[发明专利]一种精密电解加工的运行控制方法

说明书

本发明提供一种精密电解加工的运行控制方法，通过对电解液的基本参数进行定义和控制，再对各种加工状态的参数进行计算处理，并精确控制加工电压、脉冲占空比、进给速度，以满足加工间隙对应的电量需求，从而实现稳态电化学反应。本发明提供的精密电解加工运行控制方法对电解加工状态的参数进行计算处理，并精确控制脉冲电源，从而控制加工间隙及其对应的加工电压、电流密度、进给速度，完全解决了加工间隙的自动控制方法，并保持稳定的恒间隙加工，最终实现了不同材料的各种加工精度需求。

技术领域

本发明涉及电解加工领域，特别涉及一种精密电解加工的运行控制方法。

背景技术

精密电解加工是一种以电解原理为基础，基于阳极溶解的减材加工技术，加工时，刀具作为阴极与直流电源的负极连接，工件则作为阳极与电源正极相连。在阴极与工件之间通入电解液、接通电源发生电荷交换，阳极工件被溶解，这样不用接触工件便可对其进行定点加工，精密制造出工件的不同轮廓形状、环形通道、直槽和环形槽、异形孔、型腔、模具等，无需后续加工工序，被电解的工件材料在电解液中沉淀形成金属氢氧化物，通过电解液处理系统进行收集。

相对传统加工和其他优势特种加工技术而言，目前的电解加工的基础理论较为薄弱，工艺技术尚未成熟。现有的电解加工技术未实现金属零件的精密加工，且稳定性不高；从表象来看，主要是“杂散腐蚀”对侧壁面形状的影响以及正面“整平比”不高的原因导致，究其根本原因仍是加工过程未实现稳态电化学反应，阴极的进给速度与反应速度未能达成平衡，加工间隙以及产物的交换速率都处于不稳定状态，从而改变了加工区电场分布，导致各区域的反应速度不一致，甚至荷电离子逸出界面电场区，破坏已加工区域，因而难以提高加工精度和加工稳定性。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明专利目的在于设计了一种精密电解加工的运行控制方法，对电解加工状态的参数进行计算处理，并精确控制脉冲电源，从而控制加工间隙及其对应的加工电压、电流密度、进给速度，完全解决了加工间隙的自动控制方法，并保持稳定的恒间隙加工，最终实现了不同材料的各种加工精度需求。

本发明具体是通过以下技术方案实现的：

一种精密电解加工的运行控制方法，通过对电解液的基本参数进行定义和控制，再对各种加工状态的参数进行计算处理，并精确控制加工电压、脉冲占空比、进给速度，以满足加工间隙对应的电量需求，从而实现稳态电化学反应。具体包括以下内容：

设定电解液的基本参数并由电解液管理系统进行控制，根据电解加工原理和方波脉冲的电学规律建立加工间隙d、幅值电流密度i与加工电压U、电导率K、脉冲占空比D1的关系式：d＝f(U、K、D 1)，i＝f(K、D1)；

定义材料的电化当量ω，建立加工间隙d与材料电化当量ω、电导率K、脉冲占空比D1的关系：d＝f(K、ω、D1)，再得到加工电压U与电导率K、材料电化当量ω、脉冲占空比D1的关系：U＝f (K、ω、D1)；

取一个副频对脉冲进行打包输出，副频对应的占空比为D2，将幅值电流密度定义为i＝1/(Q×D1)，Q为常量，得到主、副频占空比之间的关系D2＝f(K、D1)，从而得到脉冲电源的平均电流密度i_a＝f(K、U、D1、ω)；通过上述所有特征的定义和关联，再将阴极进给速度V定义为：V＝f(Q、i_a)，结合电解液流量控制关系式 m＝L×I_t，L为常量、I_t为即时电流，从而建立了稳态电化学反应，确保加工过程稳定进行。

进一步，本发明所述电解液的基本参数包括电导率、浓度、温度、 PH值。

进一步，本发明所述控制方法应用于2.5D加工模式或3D加工模式，所述2.5D加工模式主要用于加工平面图形沿法向拉伸而成的几何体，所述3D加工模式应用于复杂三维零件加工。