[發明專利]一種放電加工間隙監測裝置及其監測方法

在審

• 申請號: 202210634510.9
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN115026360A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 邱明波;郭闖闖;岳修雷;姚宗秀;程榮沁
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23H11/00
• 代理公司: 南京思宸知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32548
• 代理人: 柏夢婷

1.一種放電加工間隙監測裝置，其特征在于：包括放電間隙對刀系統、工作平臺、電源工作盒和CCD電子顯微鏡，所述放電間隙對刀系統和CCD電子顯微鏡置于工作平臺上；

所述放電間隙對刀系統包括柔性夾具、精密對刀滑臺和可調節式工件夾具，所述柔性夾具對工具電極進行柔性裝夾，所述精密對刀滑臺與柔性夾具相連、且兩者固定在所述工作平臺上，所述工件夾具夾持工件并位于工作平臺上方、柔性夾具下方；

所述電源工作盒內設有脈沖電源、步進電機驅動電源、高壓繼電器、開關電源、單片機控制單元、電流傳感器和低壓繼電器；所述脈沖電源與放電間隙對刀系統相連，完成放電加工過程；所述步進電機驅動電源驅動精密對刀滑臺帶動工具電極在Z軸方向進行升降運動；所述開關電源分別與高壓繼電器和低壓繼電器構成高低壓控制電路，電流傳感器進行電流檢測并傳輸電信號，單片機控制單元控制CCD電子顯微鏡采集圖像，并連接步進電機驅動電源，控制工件與工具電極的對刀；

所述CCD電子顯微鏡通過其自帶的滑軌和升降裝置進行工件加工時的鏡頭對焦，監測放電加工間隙的極間放電火花、極間蝕除形貌、極間電化學反應、臨界放電間隙和極間電壓。

2.根據權利要求1所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述柔性夾具包括用于連接精密對刀滑臺的連接板、與連接板固定連接的第一夾板，設在第一夾板外側的第二夾板以及連接第一夾板和第二夾板的彈簧，第一夾板和第二夾板之間形成夾持工具電極的夾縫。

3.根據權利要求2所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述彈簧的數量為5~20個，沿第一夾板和第二夾板橫向間隔等距布置。

4.根據權利要求1所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述工具電極為片狀、圓柱狀或帶棱尖的紫銅、鋼、鎢、銅鎢合金或者石墨電極。

5.根據權利要求4所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述工具電極具有30°~80°的刃鋒。

6.根據權利要求1所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述工件夾具包括用于固定工件的液槽，所述液槽內的中間位置設有用于分隔電解質溶液的隔板，隔板一側緊貼隔板設有用于夾持工件的磁鐵，所述液槽下方設有用于調節液槽位置的調節機構，所述調節機構下方通過機床連接板與工作平臺相連。

7.根據權利要求1所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述CCD電子顯微鏡還包括第一鏡頭，第二鏡頭和照明燈，所述照明燈與第一鏡頭同軸布置進行電火花實驗過程的光學檢測、且兩者通過連接件與第二鏡頭相連，所述第二鏡頭固定在豎直布置的升降桿上、且沿升降桿軸向活動布置；所述升降桿底端通過滑塊活動設在滑軌上。

8.根據權利要求1所述的放電加工間隙監測裝置，其特征在于：所述工作平臺包括水平布置的置物平臺以及豎直布置的連接桿，所述連接桿設有兩個，分別位于置物平臺一端的兩側，兩連接桿的底端固定在置物平臺上，頂端通過連接橫桿相連，所述電源工作盒與所述連接橫桿固定、位于置物平臺的端部。

9.一種如權利要求1~8任一項所述的放電加工間隙監測裝置的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：首先將工具電極裝夾在柔性夾具上，工件裝夾在液槽內的工件夾塊上；

對刀階段：調節CCD電子顯微鏡，打開其上的照明燈，轉動調焦手輪，使屏幕中呈現清晰的工件和工具電極的像，之后調整工件夾具，使工件在X軸和Y軸方向保持水平，在單片機控制單元中按下對刀鍵，使得工具電極緩慢向下移動直至與工件接觸報警完成對刀操作；

實驗階段：將示波器連接工具電極和工件，向液槽中倒入配置好的電解質溶液，調節偏振濾鏡，再次調節CCD電子顯微鏡，轉動調焦手輪，使屏幕中再次呈現清晰的工件和工具電極的像，此時照明燈常亮；設置放電電壓，按下啟動鍵，極間完成放電過程，同時CCD電子顯微鏡捕捉監測極間氣泡，臨界放電間隙，極間蝕除形貌，極間放電火花，并動態觀察介質極化過程；當關閉照明燈，打開極間照明，捕捉監測放電輝光。

10.根據權利要求9所述的放電加工間隙監測裝置的監測方法，其特征在于：極間電化學反應的現象為在負極產生氣泡，氣泡在放電間隙內運動；在負極輝光放電，正極產物。