一種實時測量陰極磨損量的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實時測量陰極磨損量的裝置及方法，屬于特種加工機床附件領域。本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其主要由萬向測量標準塊、定心滑塊、頂簧、主體框架、拉簧、定位塊、快換接頭、氣管、底座、航空插頭和檢測系統(tǒng)等部件構(gòu)成，值得說明的是本發(fā)明還公開了一種實時測量陰極磨損量的方法，采用該方法可分別測得加工過程中的實時坐標值與加工前的標準坐標值，并將實時坐標值與標準坐標值相比較，即可得出陰極在半徑和高度方向的磨損量。本發(fā)明不僅能適應有電解液及鹽氣腐蝕的加工環(huán)境，不因使用環(huán)境惡劣而損壞，確保有正常的使用壽命，而且可實時測量出加工中陰極磨損量，以便能及時進行磨損補償。
【專利說明】一種實時測量陰極磨損量的裝置及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量陰極磨損量的裝置及其工作方法，更具體地說，涉及一種實時測量陰極磨損量的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在先進制造技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，要解決各種難切削材料、特殊復雜型面、超精密零件的加工問題，僅靠傳統(tǒng)的切削加工方法很難實現(xiàn)，有些根本無法實現(xiàn)。在迫切的生產(chǎn)需求下，人們通過各種渠道，借助于多種能量形式，不斷研究和探索新的加工方法，特種加工技術(shù)就是在這種環(huán)境和條件下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。目前，特種加工機床已經(jīng)成為制造領域不可缺少的重要組成部分，在難切削材料、復雜型精密零件、低剛度零件、磨具加工、快速原型制造以及大規(guī)模集成電路等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。數(shù)控電解機械復合加工機床就是特種加工機床中的典型代表。
[0003]數(shù)控電解機械復合加工機床通過控制復合陰極和工件陽極的相對運動，可以加工各種復雜的型腔和型面。通過更換不同的復合陰極和調(diào)節(jié)不同的加工參數(shù)，可以在同一臺機床上通過鉆孔、銑削、切割、磨削和拋光等加工方式對同一個零件完成粗加工、精加工和表面光整加工，消除了工件重復安裝所帶來的安裝誤差，加工效率較傳統(tǒng)加工有了極大的提高。但由于該機床的特殊構(gòu)造以及惡劣的加工環(huán)境(加工中使用的電解液由氯化鈉和硝酸鈉配制而成，具有極強的腐蝕性，且加工過程中產(chǎn)生大量的鹽氣聚集在機床防護內(nèi))，市場上還沒有能與之相配套的在線測量陰極磨損量的裝置，加工過程中不能實時測量直接影響了機床的加工效率，進而影響了數(shù)控電解機械復合加工機床在市場的推廣與發(fā)展。針對這種情況，發(fā)明了一種適應數(shù)控電解機械復合加工機床特殊構(gòu)造及惡劣加工環(huán)境的在線測量陰極磨損量的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)控電解機械復合加工機床不能實時測量加工中陰極磨損量的不足，提供了一種實時測量陰極磨損量的裝置及方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不僅能實時測量加工中陰極磨損量，以便能及時進行磨損補償，而且該裝置能適應有電解液及鹽氣腐蝕的加工環(huán)境，不因使用環(huán)境惡劣而損壞，確保了有正常的使用壽命。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置，包括萬向測量標準塊、主體框架、拉簧、底座和檢測系統(tǒng)，所述的主體框架的結(jié)構(gòu)形狀為內(nèi)部開設有圓柱形階梯通孔的圓柱體，該圓柱形階梯通孔的上端孔徑小于圓柱形階梯通孔的下端孔徑；所述的主體框架內(nèi)設置有與上述圓柱形階梯通孔相配合的定心滑塊；所述的萬向測量標準塊包括基準部和連接部；所述的基準部的結(jié)構(gòu)形狀為圓柱體；所述的連接部穿過上述的定心滑塊后通過拉簧與底座相連，該連接部與定心滑塊采用半球面配合方式連接；所述的底座固定安裝在主體框架的底部；所述的底座與上述的定心滑塊之間設有頂簧；所述的檢測系統(tǒng)通過設于主體框架一側(cè)的航空插頭與上述的拉簧相連。
[0009]更進一步地，還包括快換接頭和氣管，所述的氣管通過快換接頭與底座上開設的第一通氣孔相連；所述的第一通氣孔的內(nèi)部設有第二通氣孔，該第二通氣孔與上述的圓柱形階梯通孔相通；所述的定心滑塊上設有第三通氣孔。
[0010]更進一步地，所述的檢測系統(tǒng)包括內(nèi)部設有集成控制系統(tǒng)的控制盒和電源，所述的控制盒上設有檢測電極、負極、控制信號輸出口和電源輸入口，所述的檢測電極與電線的一端相連，該電線的另一端通過航空插頭與拉簧相連；所述的負極與機床主軸上的陰極電連接；所述的控制信號輸出口與機床控制機構(gòu)電連接；所述的電源輸入口與電源電連接。
[0011]更進一步地，所述的底座的底部設置有定位塊。
[0012]更進一步地，所述的主體框架與底座之間采用定位緊固螺絲固定；所述的定位塊與底座之間采用緊固螺絲固定；所述的拉簧與底座之間采用拉緊螺絲固定。
[0013]更進一步地，所述的主體框架、定心滑塊、底座和萬向測量標準塊均采用00Cr27Ni31Mo4Cu奧氏體不銹鋼制成。
[0014]本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的方法，其步驟為:
[0015](I)定位:將權(quán)利要求1至6中任意一項所述的裝置定位于機床的工作臺上；
[0016](2)編程:在集成控制系統(tǒng)中寫入一段專門針對測量時陰極的運動軌跡而編制的程序；
[0017](3)設置系統(tǒng)零點:找出位于萬向測量標準塊中基準部上表面的圓心，此圓心的坐標值設置為集成控制系統(tǒng)中程序的零點位置；
[0018](4)測量標準坐標值:在機床加工前，通過步驟(2)中編制的程序，控制陰極觸碰萬向測量標準塊中基準部的側(cè)表面，記錄下陰極在該點的坐標值，該坐標即為陰極在半徑方向的標準坐標值；結(jié)束上述的測量后，陰極暫停一個指定的時間后，程序自動往下執(zhí)行，控制陰極觸碰萬向測量標準塊中基準部的上表面，記錄下陰極在該點的坐標值，該坐標即為陰極在高度方向的標準坐標值；
[0019](5)測量實時坐標值:步驟(4)結(jié)束后，機床開始加工，在加工過程中，采用與步驟
(4)相同的方法測量并記錄下陰極在半徑和高度方向的實時坐標值；
[0020](6)計算磨損量:最后將加工過程中測量的實時坐標值與加工前測量的標準坐標值相比較，即可計算出陰極在半徑和高度方向的磨損量，進而能及時進行陰極磨損補償。
[0021]更進一步地，步驟(I)所述的定位是通過定位塊定位于機床的工作臺上，同時配合T型螺桿及螺母壓緊。
[0022]更進一步地，步驟(3)所述的萬向測量標準塊中基準部上表面的圓心采用千分表找出。
[0023]更進一步地，步驟(4)中所述的標準坐標值的具體測量方法為:控制機床主軸上的陰極在X或者Y的任一方向朝著萬向測量標準塊的圓心勻速運動，當陰極觸及萬向測量標準塊中基準部的側(cè)表面時，控制盒產(chǎn)生一信號即檢測電極處的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，并通過控制信號輸出口將信號發(fā)送至機床控制機構(gòu)使機床停止運動，記錄下此時的坐標值，該坐標值為陰極在半徑方向的標準坐標值；結(jié)束上述的測量后，陰極暫停一個指定的時間后，程序自動往下執(zhí)行，控制陰極快速移至萬向測量標準塊的圓心上方，向著Z-方向勻速運動，當陰極觸及萬向測量標準塊中基準部的上表面時，控制盒產(chǎn)生一信號即檢測電極處的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，并通過控制信號輸出口將信號發(fā)送至機床控制機構(gòu)使機床停止運動，記錄下此時的坐標值，該坐標值為陰極在高度方向的標準坐標值。
[0024]3.有益效果
[0025]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0026](I)本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其萬向測量標準塊穿過定心滑塊后通過拉簧與底座相連，該萬向測量標準塊與定心滑塊采用半球面配合方式連接，可保證萬向測量標準塊任意方向的自由擺動，并在陰極從任意方向觸及萬向測量標準塊后上述結(jié)構(gòu)起緩沖作用之后能立即回復Z方向的垂直；
[0027](2)本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其主體框架、定心滑塊、底座和萬向測量標準塊均采用00Cr27Ni31Mo4Cu奧氏體不銹鋼制成，耐酸耐堿耐腐蝕，可保證該裝置不被電解液及鹽氣腐蝕；
[0028](3)本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的工作方法，其通過氣管從外部引入壓縮空氣至該裝置內(nèi)部，并自下而上吹出，使該裝置內(nèi)外形成一個壓力差，從而阻止了外部電解液及鹽氣進入內(nèi)部，保證了該裝置內(nèi)部始終干燥無腐蝕，使該裝置能夠長期正常使用；
[0029](4)本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的工作方法，其最后將加工過程中測量的實時坐標值與加工前測量的標準坐標值相比較，即可計算出陰極在半徑和高度方向的磨損量，進而能及時進行陰極磨損補償。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置的連接關系圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置的主視圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置的仰視圖；
[0033]圖4為本發(fā)明中壓縮氣體的走向圖；
[0034]圖5為本發(fā)明中I處的局部示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明中II處的局部示意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明中III處的局部示意圖。
[0037]示意圖中的標號說明:1、萬向測量標準塊；2、主體框架；3、定心滑塊；4、頂簧；5、拉簧；6、定位塊；7、控制盒；8、航空插頭；9、快換接頭；10、拉緊螺絲；11、緊固螺絲；12、定位緊固螺絲；13、氣管；14、底座；15、第一通氣孔；16、第二通氣孔；17、第三通氣孔；18、控制信號輸出口 ； 19、電源輸入口 ；20、負極；21、檢測電極。
【具體實施方式】
[0038]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0039]實施例
[0040]結(jié)合圖1、圖2和圖3，本實施例的一種實時測量陰極磨損量的裝置，包括萬向測量標準塊1、主體框架2、拉簧5、定位塊6、快換接頭9、氣管13、底座14和檢測系統(tǒng)，主體框架2的結(jié)構(gòu)形狀為內(nèi)部開設有圓柱形階梯通孔的圓柱體，該圓柱形階梯通孔的上端孔徑小于圓柱形階梯通孔的下端孔徑；主體框架2內(nèi)設置有與上述圓柱形階梯通孔相配合的定心滑塊3，該定心滑塊3上設有第三通氣孔17 ;萬向測量標準塊I包括基準部和連接部；基準部的結(jié)構(gòu)形狀為圓柱體；連接部穿過上述的定心滑塊3后通過拉簧5與底座14相連，本實施例中拉簧5與底座14之間采用拉緊螺絲10固定(如圖5所示)，該連接部與定心滑塊3采用半球面配合方式連接，可保證萬向測量標準塊I任意方向的自由擺動，并在陰極從任意方向觸及萬向測量標準塊I后上述結(jié)構(gòu)起緩沖作用之后能立即回復Z方向的垂直；底座14固定安裝在主體框架2的底部，本實施例中主體框架2與底座14之間采用定位緊固螺絲12固定(如圖7所示)，且該底座14與上述的定心滑塊3之間設有頂簧4 ;底座14的側(cè)面設有第一通氣孔15，該第一通氣孔15通過快換接頭9與氣管13相連；第一通氣孔15的內(nèi)部設有第二通氣孔16，該第二通氣孔16與上述的圓柱形階梯通孔相通；定位塊6固定安裝于底座14的底部,本實施例中定位塊6與底座14之間采用緊固螺絲11固定(如圖6所示)；檢測系統(tǒng)通過設于主體框架2 —側(cè)的航空插頭8與上述的拉簧5相連，其中檢測系統(tǒng)包括內(nèi)部設有集成控制系統(tǒng)的控制盒7和電源，控制盒7上設有檢測電極21、負極20、控制信號輸出口 18和電源輸入口 19，檢測電極21與電線的一端相連，該電線的另一端通過航空插頭8與拉簧5相連；負極20與機床主軸上的陰極電連接；控制信號輸出口 18與機床控制機構(gòu)電連接；電源輸入口 19與電源電連接，另外為了耐酸耐堿耐腐蝕，保證該裝置不被電解液及鹽氣腐蝕，主體框架2、定心滑塊3、底座14和萬向測量標準塊I均采用00Cr27Ni31Mo4Cu奧氏體不銹鋼2制成；另外為了阻止外部電解液及鹽氣進入內(nèi)部，保證了該裝置內(nèi)部始終干燥無腐蝕，使該裝置能夠長期正常使用，通過氣管13從外部引入壓縮空氣至該裝置內(nèi)部，并自下而上依次經(jīng)過第一通氣孔15、第二通氣孔16后從第三通氣孔17、萬向測量標準塊I與定心滑塊3的接觸縫隙處、主體框架2與定心滑塊3的接觸縫隙處吹出，使該裝置內(nèi)外形成一個壓力差(如圖4所示)。
[0041]本實施例的一種實時測量陰極磨損量的工作方法，其步驟為:
[0042](I)定位:通過定位塊6定位，同時配合T型螺桿及螺母壓緊，將上述的裝置安裝在機床的工作臺上，值得注意的是上述的裝置與工作臺絕緣；
[0043](2)編程:在集成控制系統(tǒng)中寫入一段專門針對測量時陰極的運動軌跡而編制的程序；
[0044](3)設置系統(tǒng)零點:采用千分表找出位于萬向測量標準塊I中基準部上表面的圓心，此中心的坐標值設置為集成控制系統(tǒng)中程序的零點位置；
[0045](4)測量標準坐標值:在機床加工前，通過步驟(2)中編制的程序，控制機床主軸上的陰極在X或者Y的任一方向朝著萬向測量標準塊I的圓心勻速運動，當陰極觸及萬向測量標準塊I中基準部的側(cè)表面時，控制盒7產(chǎn)生一信號即檢測電極21處的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，并通過控制信號輸出口 18將信號發(fā)送至機床控制機構(gòu)使機床停止運動，記錄下此時的坐標值，該坐標值為陰極在半徑方向的標準坐標值；結(jié)束上述的測量后，陰極暫停一個指定的時間后，程序自動往下執(zhí)行，控制陰極快速移至萬向測量標準塊I的圓心上方，向著Z-方向勻速運動，當陰極觸及萬向測量標準塊I中基準部的上表面時，控制盒7產(chǎn)生一信號即信號為檢測電極21處的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑⑼ㄟ^控制信號輸出口18將信號發(fā)送至機床控制機構(gòu)使機床停止運動，記錄下此時的坐標值，該坐標值為陰極在高度方向的標準坐標值；[0046](5 )測量實時坐標值:步驟(4)結(jié)束后，步驟(4)結(jié)束后，機床開始加工，在加工過程中，采用與步驟(4)相同的方法測量并記錄下陰極在半徑和高度方向的實時坐標值；
[0047](6)計算磨損量:最后將加工過程中測量的實時坐標值與加工前測量的標準坐標值相比較，即可計算出陰極在半徑和高度方向的磨損量，進而能及時進行陰極磨損補償。
[0048]本發(fā)明的一種實時測量陰極磨損量的裝置及方法，不僅該裝置能適應有電解液及鹽氣腐蝕的加工環(huán)境，不因使用環(huán)境惡劣而損壞，確保了有正常的使用壽命，而且通過該方法可實時測量出加工中陰極磨損量，以便能及時進行磨損補償。
[0049]以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實時測量陰極磨損量的裝置，其特征在于:包括萬向測量標準塊(I)、主體框架(2 )、拉簧(5 )、底座(14 )和檢測系統(tǒng)，所述的主體框架(2 )的結(jié)構(gòu)形狀為內(nèi)部開設有圓柱形階梯通孔的圓柱體，該圓柱形階梯通孔的上端孔徑小于圓柱形階梯通孔的下端孔徑；所述的主體框架(2)內(nèi)設置有與上述圓柱形階梯通孔相配合的定心滑塊(3);所述的萬向測量標準塊(I)包括基準部和連接部；所述的基準部的結(jié)構(gòu)形狀為圓柱體；所述的連接部穿過上述的定心滑塊(3)后通過拉簧(5)與底座(14)相連，該連接部與定心滑塊(3)采用半球面配合方式連接；所述的底座(14)固定安裝在主體框架(2)的底部；所述的底座(14)與上述的定心滑塊(3)之間設有頂簧(4);所述的檢測系統(tǒng)通過設于主體框架(2) —側(cè)的航空插頭(8)與上述的拉簧(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其特征在于:還包括快換接頭(9)和氣管(13)，所述的氣管(13)通過快換接頭(9)與底座(14)上開設的第一通氣孔(15)相連；所述的第一通氣孔(15)的內(nèi)部設有第二通氣孔(16)，該第二通氣孔(16)與上述的圓柱形階梯通孔相通；所述的定心滑塊(3)上設有第三通氣孔(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其特征在于:所述的檢測系統(tǒng)包括內(nèi)部設有集成控制系統(tǒng)的控制盒(7)和電源，所述的控制盒(7)上設有檢測電極(21)、負極(20)、控制信號輸出口( 18)和電源輸入口( 19)，所述的檢測電極(21)與電線的一端相連，該電線的另一端通過航空插頭(8)與拉簧(5)相連；所述的負極(20)與機床主軸上的陰極電連接；所述的控制信號輸出口(18)與機床控制機構(gòu)電連接；所述的電源輸入口(19)與電源電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其特征在于:所述的底座(14)的底部設置有定位塊(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其特征在于:所述的主體框架(2)與底座(14)之間采用定位緊固螺絲(12)固定；所述的定位塊(6)與底座(14)之間采用緊固螺絲(11)固定；所述的拉簧(5)與底座(14)之間采用拉緊螺絲(10)固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實時測量陰極磨損量的裝置，其特征在于:所述的主體框架(2)、定心滑塊(3)、底座(14)和萬向測量標準塊(I)均采用00Cr27Ni31Mo4Cu奧氏體不銹鋼(2)制成。
7.一種實時測量陰極磨損量的方法，其步驟為: (O定位:將權(quán)利要求1至6中任意一項所述的裝置定位于機床的工作臺上； (2)編程:在集成控制系統(tǒng)中寫入一段專門針對測量時陰極的運動軌跡而編制的程序; (3)設置系統(tǒng)零點:找出位于萬向測量標準塊(I)中基準部上表面的圓心，此圓心的坐標值設置為集成控制系統(tǒng)中程序的零點位置； (4)測量標準坐標值:在機床加工前，通過步驟(2)中編制的程序，控制陰極觸碰萬向測量標準塊(I)中基準部的側(cè)表面，記錄下陰極在該點的坐標值，該坐標即為陰極在半徑方向的標準坐標值；結(jié)束上述的測量后，陰極暫停一個指定的時間后，程序自動往下執(zhí)行，控制陰極觸碰萬向測量標準塊(I)中基準部的上表面，記錄下陰極在該點的坐標值，該坐標即為陰極在高度方向的標準坐標值； (5)測量實時坐標值:步驟(4)結(jié)束后，機床開始加工，在加工過程中，采用與步驟(4)相同的方法測量并記錄下陰極在半徑和高度方向的實時坐標值； (6)計算磨損量:最后將加工過程中測量的實時坐標值與加工前測量的標準坐標值相比較，即可計算出陰極在半徑和高度方向的磨損量，進而能及時進行陰極磨損補償。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實時測量陰極磨損量的方法，其特征在于:步驟(1)所述的定位是通過定位塊(6)定位于機床的工作臺上，同時配合T型螺桿及螺母壓緊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種實時測量陰極磨損量的方法，其特征在于:步驟(3)所述的萬向測量標準塊(I)中基準部上表面的圓心采用千分表找出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種實時測量陰極磨損量的方法，其特征在于:步驟(4)中所述的標準坐標值的具體測量方法為:控制機床主軸上的陰極在X或者Y的任一方向朝著萬向測量標準塊(I)的圓心勻速運動，當陰極觸及萬向測量標準塊(I)中基準部的側(cè)表面時，控制盒(7)產(chǎn)生一信號即檢測電極(21)處的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，并通過控制信號輸出口(18)將信號發(fā)送至機床控制機構(gòu)使機床停止運動，記錄下此時的坐標值，該坐標值為陰極在半徑方向的標準坐標值；結(jié)束上述的測量后，陰極暫停一個指定的時間后，程序自動往下執(zhí)行，控制陰極快速移至萬向測量標準塊(I)的圓心上方，向著Z-方向勻速運動，當陰極觸及萬向測量標準塊(I)中基準部的上表面時，控制盒(7)產(chǎn)生一信號即檢測電極(21)處的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑⑼ㄟ^控制信號輸出口(18)將信號發(fā)送至機床控制機構(gòu)使機床停止運動，記錄下此時的坐標值，該坐標值為陰極在高度方向的標準坐標值。
【文檔編號】B23Q17/00GK103543693SQ201310530824
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】夏任波, 劉春節(jié), 黃亮, 干為民, 王磊, 鄒曉萍 申請人:常州工學院