电解加工中最小间隙检测方法

M ea suremen t of m in im um mach in ing gap in ECM
SH I Xian2chuan, ZHU D i, XU Hui2yu
( D ept of M ech Eng in, Nan jing Un iversity of Aeronautics and A stronautics, Nan jing 210016, Ch ina)
1 低电压湿对刀测加工间隙原理 采用恒电位法 ,在电化学综合分析仪上测得不锈钢材
料 (1Cr18N i9Ti)在质量分数为 10 %的硝酸钠溶液中的阳 极极化曲线 ,如图 1 所示 。从图中可知 ,当电极电位高于 1. 5V 时 ,通过电极的电流才会显著增加 ;低于 1. 5 V 时 ,几 乎没有电流 。对于其他高温耐热合金 、铁基合金也有类似 现象 。
Δ=
Δ2 A
+ΔB2
.
(3)
最大合成误差
Δ m ax
=
0. 0502 + 0. 1052 = 0. 116 kPa。所以 ,相对误差
δ=Δmax / p = 0. 116 /35 = 0. 33 % ,
(4)
式中 p为气压测量装置满度压力值 。
所以 ,装置测量精度满足 0. 5 %要求 。
4 结束语
0 引 言 电解加工是航空发动机叶片等零部件生产中不可缺少
的优选加工方法 。加工中 ,加工间隙过大 ,会导致加工精度 低 ;加工间隙过小 ,易产生短路烧伤 ,因此 ,维持恒定的小加 工间隙是电解加工首要解决的问题 [1 ] 。
影响加工间隙的因素多达十几个 ,分为电场因素和流 场因素两大类 。然而 ,目前现有的电解机床普遍采用的电 导率法 [2 ]是基于简化电场的平衡间隙近似表达式 ,不但简 化了电场 ,而且 ,没有考虑流场对间隙的影响 ,因此 ,这种间 接测间隙方法不可避免地造成测量误差较大 ,且只能测出 平均间隙 。故国内外对直接测量间隙方法进行了研究 ,如 , 用埋藏在阴极内部的电涡流传感器测量加工间隙方法以及 用超声波测量加工间隙 [3 ] 。由于电涡流法的阴极制造困 难 ,超声法易受温度以及间隙内的气液混合比的影响 ,因 此 ,这 2种方法测量精度也较低 ,难以用于实际加工 。
祝宇虹 (1959 - ) ,男 ,北京人 ,副研究员 ,长期从事仪器仪表和 测量技术研究工作 。
(上接第 70页 ) 试验过程中 ,加工电源始终关闭着 ,只使用了对刀电 源 ,这是为了避免工件被加工而引起工件型面位置变化 ,因 此 ,可以测出湿对刀的重复定位精度 。
采用偏度 、峰度检验法 [4 ]对表 1 数据进行检验 , 可知 表 1中编码器读数服从正态分布 。计算表 1中读数的均值 μ和方差 δ,得 μ = 82. 71,δ= 9. 03。读数落在 (μ - δ,μ +δ) 之间的次数为 140,概率为 0. 70; 读数落在 (μ - 2δ,μ + 2δ) 之间的次数为 188,概率为 0. 94; 读数落在 (μ - 3δ,μ + 3δ) 之间的次数为 200,概率为 1。根据正态分布的特点 , 读数 落在 (μ - 3δ,μ + 3δ)之外的概率几乎为 0。又因为电机每 步对应工具进给量为 0. 078μm, 所以 , 工具与工件的接触 时 ,工具所处的位置为 (μ - 3δ,μ + 3δ) ×0. 078 = ( 82. 71 ± 27. 09) ×0. 078 = ( 6. 45 ±2. 11 ) μm , 即 , 位 置 误 差 约 为
读数
读数
读数
出现次数
出现次数
出现次数
( step )
( step )
( step )
57
1
76
10
91
6
58
1
77
8
92
8
60
3
78
6
93
4
63
4
79
8
94
2
65
1
80
10
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4
66
2
81
6
96
1
67
1
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6
97
2
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3
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1
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11
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1
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2
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8
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1
72
Abstract: Available methods are only for measuring average gap , and their measurement accuracies are low. So a sm ip le method———tool setting one w ith low voltage in electrolyte is p roposed to measure the m inimum gap.
试 [ J ]. 实用测试技术 , 2002, 7 (4) : 21 - 22. [ 2 ] 王先耀. 常用检测参量在汽车故障诊断中的运用 [ J ]. 汽车维
修与保养 , 2004, ( 8) : 30 - 31. [ 3 ] 白 旭. 压阻传感器原理及应用 [ J ]. 仪器仪表用户 , 2004,
2005年 第 24卷 第 5期 传感器技术 (Journal of Transducer Technology)
69
电解加工中最小间隙检测方法 3
史先传 , 朱 荻 , 徐惠宇
(南京航空航天大学 机电学院 ,江苏 南京 210016)
摘 要 : 针对现有间隙检测方法存在精度低 ,且仅能测量平均间隙的缺点 ,提出一种测量最小间隙的简单 方法 ———低电压湿对刀方法 ,介绍了湿对刀方法测最小加工间隙的原理 ,并进行了试验验证 ,试验结果表 明 :测量精度可达 2μm。 关键词 : 电解加工 ; 传感器 ; 间隙检测 中图分类号 : TG662 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 9787 (2005) 05 - 0069 - 02
A /D1。当 2个电极未接触时 ,电极之间导电介质是电解 液 ,由于外加的电压只有 1V ,所以 ,电极之间几乎没有电流 通过 ,霍尔电流传感器 1的输出为很小的失调电压 ;当 2个 电极接触瞬间 ,电极之间导电介质由电解液变为金属 ,所 以 ,电流陡增 。当电流陡增时 ,控制卡向驱动器发送停止旋 转命令 ,使电机处于钳制状态 ,工具也同时停止了进给 ,由 运动控制卡读取此时编码器读数 c2 , 由此得出湿对刀过程 中步进电机 转 过 的 步 数 c = | c2 - c1 | , 工 具 对 应 进 给 了 ( 0. 078 c)μm ,此进给量就是上次停止加工时电极间的最小 间隙 。工具 /工件接触的判断依据是电流每步变化率大于 2 mA ,即电机每旋转 5步 ,从电流传感器 1反馈回的电流增 量大于 10mA ,则表示工具 /工件接触或即将接触 ,此时 ,工 具的位置为 s2。 3 试验和结果
图 1 不锈钢在 NaNO 3 溶液中极化曲线 F ig 1 Polar iza tion curve of sta in less steel in NaNO 3 sol 在电解加工间歇中 ,关闭加工电源 ,并保存停止加工 时 ,工具电极所处的位置 s1 ,开启对刀电源 ,对刀电压低于 1 V,并外加在工件和工具上 。对刀电源开启后 ,工具继续 进 给 ,进行湿对刀 , 2个电极未接触前 ,电极之间通过电解
Байду номын сангаас
本文说明了桥式硅压阻器件的工作原理和具体使用方
法 。通过设计实例和校准测试进一步阐明了压阻器件应用
的注意事项和系统设计方法 ,为读者了解和使用桥式硅压
阻器件提供了很好的借鉴经验 。这种器件可以广泛应用到
航空 、航天 、环境保护 、车辆 、体育 、生物医学工程和家用电
器等领域 。
参考文献 : [ 1 ] 侯美丽 , 刘 小洋 , 张 娟 , 等. 发动 机燃烧 室内的 压力测
1
87
8
103
3
73
9
88
16
105
1
74
4
89
7
—
—
75
7
90
5
—
—
(下转第 76页 )
76 传 感 器 技 术 第 24卷
压误差最大为
4.
4
mV
,电信号引起误差为
Δ B
= 0.
105 kPa。
根据以上数据分析 ,装置测量合成误差
收稿日期 : 2004 - 11 - 26 3 基金项目 :航空科学基金资助项目 (04H52055)
70 传 感 器 技 术 第 24卷
液导电 ,由于电极 /溶液界面上的双电层结构阻碍电解反 应 ,所以 ,对刀电路中电流极小 ; 2个电极直接接触后 ,导电 介质为金属 ,对刀电路中电流较大 ,在 2个电极接触瞬间 , 对刀电路中电流会产生陡增 。工具进给过程中 ,检测到电 流陡增时 ,记录下工具电极所处的位置 s2 , 2个位置差的绝 对值 | s1 - s2 |就是停止加工时刻的最小加工间隙 。 2 试验装置
因为断开加工电源时 ,工具所处的位置 s1 可从位置反 馈元件 (编码器 )上准确地获得 , 所以 , 间隙的测量精度主 要由对刀电流陡增时工具停止位置 s2 的精度决定 。
设定一个位置作为每次对刀的起始位置 s1 , 工具从此 位置进给 ,直到工具 /工件接触 , 测得 s2 , 每次测得的 s2 会 有所不同 , s2 的分布决定了湿对刀方法的测量精度 。
湿对刀方法测量最小加工间隙的试验装置如图 2所示 (省略了供液系统 ) ,装置的运动控制器为运动控制卡 N I2 7344,该控制卡采用了双处理器结构 ,可以实现 4轴联动控 制 , 控 制 卡拥 有 3 2位 I /O口 和 4个 模 /数 转 换 输 入 通 道 ;