本发明专利技术涉及一种旋转脉动态电解加工间隙在线检测装置和方法。该装置包括：阳极工件、阴极工具、电解加工夹具、采集系统和控制系统；阳极工件和阴极工具设置在电解加工夹具中，且阳极工件和阴极工具间形成加工间隙；采集系统分别与阴极工具和控制系统电连接。整个电解加工间隙在线检测装置通过采用采集系统获取阴极工具中的电流信号后发送给控制系统，控制系统依据接收到的电流信号实时完成加工间隙的间隙值的确定，进而检测得到阳极工件旋转一圈过程中工件表面不同点对应的加工间隙的间隙值，以及阳极工件表面同一点在不同圈数下的加工间隙变化趋势，从而为旋转脉动态电解加工参数选择提供理论指导，保证旋转脉动态电解过程的稳定、高效加工。高效加工。高效加工。
【技术实现步骤摘要】
一种旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及电解加工领域，特别是涉及一种基于电流信号的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置及方法。
技术介绍
[0002]电解加工是利用电化学反应达到去除工件材料的目的。与传统机械加工方式相比，电解加工为非接触式加工，在加工过程中无刀具损耗、无残余应力、无冷作硬化、无塑性变形、不存在机械切削力。因此电解加工适用于薄壁零件、空间复杂曲面以及难切削的高温合金材料的加工。
[0003]机匣是一种大型薄壁回转体结构，其表面存在复杂轮廓的凹凸结构。为满足高温、高压的工作要求，材料多采用高温合金、钛合金等难加工材料。目前机匣零件在实际生产中以传统数控铣削为主，但由于材料难加工、壁厚较薄，导致其加工周期长，刀具损耗大，加工成本高；同时在铣削过程中由于材料本身较差的机械加工性能以及加工过程中产生的残余应力，造成机匣加工过程中变形严重，壁厚均匀性较差，后续需要复杂的热处理工艺来减小零件变形。为解决薄壁机匣零件的加工难题，南京航空航天大学提出了一种新型的航空发动机薄壁机匣电解加工方法(申请号201410547093.X申请人南京航空航天大学，专利技术人朱荻朱增伟王宏睿王登勇)，该方法(也被称为旋印电解加工方法)只使用单一回转体工具电极即可实现复杂型面的一次性加工成型。该方法克服了传统电解加工工具电极数量多、加工程序复杂、加工工件易变形等问题，实现了高效、高质量、低成本电解加工薄壁回转体零件。
[0004]传统拷贝式电解加工采用仿形块状工具电极，随着工具电极的不断进给，材料蚀除速率与电极进给速率逐渐相等，加工间隙达到平衡状态。而旋印电解加工中随着工件的旋转，工件某一点材料始终处于周期性旋转脉动态溶解状态，其最小加工间隙在不断发生变化，产生先减小后增大的变化规律，同时，由于阳极工件上下端的边缘效应，其纵向电解加工间隙并不相等，这些都与传统基于平衡态拷贝式电解加工的模式有着很大的不同。为了提高旋转脉动态电解加工过程的稳定性和高效性，需要对整体电解加工间隙进行检测分析，掌握电解加工过程中整体加工间隙分布变化规律，同时得到阳极工件外圆整体型面轮廓变化情况，为旋转脉动态电解加工参数选择提供理论指导。
[0005]但是现有技术中并没有一种能够满足旋转脉动态电解加工的稳定性和成型精度要求的整体电解加工间隙在线检测装置或方法。
技术实现思路
[0006]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置及方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，包括：阳极工件、阴极工具、电
解加工夹具、采集系统和控制系统；
[0009]所述阳极工件和所述阴极工具设置在所述电解加工夹具中，且所述阳极工件和所述阴极工具间形成加工间隙；所述采集系统分别与所述阴极工具和所述控制系统电连接；所述采集系统用于采集所述阴极工具中的多路电流信号；所述阴极工具中的多路电流信号即为纵向分布的最小电解加工间隙处的电流信号；所述控制系统根据所述采集系统采集到的电流信号实时确定整体加工间隙的间隙值。
[0010]优选地，所述阴极工具包括：纵向第一电绝缘片、纵向第二电绝缘片、导电薄片组合结构和阴极基板；
[0011]所述纵向第一电绝缘片和所述纵向第二电绝缘片以所述导电薄片组合结构为中心对称设置；所述电绝缘片贴合设置在所述阴极基板上；所述导电薄片组合结构贴合设置在所述纵向第一电绝缘片和所述纵向第二电绝缘片之间；所述导电薄片组合结构与所述采集系统采用多路电连接；所述导电薄片组合结构中的导电薄片为条状结构。
[0012]优选地，所述导电薄片组合结构由导电薄片和电绝缘片交替叠加组成；所述导电薄片沿高度方向由上下端至中间的厚度呈增大趋势，即上下端导电薄片的厚度值最小，中间导电薄片的厚度值最大；
[0013]所述导电薄片组合结构中的导电薄片和电绝缘片在高度和宽度方向的厚度均小于等于1mm。
[0014]优选地，所述采集系统包括霍尔传感器和数据采集卡；
[0015]所述霍尔传感器分别与所述数据采集卡和所述阴极工具电连接；所述霍尔传感器用于获取所述阴极工具中导电薄片组合结构的多路电流信号；所述数据采集卡用于将所述霍尔传感器获取的电流信号传输给所述控制系统。
[0016]优选地，所述霍尔传感器的采样频率大于所述阳极工件的转速。
[0017]优选地，还包括电源；
[0018]所述电源的正极与所述阳极工件电连接；所述电源的负极与所述阴极工具电连接。
[0019]优选地，所述阳极工件和所述阴极工具均为回转体结构。
[0020]优选地，所述阳极工件的转速范围为0.1～500rpm。
[0021]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]本专利技术提供的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，通过采用采集系统获取阴极工具中的多路电流信号后发送给控制系统，控制系统依据接收到的电流信号实时完成整体加工间隙的间隙值的确定，进而检测得到阳极工件旋转一圈过程中工件表面不同点对应的加工间隙的间隙值，阳极工件表面同一点在不同圈数下的加工间隙变化趋势，以及阳极工件在旋转脉动态电解加工过程中外型面轮廓变化趋势，从而为旋转脉动态电解加工参数选择提供理论指导，保证旋转脉动态电解过程的稳定、高效加工。
[0023]对应于上述提供的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，本专利技术还提供了以下实施方法：
[0024]一种旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测方法，包括：
[0025]整体电解加工间隙检测过程中，将所述阳极工件以预设角速度绕其中心旋转，同时，阴极工具以特定速度沿所述阴极工具与所述阳极工件的连心线方向进给，在电解液作
用下阳极工件表面的材料被溶解、去除；
[0026]在旋转阳极工件表面材料的同时，利用霍尔传感器对不同时刻的阳极工件与阴极工具之间的整体加工间隙的多路电流信号进行采集；
[0027]根据采集到的多路电流信号确定加工间隙的间隙值；所述间隙值包括：所述阳极工件旋转一圈过程中所述阳极工件的表面的不同点所对应的加工间隙的间隙值，所述阳极工件在不同旋转圈数下其表面同一点所对应的加工间隙的间隙值，以及所述阳极工件在旋转脉动态电解加工过程中纵向加工间隙分布的间隙值；
[0028][0029]其中，Δ
h
为间隙值，U是加工电压，κ是溶液电导率，S
h
是导电薄片组合结构不同高度位置对应的加工间隙处的表面积，I
h
是霍尔传感器检测流过的不同高度位置的加工电流信号。
[0030]所述间隙值包括：所述阳极工件旋转一圈过程中所述阳极工件的表面的不同点所对应的加工间隙的间隙值，所述阳极工件在不同旋转圈数下其表面同一点所对应的加工间隙的间隙值，以及所述阳极工件在旋转脉动态电解加工过程中纵向加工间隙分布的间隙值。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，其特征在于，包括：阳极工件、阴极工具、电解加工夹具、采集系统和控制系统；所述阳极工件和所述阴极工具设置在所述电解加工夹具中，且所述阳极工件和所述阴极工具间形成加工间隙；所述采集系统分别与所述阴极工具和所述控制系统电连接；所述采集系统用于采集所述阴极工具中的多路电流信号；所述阴极工具中的多路电流信号即为纵向分布的最小电解加工间隙处的电流信号；所述控制系统根据所述采集系统采集到的电流信号实时确定整体加工间隙的间隙值。2.根据权利要求1所述的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，其特征在于，所述阴极工具包括：纵向第一电绝缘片、纵向第二电绝缘片、导电薄片组合结构和阴极基板；所述纵向第一电绝缘片和所述纵向第二电绝缘片以所述导电薄片组合结构为中心对称设置；所述电绝缘片贴合设置在所述阴极基板上；所述导电薄片组合结构贴合设置在所述纵向第一电绝缘片和所述纵向第二电绝缘片之间；所述导电薄片组合结构与所述采集系统采用多路电连接；所述导电薄片组合结构中的导电薄片为条状结构。3.根据权利要求2所述的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，其特征在于，所述导电薄片组合结构由导电薄片和电绝缘片交替叠加组成；所述导电薄片沿高度方向由上下端至中间的厚度呈增大趋势，即上下端导电薄片的厚度值最小，中间导电薄片的厚度值最大；所述导电薄片组合结构中的导电薄片和电绝缘片在高度和宽度方向的厚度均小于等于1mm。4.根据权利要求1所述的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，其特征在于，所述采集系统包括霍尔传感器和数据采集卡；所述霍尔传感器分别与所述数据采集卡和所述阴极工具电连接；所述霍尔传感器用于获取所述阴极工具中导电薄片组合结构的多路电流信号；所述数据采集卡用于将所述霍尔传感器获取的多路电流信号传输给所述控制系统。5.根据权利要求4所述的旋转脉动态整体电解加工间隙在线检测装置，其特征在于，所述霍尔传感器的采样频率大于所述阳极工件的转速。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王登勇，朱增伟，崔国威，朱荻，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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