基于电流闭环控制的可控电解珩磨加工方法热收缩管
文章来源：友胜机械网 | 2022-09-07
基于电流闭环控制的可控电解珩磨加工方法
基于电流闭环控制的可控电解珩磨加工方法 2011： 1 前言 可控电解珩磨加工方法,是以计算机实时控制电解珩磨过程中工件表面扫描电解电场强度，从而调控各点的金属去除速度，同时实现高几何精度与高表面质量的精密加工方法。对于向径沿轴向或周向渐变，或沿周向和轴向均变化的异型零件的加工，可控电解珩磨具有比较显著的优越性。工件表面的加工余量及加工误差通过调控可控电解珩磨加工的扫描电解电场强度，使对应点处获得要求的有效电解电量，从而控制金属表面各点的电解去除量。因为可控电解珩磨加工的金属去除规律，是建立在电解电场强度、电解电量等控制加工参数上的，所以能保证金属对应点按照理论要求的电解电量施电，也就是保证金属加工工件上各点所受的电解电流稳定，是提高电解加工精度的关键。 在实际加工过程中，由于电解液的流动及阴极围绕电解加工工件间的不停转动，使电解加工本身构成一个动态加工过程。随着电解加工的进行，电解液的化学成分、电解液的温度、电解液的流动状态也将发生一系列变化。而这一切会引起电解液阻抗特性的变化。同时由于电解加工的进行，阴极与电解工件间的电解间隙也将变大，因此在阴极与电解工件间施以恒定的电压，并不能保证在电解加工过程中得到恒定的电解电流。而电解电流又是决定加工工件电解去除量的决定因素，所以控制电解电流的稳定，是提高电解加工精度的重要一步。2 可控电解珩磨加工基本原理 可控电解珩磨加工，是根据工件轮廓各点的实际误差(含廓形和尺寸误差)有选择地逐点控制去除的。其基本原理如图1所示。其中图a为工件的实际廓面形状；图b为测出的工件廓形及尺寸误差曲线，也就是通过电解加工需对工件表面各点的金属去除量；图c表示按照所建电解加工去除量数学模型，反求出的电解电流分布曲线；图d表示由电解加工时间和电解电流，求出的电解电量分布曲线；图e表示加工后廓面误差曲线。图1 可控电解珩磨基本原理 通过电解加工原理图可以看出，电解加工的重要问题， 就是要求取加工工件上各点的施电电解电流，以及通过微机保证各点的电解加工电流稳定。 可控电解珩磨加工中，电解电场强度的分布直接影响着金属去除量的分布，而电场强度的分布主要受阴极与工件间电解电压U及电解间隙δ影响，此外还与阴极和工件的尺寸及形状参数有关。总之，决定工件金属去除速率的决定性因素是电解电流的大小。控制了金属电解加工的电解电流，利用建立的电解加工金属去除量数学模型，就可以求出金属的电解加工去除量。3 电压开环控制及电解电流的闭环控制 对于可控电解珩磨的施电控制，按照其基本原理的不同可以分为：电压开环控制法和电解电流闭环控制法。3.1 电压开环控制法 电压开环控制法是通过微机控制D/A转换器和可控电源，直接控制电解电压。它可较稳定地维持加工过程中电解液的阻抗特性。根据工件误差分布E(x)对应的电解电压分布U(x)及可控电源的输入输出特性，求出信号的控制电压分布ui(x)，并将ui(x)离散化存入微计算机内存中。加工过程中，微计算机通过位置传感器，实现检测阴极与工件的相对位置x。根据x值查询出对应的ui(x)，通过D/A转换器和可控电源，控制电解电压进行加工。控制部分框图如图2所示。图2 电压开环法控制框图 实际加工中，由于电解液的阻抗特性随电解温度、电解加工时间等加工条件会有一定的变化，有时这种变化甚至达数倍之多，因此用这种方法加工时很难获得要求的电解电量，致使加工精度不太高。优点是比较简单，易实施。3.2 电解电流的闭环控制法 根据工件的误差及余量分布，可以确定出对应的理论要求电解电流I(x)的分布。在电压开环控制的基础上，增加电解电流的监测装置——检流器，微计算机通过A/D转换器实时采集检流器测出的电解电流值Ip(x)。根据Ip(x)与I(x)的差异及电解液的特性，实时调控电解电压，使Ip(x)≈I(x)，实现按要求电量进行施电加工。电解电流的闭环控制如图3所示。采用这种控制方法获得电解电量的精度比较高。由于是闭环系统，对各个环节的响应速度也要求较高。但由于是电解电流的闭环控制，能保证在工件加工的过程中，每一加工周期对工件上的各个点的施电电量恒定，从而提高对工件的电解加工效率和加工精度。图3 电解电流闭环控制框图4 基于电压开环及电