[发明专利]基于加工深度在线监测的恒间隙旋印电解加工方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于加工深度在线监测的恒间隙旋印电解加工方法及系统。该方法包括将待加工工件和工具电极以初始加工间隙装夹在机床上；获取待加工工件的初始的边界位置；同步旋转工具电极和待加工工件，并通入电解液；根据加工参数加工待加工工件；待加工设定时间间隔后，获取待加工工件的加工后的边界位置；根据两次测量的边界位置确定待加工工件的蚀除量；若蚀除量大于或等于设定蚀除量，停止加工；若蚀除量小于设定蚀除量，则确定待加工工件的蚀除速度；重新确定蚀除量，直至待加工工件达到加工尺寸，停止加工。本发明能够解决旋印电解加工过程中加工间隙的不平衡问题，有助于实现旋印电解加工的加工间隙的稳定，提高旋印电解加工的精度。

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，特别是涉及一种基于加工深度在线监测的恒间隙旋印电解加工方法及系统。

背景技术

电解加工是利用电化学反应中的阳极溶解原理，借助成形阴极，在电解液中对阳极金属材料进行溶解去除，将工件按一定形状和尺寸加工成形的一种工艺方法。电解加工由于加工速度快、表面质量好、无宏观切削力、无工具损耗等优点，被广泛应用在航空、航天、军工、兵器等领域，主要用于加工叶片、炮管膛线、型腔、型孔、微结构等方面。电解加工已经成为航空航天制造业中的一种重要技术，主要用于发动机叶片和机匣等的加工中。

电解加工的工件成型精度、表面粗糙度等是评判该工艺的直接指标。从加工工艺角度考虑，在电解加工中，阴阳极之间的加工间隙(极间隙)是影响电解加工精度的核心问题。同时，加工间隙是影响电解加工效率，表面质量的重要因素，也是阴极设计和加工参数选择的重要参考指标。电解加工中阳极工件的成型精度取决于阴阳极之间的电场、加工间隙内的流场、电极极化以及电解液温度等的多场耦合，导致加工过程的检测和控制非常困难。而加工间隙是阳极溶解过程中众多因素的综合影响结果，加工间隙的检测和控制一直是国内外电解加工专家不断探索的影响加工精度的关键问题之一。到目前为止，电解加工中还没有有效的加工间隙在线监测和控制的办法，世界各国都在积极开展这方面的探索。

旋印电解加工是一种利用电化学阳极溶解原理加工具有复杂结构回转体零件的方法，采用具有镂空窗口的回转体作为工具电极，将工件作为阳极，加工时，工件与工具电极以相同的角速度相对旋转，同时工具电极以一定的速度沿工件阳极的径向做进给运动，在电解作用下，阳极工件表面材料不断被溶解，在工具电极表面的窗口结构的滚套作用下，一次加工出具有复杂凹凸结构的零件(申请号201410547093.X)。旋印电解加工对于具有复杂凹凸结构的回转体零件加工具有独特优势，尤其适用于加工航空发动机薄壁机匣零件。由于在旋印电解加工过程中，阴阳极之间的加工间隙通常是由非平衡态达到相对平衡状态，在非平衡态的过程中，加工间隙变化无规律，而在相对平衡状态时，其加工间隙会随着阳极工件直径的减小不断增加，因此在旋印电解加工过程中，其加工间隙的控制更加困难，从而影响零件加工精度。

目前国内外对于电解加工的在线监测和控制也有一定的成果。在专利“一种数控电解加工极间最小间隙检测方法”(申请号201911190290.X)中，在电解加工趋于稳定状态时，停止加工，利用万用表的蜂鸣档接入测量回路，从而检测阴阳极之间相互接触时的阳极进给量，即为此时的平衡间隙，不断调整进给速度，测量出最小间隙。在专利“一种数控电解加工的电极间隙控制方法及装置”(申请号201310542031.5)中，利用霍尔电流传感器检测加工过程中的电流大小，同时通过数控机床的高精度位置控制系统实现电流大小和加工间隙之间的标定，并通过系统进行加工间隙的控制，使得加工间隙维持在一个稳定状态。

上述专利中利用万用表测量进给量来反应加工间隙，其只能停止加工进行检测，不利于加工的进行，在电解加工过程中，停止加工会导致工件加工表面钝化，不利于后续加工，具有局限性；利用霍尔元件测量电流大小来标定加工间隙，从而实现加工间隙的监测和控制，但由于其使用电流大小来表示加工间隙的大小，而在加工过程中电流大小受很多因素的影响，准确性难以衡量，不具有普适性。

发明内容