具有在线测量功能的电化学加工机床制造技术

本发明专利技术公开了一种具有在线测量功能的电化学加工机床，电源与能够检测电流变化或电压变化的电信号检测装置串联起来一同通过导线连接于均可导电的工件和阴极之间；电信号检测装置通过导线连接于控制系统并可输出电流或电压变化信号于控制系统；控制系统通过导线连接于运动系统；运动系统连接于阴极并可带动阴极一起同步移动；本装置能在几乎不改变现有机床装置的情况下，利用阴阳极的电接触测量阴极位置以及工件尺寸。

ECM Machine Tool with On-line Measuring Function

【技术实现步骤摘要】
具有在线测量功能的电化学加工机床
本专利技术涉及电化学加工技术中的阴极定位和测量技术，尤其涉及一种适用于零件在电化学加工中基于电接触式触发原理的阴极和工件之间位置定位和尺寸在线测量的装置。
技术介绍
电化学加工由于是非接触加工，对于一些难加工材料、形状复杂零件、低刚度零件等的加工尤其具有技术优势。电化学加工的极间间隙对加工结果具有重要影响，但是电化学加工时初始极间间隙的测量，即阴极相对阳极位置的准确定位却有一定困难，尤其对于一些形状复杂的零件加工，肉眼无法观测，实际生产中常用塞尺等工具测量，或者先将阴极和工件进行机械接触，再控制阴极退回一定距离形成加工间隙，但是阴极和工件之间机械接触的判定一般通过肉眼或操作者手感判定，缺乏精确性。另外，由于工业生产的发展，工件在线(在线指无需将工件从机床上卸下)测量技术应用越来越广泛，例如机械触碰式测量、光学测量等，但对于电化学加工而言，实现在线测量却具有困难，原因主要是电解液具有腐蚀性，测量器具在这样的环境中极容易损坏或丧失测量精度。因此，设计一种测量系统能实现阴阳极初始位置定位和零件尺寸在线测量的装置对提高加工精度和增加操作方便性具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有在线测量功能的电化学加工机床，能够实现阴阳极初始位置定位和零件尺寸在线测量。为了达到上述目的，本专利技术装置提供的技术方案如下：一种具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，包括电源，所述电源与能够检测电流变化或电压变化的电信号检测装置串联起来一同通过导线连接于工件和阴极之间；所述电信号检测装置通过导线连接于控制系统；所述控制系统通过导线连接于运动系统；所述运动系统连接于所述阴极并可带动所述阴极一起同步移动。作为一项改进，电源以及电信号检测装置还和一个变送器串联起来一同通过导线连接于工件和阴极之间。电信号检测装置可以为电流传感器或电压传感器。阴极可以为细长针状的针状阴极，还可以设置一个固定于针状阴极和运动系统之间且比针状阴极更粗的针状阴极连接杆；优选方式下，针状阴极连接杆与电源或电信号检测装置通过导线连接。运动系统可以包括与控制系统通过导线连接的第一伺服电机、与第一伺服电机通过传动装置连接的第一丝杠、与控制系统通过导线连接的第二伺服电机，以及与第二伺服电机通过传动装置连接的第二丝杠；其中，第二丝杠与第一丝杠通过连接装置垂直连接。运动系统还可以包括固定于第一丝杠的第一安装板，以及固定于第一伺服电机外部的第二安装板；其中，第一安装板与阴极连接固定，第二安装板与第二丝杆连接，该连接使得第二安装板会随着第二丝杆的转动而轴向移动。运动系统还可以包括与控制系统通过导线连接的第三伺服电机，以及与第三伺服电机通过传动装置连接的第三丝杠，其中，第三丝杆通过连接装置与第一丝杆或第二丝杆垂直连接。阴极可以为包括爪身、前爪以及后爪的爪状阴极；其中，爪身一端固定于运动系统，另一端固定有前爪；后爪处于前爪和运动系统之间且固定于爪身；优选情况下，爪身与电源或电信号检测装置通过导线连接；工件位于前爪和后爪之间，工件可以为圆柱状或管状的轴类工件。本专利技术的优点在于，充分利用了电化学加工阴极和工件都是导体的特点，测量系统也利用设备上原本就有的控制阴极运动的机械系统实现，不需要外加复杂的测量机构，机械系统成本几乎不增加。与目前广泛使用机械接触式阴极定位方法相比，电信号传输速度更快，确定阴极和工件接触的实时性更强，阴极定位更准确。与激光等光学测量方法相比，本专利技术不仅成本低廉，由于利用的是设备自生的机械系统，电解液对测量系统的影响较小，系统维护简单方便。附图说明图1是本专利技术装置的基本原理图；图2是本专利技术装置的运动系统的一个实施例图；图3是本专利技术装置使用针状阴极的实施例图；图4是本专利技术装置使用针状阴极测量工件表面形状的原理图；图5是本专利技术装置使用爪状阴极的安装图；图6是本专利技术装置使用爪状阴极的侧视图；图7是本专利技术装置使用爪状阴极测量轴类工件直径的原理图；图8是本专利技术装置阴极间隙调整的原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作描述。以下为本专利技术装置的核心内容：如图1所示为本专利技术基本原理的示意图，电源21与能够检测电流变化或电压变化的电信号检测装置2串联起来并一同通过导线连接于均可导电的工件3和阴极1之间；电信号检测装置2通过导线连接并可输出电流或电压变化信号(此信号并不一定要包含电流或电压的具体变化信息，只要是能起到提示作用的信号即可)于控制系统4；控制系统4通过导线连接于运动系统5并可控制运动系统5三维移动；运动系统5连接于阴极1并可控制阴极1三维移动；控制系统4可以计算并记录运动系统5的位移距离，从而获知阴极1的位移距离。以下为上述装置的基本工作原理：如图1所示，刚开始，阴极1是和工件3不接触的，此时，控制系统4通过运动系统5间接控制阴极1往工件3移动，控制系统4同时记录下阴极1移动的距离，直至阴极1和工件3接触，这时候电信号检测装置2检测到电流增加或电压下降，并输出电流或电压变化信号到控制系统4，控制系统4收到信号后确定总共行进的距离，这个距离就是原来阴极1和工件3的距离。而还有一个操作方案是，在阴极1和工件3接触后，控制系统4控制阴极1沿Z方向远离工件3，并在某处停下记录远离的距离，就可以获得此时此刻阴极1和工件3的距离了。接下来，控制系统4可以控制阴极1水平方向移动，比如沿图中的X或者Y方向移动一小块距离，重复该过程就会得到新位置的新距离。这个距离的测量会带来很多应用，我们放到后面说。以下为对于该装置的一个改进方案：如图1所示，为了尽量减少电机控制信号以及外界的干扰信号等对于回路的影响，电源21以及电信号检测装置2还和一个变送器6串联起来并一同通过导线连接于工件3和阴极1之间。当然，实际上变送器6、电信号检测装置2以及电源21之间的连接顺序并不影响装置的工作，即使图中给出了具体的顺序。以下为对于上述电信号检测装置2的两个实施例：1)类似于电流传感器的能够检测电流变化的装置；2)类似于电压传感器的能够检测电压变化的装置。以下为控制系统5的一个实施例：如图2所示，对于运动系统5可以采取三个传动方向相互垂直的伺服电机来控制，虽然图2只画出了其中的两个，但后面我们会说明另外一个电机的引入是显而易见的。为控制阴极沿图中Z方向移动，设置第一伺服电机51与控制系统4通过导线连接，另外设置沿图中Z方向的第一丝杠511与第一伺服电机51通过传动装置连接，从而第一丝杆511可以跟随第一伺服电机51主轴的转动而转动。在第一丝杠511上固定有第一安装板512，第一安装板512与阴极1连接固定，如此一来，第一伺服电机51就可以通过第一丝杆511带动阴极1沿图中的Z方向移动。为控制阴极沿图中X方向移动，设置第二伺服电机52与控制系统4通过导线连接，另外设置沿图中X方向的第二丝杠521与第二伺服电机52通过传动装置连接，从而第二丝杆521可以跟随第二伺服电机52主轴的转动而转动。在第一伺服电机51外部还固定有第二安装板522，第二安装板522与第二丝杆521垂直连接，该垂直连接使得第二安装板522会随着第二丝杆521的移动而往相应方向移动，如此一来第二丝杆521就会带动第一伺服电机51，从而带动阴极1沿图中的X方向移动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，包括电源(21)，所述电源(21)与能够检测电流变化或电压变化的电信号检测装置(2)串联起来一同通过导线连接于工件(3)和阴极(1)之间；所述电信号检测装置(2)通过导线连接于控制系统(4)；所述控制系统(4)通过导线连接于运动系统(5)；所述运动系统(5)连接于所述阴极(1)并可带动所述阴极(1)移动。

【技术特征摘要】
1.一种具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，包括电源(21)，所述电源(21)与能够检测电流变化或电压变化的电信号检测装置(2)串联起来一同通过导线连接于工件(3)和阴极(1)之间；所述电信号检测装置(2)通过导线连接于控制系统(4)；所述控制系统(4)通过导线连接于运动系统(5)；所述运动系统(5)连接于所述阴极(1)并可带动所述阴极(1)移动。2.根据权利要求1所述具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，所述电源(21)以及所述电信号检测装置(2)还和一个变送器(6)串联起来一同通过导线连接于所述工件(3)和所述阴极(1)之间。3.根据权利要求1所述具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，所述电信号检测装置(2)为电流传感器或电压传感器。4.根据权利要求1所述具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，所述阴极(1)为细长针状的针状阴极(11)，在所述针状阴极(11)和所述运动系统(5)之间设置有比所述针状阴极(11)更粗的针状阴极连接杆(111)，所述针状阴极连接杆(111)与所述电源(21)或所述电信号检测装置(2)通过导线连接。5.根据权利要求1所述具有在线测量功能的电化学加工机床，其特征在于，所述运动系统(5)包括：与所述控制系统(4)通过导线连接的第一伺服电机(51)；与所述第一伺服电机(51)通过传动装置连接的第一丝杠(511)；与所述控制系统(4)通过导线连接的第二伺服电机(52)；以及与所述第二伺服电机(52...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞桂兵，丁金华，卜繁岭，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21