[发明专利]一种数控电解加工的电极间隙控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种间隙控制方法及装置，更具体地说，涉及一种数控电解加工中工具（阴极）和零件（阳极）之间间隙的控制方法及装置。

背景技术

目前机械制造所使用的加工可分为传统机械加工和非传统加工。

传统机械加工是靠刀具材料比工件材料硬，利用机械能把工件上多余的材料切除的，一般情况下是可行的。但是，当工件材料愈来愈硬、加工表面愈来愈复杂的情况下，传统机械加工则会限制生产率和影响加工质量，有时甚至无法加工；如果工件的壁厚愈来愈小（壁厚小于0.5毫米），由于传统的机械加工存在机械力的作用，很容易损坏被加工工件，难以完成加工任务。

非传统加工即特种加工，实现用软的工具加工硬的工件，主要是采用电、化学、光、声和热等能量来进行加工，而且加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。在特种加工方法中，电火花加工精度高，但加工效率低；电解加工的效率高，但加工精度差，造成电解加工精度差的主要原因之一是工具（阴极）和零件（阳极）之间电极间隙难以控制。

五轴联动数控电解加工集成了数控和电解加工的优势，采用旋转的具有电解液内喷功能的旋转阴极为工具，旋转阴极接直流脉冲电源的负极，工件接直流脉冲电源的正极，在旋转阴极与工件之间喷入电解液，旋转阴极相对工件作数控展成运动，基于电化学阳极溶解原理可以加工出复杂形状的零件。五轴联动数控电解加工是一种间隙加工，这种加工的电极间隙稳定性决定了电解加工的精度。如果机床的进给速度小于电解加工的蚀除速度，电极间隙将愈来愈大，不仅加工效率低，加工精度也愈来愈差；反之，如果机床进给速度大于蚀除速度，电极间隙将愈来愈小，当电极间隙小到一定程度时，在一定的工艺条件下，会发生阳极膜的微火花击穿，此时由于电极被击穿，电极电阻很小，因而相应的回路电流会变得非常大，火花击穿将烧伤工件和工具，使加工无法正常进行。这时，对电极间隙的检测不仅仅是为了控制电极间隙的大小，而且还是为了防止短路和电极间隙火花放电的发生。

要实现五轴联动数控电解加工的电极间隙的控制，必须首先解决电极间隙的检测问题。由于电极间隙数值小，间隙中又充满电解液，电解液流场和电场情况很复杂，因此，直接测量电极间隙很困难。中国专利申请号201210241674.1，申请公布日为2012年11月14日，发明创造名称为：基于双电层电容的微细电解加工间隙的在线检测方法，该申请案涉及一种基于双电层电容的微细电解加工间隙的在线检测方法，首先采用有侧壁绝缘层和下端面平整且保持裸露的微小尺寸金属部件作为电极，然后把表面积大电极数个数量级的金属工件固定在电解池中；将电极移动至金属工件上方，将钝性电解液以恒定速度V侧流冲入，引起加工间隙h变化，进而引起圆柱电极、钝性电解液和金属工件之间总等效双电层电容C₂改变，从总等效双电层电容C₂大小的改变可检测出加工间隙h的大小，最后，采用阻抗测量法，将总等效双电层电容C₂作为被测对象，在数微秒内测量出总等效双电层电容C₂的值，即可获得加工间隙h的值，方法简单，能在数毫秒内检测出加工间隙的大小。但其不足之处在于：该申请案通过将钝性电解液以恒定速度V侧流冲入，引起加工间隙h变化，进而引起总等效双电层电容C₂的改变，钝性电解液的侧流冲入速度的影响因素较多，对加工间隙检测的稳定性存在一定的影响，从而易影响加工精度。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有数控电解加工的电极间隙测量精度低的不足，提供一种数控电解加工的电极间隙控制方法及装置，采用本发明提供的技术方案，不仅可以提高数控电解加工的效率，而且还可以提高电解加工的精度和稳定性。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种数控电解加工的电极间隙控制方法，其步骤为：

（1）电极间隙的测量：基于电场简化的假设和法拉第电解定律对电极间隙进行分析得出：加工电流与电极间隙呈反比关系，间隙越小，加工电流越大，反之，则电流越小；采用霍尔电流传感器作为数控电解加工电流的检测元件，由霍尔电流传感器的输出信号大小间接反映电极间隙；

（2）电极间隙的标定：借助数控电解加工机床的高精度位置控制系统，对数控电解加工的电极间隙与霍尔电流传感器的输出信号的关系进行在线标定，选择神经网络来处理加工电流与电极间隙之间的非线性映射，实现用实时电流检测在线预报电极间隙；