CN104439575B - 电解加工控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解加工控制系统，其包括控制器、驱动件、阵列电极模块、电解液供给系统、分流电路、侦测电路及电源模块。驱动件与控制器电性连接。阵列电极模块装设于驱动件上。分流电路与电源模块电性连接以将总电流分流为多个单独工作的电流。侦测电路与分流电路及控制器电性连接。阵列电极模块包括阵列管电极和印刷电路板，印刷电路板与侦测电路电性连接。阵列管电极包括阵列排布的多个管电极，每个管电极与印刷电路板电性连接。每个单独工作的电流经由印刷电路板加载至相应的管电极上。侦测电路侦测每个单独工作的电流并将侦测结果反馈至控制器。本发明还提供上述电解加工控系统采用的控制方法。

Description

电解加工控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电解加工控制系统及其控制方法，特别是涉及一种阵列管电极电解加工控制系统及其控制方法。
背景技术
管电极电解加工（Shaped tube electrochemical drilling，简称STED）进行时，电解液从工具阴极即中空金属管（圆管或异型管）中高速流出，充满整个加工间隙。工具阴极进给，工件阳极在电化学反应作用下溶解并逐渐形成与金属管截面一致的孔形，同时电解液将电解产物带出加工区。
工业生产中，一般采用阵列管电极于工件上电解加工形成多个深小孔结构。然而，由于不同管电极间加工条件的差异（如电解液流量分配不均，工件上存在异物），易出现电极短路现象。现有单一管电极加工中一般通过侦测加工电压（或电流）并将侦测值与预定阀值进行比较，确认无短路风险后再进行进给阴极进行加工。然而，采用阵列管电极加工时，单个管电极短路造成的电压（电流）差异对整体阵列电极的加工电压（电流）产生的变化不显著，从而无法侦测出单个管电极短路现象。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种可侦测单个管电极短路现象的电解加工控制系统及其控制方法。
一种电解加工控制系统，用于电解加工工件阳极，其包括控制器、驱动件、阵列电极模块、电解液供给系统及电源模块，该驱动件与该控制器电性连接，该阵列电极模块装设于该驱动件上。该电解加工控制系统还包括分流电路及侦测电路，该分流电路与该电源模块电性连接以将总电流分流为多个单独工作的电流，该侦测电路与该分流电路及该控制器电性连接，该阵列电极模块包括阵列管电极和印刷电路板，该印刷电路板与该侦测电路电性连接，该阵列管电极包括阵列排布的多个管电极，每个管电极与该印刷电路板电性连接，每个单独工作的电流经由该印刷电路板加载至相应的管电极上，侦测电路侦测每个单独工作的电流并将侦测结果反馈至该控制器，当侦测结果出现异常时，控制器控制驱动件驱动阵列管电极远离工件阳极。
一种电解加工控制方法，其包括以下步骤：开始，控制器设置初始加工间隙，安装工件阳极于电解槽中并使其与电源模块电性连接；该控制器控制驱动件驱动阵列管电极定位于该初始加工间隙中；启动电源模块及抽液泵，工作电压依次经分流电路、侦测电路、印刷电路板后加载于相应的管电极上；该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极于加工间隙中加工该工件阳极；侦测电路侦测每个管电极的加工状态，并反馈侦测结果至该控制器，当该侦测结果正常时，该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极继续朝向该工件阳极进给，当侦测结果异常时，该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极先远离该工件阳极；加工完成后，该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极远离该工件阳极至预定位置。
本发明的电解加工控制系统通过分流模块将总工作电压（电流）分流至每个管电极，从而使控制器可通过侦测电路侦测每个管电极的工作状态，进而控制驱动件作出相应动作，从而避免阵列管电极与工件阳极间发生短路。
附图说明
图1是本发明电解加工控制系统的功能模块图。
图2是本发明阵列电极模块的立体示意图。
图3是图2所示阵列电极模块的剖视图。
图4是图2所示阵列电极模块的局部示意图。
图5是本发明电解加工控制方法的流程图。
主要元件符号说明
电解加工控制系统 100
工件阳极 300
绝缘层 400
电解液供给系统 500
控制器 10
驱动件 20
阵列电极模块 30
电极夹具 32
本体 321
开口 3211、42
注液口 3213
盖板 323
固定孔 3231
第一焊锡层 325
阵列管电极 34
管电极 342
印刷电路板 35
固接孔 352
第二焊锡层 354
导线 355
软性电路板 37
电解槽 40
电解液箱 50
抽液泵 60
电源模块 70
分流模块 80
分流电路 84
侦测电路 86
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的电解加工控制系统100包括控制器10、驱动件20、阵列电极模块30、电解液供给系统500、电源模块70及分流模块80。该电解加工控制系统100在电解加工定位于电解槽40中的工件阳极300时可避免电极短路现象。
驱动件20与控制器10电性连接，以接收控制器10发出的指令。本实施方式中，控制器10为电脑控制设备。
分流模块80包括分流电路84及侦测电路86。分流电路84与电源模块70电性连接，用于将总电压（电流）分流为多个独立工作的电压（电流），供应到阵列电极模块30中。侦测电路86与分流电路84、控制器10及阵列电极模块30电性连接，用于侦测分流电路84分流加载至阵列电极模块30的各个独立工作的电压（电流），并将侦测结果反馈至控制器10。控制器10分析比对该侦测结果，并作出相应控制动作。
请一并参阅图2至图4，阵列电极模块30固定装设于驱动件20上。阵列电极模块30包括电极夹具32、阵列管电极34、印刷电路板35及软性电路板37。电极夹具32固定装设于驱动件20的驱动端上，其包括本体321及盖板323。本体321为一具有开口3211的矩形槽，其侧壁上凸伸形成有注液口3213。盖板323封盖开口3211。盖板323上贯通开设有多个阵列排布的固定孔3231，每个固定孔3231周缘涂布形成有第一焊锡层325。
印刷电路板35固定装设于盖板323背离本体321的一侧，其上贯通开设有多个阵列排布的固接孔352，且每一固接孔352的位置与相应固定孔3231的位置相对应。每一固接孔352的周缘涂布形成有第二焊锡层354，并印刷形成有一与软性电路板37电性连接的导线355。每一固接孔352外的导线355相互绝缘。软性电路板37与侦测电路86电性连接。分流电路84分流出的独立电压（电流）依次经侦测电路86及软性电路板37加载至印刷电路板35的每一导线355上。
可以理解，软性电路板37可省略，也就是说，侦测电路86直接与印刷电路板35上的每一导线355电性连接。当然也不限于以上两种实施方式，只要实现阵列管电极34相互绝缘的与侦测电路86电性连接，以便侦测电路86侦测每个管电极34是否与工件阳极300发生短路。
阵列管电极34包括多个阵列排布的管电极342。每个管电极342依次插入固接孔352及固定孔3231中，并部分收容于本体321中，且与相应固接孔352周缘的导线355电性连接，从而使分流电路84分流出的各个独立电压（电流）加载至相应的管电极342上。本实施方式中，利用UV固化方式或热固化方式使第一焊锡层325及第二焊锡层354融化从而将每个管电极342固定于盖板323及印刷电路板35上。可以理解，还可利用管电极342与固接孔352及固定孔3231过盈配合从而使每个管电极342固定于电极夹具32及印刷电路板35上。
电解液供给系统500包括电解槽40、电解液箱50及抽液泵60。电解槽40为一具有开口42的矩形槽，其开口42朝向阵列管电极34。电解槽40用于收集电解液（图未示）。电解液箱50用于储存电解液，且与电解槽40相连通以将电解槽40中的电解液回收至电解液箱50中。抽液泵60与电解液箱50及注液口3213相连通，用于抽取电解液箱50中的电解液并传输至电极夹具32中。
可以理解，为避免阵列管电极34发生腐蚀，可于每个管电极342的外侧壁上涂布一层绝缘层400。为避免盖板323及印刷电路板35发生腐蚀，也可于盖板323及印刷电路板35外表面上涂布一层绝缘层400。
请一并参阅图5，该电解加工控制系统100的控制方法包括：
S1：控制器10设置初始加工间隙，将工件阳极300安装在电解槽40中并与电源模块70电性连接；
S2：控制器10控制驱动件20驱动阵列管电极34朝向工件阳极300进给，并定位阵列管电极34位于初始加工间隙中；
S3：启动电源模块70及抽液泵60，电源模块70提供电压至分流电路84，并将分流后的各个独立工作电压（电流）依次经侦测电路86、软性电路板37及印刷电路板35传输至每个管电极342，且电源模块70提供相应电压（电流）至工件阳极300，抽液泵60将电解液输送至电极夹具32中；
S4：控制器10控制驱动件20驱动阵列管电极34于加工间隙中加工工件阳极300；
S5：侦测电路86侦测加工是否正常，并将侦测结果反馈给控制器10。若加工正常，则控制器10控制驱动件20驱动阵列管电极34继续朝向工件阳极300进给；若加工异常，则控制器10控制驱动件20驱动阵列管电极34远离工件阳极300以避免电极短路；
S6：加工完成后，控制器10控制驱动件20驱动阵列管电极34远离工件阳极300至预定位置。
本实施方式中，侦测电路86与分流电路84及控制器10电性连接，可侦测分流至每个管电极342的电压（电流）并将侦测结果反馈至控制器10，当侦测信号发生异常时，控制器10控制驱动件20带动阵列管电极34远离工件阳极300，从而避免阵列管电极34与工件阳极300间发生短路。
本发明的电解加工控制系统100通过分流模块80将总工作电压（电流）分流至每个管电极342，从而使控制器10可通过侦测电路86侦测每个管电极342的工作状态，进而控制驱动件20作出相应动作，从而避免阵列管电极34与工件阳极300间发生短路。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电解加工控制系统，用于电解加工工件阳极，其包括控制器、驱动件、阵列电极模块、电解液供给系统及电源模块，该驱动件与该控制器电性连接，该阵列电极模块装设于该驱动件上，其特征在于：该电解加工控制系统还包括分流电路及侦测电路，该分流电路与该电源模块电性连接以将总电流分流为多个单独工作的电流，该侦测电路与该分流电路及该控制器电性连接，该阵列电极模块包括阵列管电极和印刷电路板，该印刷电路板与该侦测电路电性连接，该阵列管电极包括阵列排布的多个管电极，每个管电极与该印刷电路板电性连接，每个单独工作的电流经由该印刷电路板加载至相应的管电极上，侦测电路侦测每个单独工作的电流并将侦测结果反馈至该控制器，当侦测结果出现异常时，控制器控制驱动件驱动阵列管电极远离工件阳极。
2.如权利要求1所述的电解加工控制系统，其特征在于：该电解液供给系统包括电解槽、储存有电解液的电解液箱、抽液泵，该抽液泵与该电解液箱及电极夹具相连通以将电解液传输至电极夹具中，该电解液箱与该电解槽相连通以回收电解液。
3.如权利要求1所述的电解加工控制系统，其特征在于：该阵列电极模块还包括电极夹具，该印刷电路板装设于该电极夹具上，该多个管电极穿过该印刷电路板并部分收容于该电极夹具中。
4.如权利要求3所述的电解加工控制系统，其特征在于：该电极夹具包括本体及盖板，该本体为一具有开口的矩形槽，其侧壁上形成有注液口，抽液泵通过该注液口与该电极夹具相连通，该盖板封盖该开口。
5.如权利要求4所述的电解加工控制系统，其特征在于：该盖板上贯通开设有多个固定孔，每个管电极插入相应的固定孔中并与该本体相连通，每个固定孔周缘涂布形成有第一焊锡层，加热熔融该第一焊锡层使每个管电极固设于该盖板上。
6.如权利要求1所述的电解加工控制系统，其特征在于：该印刷电路板上贯通开设有多个固接孔，每个管电极穿过相应的固接孔，每个固接孔周缘涂布形成有第二焊锡层，加热熔融该第二焊锡层使每个管电极固设于该印刷电路板上。
7.如权利要求6所述的电解加工控制系统，其特征在于：每个固接孔周缘印刷形成有与相应管电极电性连接的导线，该阵列电极模块还包括软性电路板，该软性电路板用于电性连接每个固接孔周缘的该导线与该侦测电路，以使该侦测电路能够单独侦测每个管电极。
8.如权利要求1所述的电解加工控制系统，其特征在于：每个管电极的外侧壁上涂布形成有绝缘层，以防止管电极发生腐蚀。
9.一种电解加工控制方法，其包括以下步骤：
控制器设置初始加工间隙，安装工件阳极于电解槽中并使其与电源模块电性连接；
该控制器控制驱动件驱动阵列管电极定位于该初始加工间隙中；
启动电源模块及抽液泵，工作电压依次经分流电路、侦测电路、印刷电路板后加载于相应的管电极上；
该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极于加工间隙中加工该工件阳极；
侦测电路侦测每个管电极的加工状态，并反馈侦测结果至该控制器，当该侦测结果正常时，该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极继续朝向该工件阳极进给，当侦测结果异常时，该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极先远离该工件阳极；
加工完成后，该控制器控制该驱动件驱动该阵列管电极远离该工件阳极至预定位置。
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