總等效雙電層電容C₂大小的改變可檢測出加工間隙h的大小，最后，采用阻抗測量法，將總等效雙電層電容C₂作為被測對象，在數微秒內測量出總等效雙電層電容C₂的值，即可獲得加工間隙h的值，方法簡單，能在數毫秒內檢測出加工間隙的大小。但其不足之處在于：該申請案通過將鈍性電解液以恒定速度V側流沖入，引起加工間隙h變化，進而引起總等效雙電層電容C₂的改變，鈍性電解液的側流沖入速度的影響因素較多，對加工間隙檢測的穩定性存在一定的影響，從而易影響加工精度。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有數控電解加工的電極間隙測量精度低的不足，提供一種數控電解加工的電極間隙控制方法及裝置，采用本發明提供的技術方案，不僅可以提高數控電解加工的效率，而且還可以提高電解加工的精度和穩定性。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種數控電解加工的電極間隙控制方法，其步驟為：

（1）電極間隙的測量：基于電場簡化的假設和法拉第電解定律對電極間隙進行分析得出：加工電流與電極間隙呈反比關系，間隙越小，加工電流越大，反之，則電流越小；采用霍爾電流傳感器作為數控電解加工電流的檢測元件，由霍爾電流傳感器的輸出信號大小間接反映電極間隙；

（2）電極間隙的標定：借助數控電解加工機床的高精度位置控制系統，對數控電解加工的電極間隙與霍爾電流傳感器的輸出信號的關系進行在線標定，選擇神經網絡來處理加工電流與電極間隙之間的非線性映射，實現用實時電流檢測在線預報電極間隙；