專利名稱：一種電液束加工穿透監(jiān)測(cè)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電液束加工穿透監(jiān)測(cè)處理方法，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉 片電液束小孔加工過程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)處理，屬于加工監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景電液束加工的小孔無再鑄層、無微裂紋、無熱影響區(qū)，因而在采用 單晶合金材料的高推比航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作葉片的制造中，電液束成為必須 的冷加工小孔工藝技術(shù)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)冷效的提高，葉片表面小孔的分布 密度也進(jìn)一步提高，小孔加工的數(shù)量呈級(jí)數(shù)增加，所以，提高電液束加 工的效率，使之成為高效加工技術(shù)的需求十分迫切。目前，在加工具有 內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)的工件(例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作葉片)的小孔時(shí)，從工藝上 要求在小孔加工穿透時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)訊至控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)發(fā)出換位 加工指令以完成一個(gè)自動(dòng)過程。在電液束加工工件穿透信號(hào)采集技術(shù)上， 據(jù)報(bào)道國外采用高頻發(fā)射的方法獲取，但具體原理以及信號(hào)源并不清楚。 且由于國外采取高度保密封鎖，無法準(zhǔn)確取得技術(shù)途徑。目前我國在加 工過程中還需要人工判斷小孔穿透，加工中的監(jiān)測(cè)和相應(yīng)控制主要采用 人工手動(dòng)刪除進(jìn)給余程來實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)不足及改進(jìn)電液束加工技術(shù)中現(xiàn)有的人工監(jiān)測(cè)控制方式，效率低、失誤率高、 勞動(dòng)強(qiáng)度大，極大地限制了加工效率。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷而提供了一種電液束加工監(jiān) 測(cè)處理方法，其目的是通過對(duì)電液束加工穿透信號(hào)的采集、處理及反饋， 實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的加工監(jiān)測(cè)處理。本發(fā)明技術(shù)方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的該種電液束加工監(jiān)測(cè)處理方法的步驟為(1) 將接觸型液面?zhèn)鞲衅鞴潭ㄔ陔姌O末端斜上方，接觸型液面?zhèn)鞲衅?與電極之間的角度為4(T 50° ;(2) 在工作箱內(nèi)或外安裝數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)加工區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證電極末端始終位于監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)是其必要條件；(3) 加工過程中，以電極進(jìn)入工件時(shí)的返液物理現(xiàn)象為加工監(jiān)測(cè)源， 用接觸型液面?zhèn)鞲衅鞑杉何恍盘?hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后輸出至可編程 控制器，液位信號(hào)消失3秒，作為加工穿透判定條件一；同時(shí)用數(shù)字?jǐn)z 像機(jī)實(shí)時(shí)采集視覺圖像，在圖像處理機(jī)中將當(dāng)時(shí)視覺圖像與相鄰幀圖象 數(shù)值化進(jìn)行實(shí)時(shí)相減，當(dāng)圖像變化低于設(shè)定值時(shí)，向可編程序控制器發(fā) 出信號(hào)，作為穿透判定條件二；(4) 可編程序控制器根據(jù)條件一與條件二復(fù)合判定小孔穿透，向機(jī)床 控制系統(tǒng)發(fā)訊，系統(tǒng)自動(dòng)換位進(jìn)行下一個(gè)小孔的加工。本發(fā)明技術(shù)方案以返液為監(jiān)測(cè)對(duì)象，采用接觸型液面?zhèn)鞲衅骷胺糯?處理器測(cè)量出返液的有無，同時(shí)采用視覺傳感器根據(jù)圖像的突變判定返 液的有無，最后通過可編程序控制器PLC進(jìn)行復(fù)合判定，即通過對(duì)加工 過程中的返液物理現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)電液束加工內(nèi)腔穿孔信號(hào)的自動(dòng) 采集與傳感，是電液束實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的技術(shù)前提。電液束加工過程中，加工電流和加工電壓的變化很小，以此作為加 工監(jiān)測(cè)源，難以判斷且易產(chǎn)生誤差。經(jīng)長期大量加工實(shí)驗(yàn)證明，電液束 加工時(shí)，返液現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率為百分之百，因此選取返液現(xiàn)象作為加工 監(jiān)測(cè)源十分可靠。但返液是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，不易對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 因此通過圖象的實(shí)時(shí)相減檢測(cè)動(dòng)態(tài)圖像相鄰幀的變化，并與設(shè)定值進(jìn)行 比較來判斷返液的有無(視覺系統(tǒng))，為保證監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確無誤，同時(shí)采用接 觸型液面?zhèn)鞲衅魍ㄟ^光電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過兩路信號(hào)的復(fù)合判定從而 準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電液束加工的自動(dòng)化監(jiān)控。為了保證不停機(jī)加工，在控制程序中采取經(jīng)驗(yàn)值置入，每孔加工時(shí) 監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)定延時(shí)后開始工作。 一部分檢測(cè)到信號(hào)后，立即與另一部 分進(jìn)行通訊，兩部分發(fā)訊成功后，向機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)出小孔穿透指令。 如果在通訊后，滯后的一部分在限定的時(shí)間內(nèi)未發(fā)出信號(hào)，時(shí)間超過設(shè) 置的經(jīng)驗(yàn)值后，向機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)出指令，同時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，并記錄在曰 志文件中備查。本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是-1.監(jiān)測(cè)源以加工過程中穩(wěn)定出現(xiàn)的返液物理現(xiàn)象替代原來的微弱 電流變化，從而使監(jiān)測(cè)更可靠；2. 采用接觸型液面?zhèn)鞲衅骷胺糯筇幚砥骱鸵曈X傳感器同時(shí)對(duì)返液 圖像的突變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)電液束加工內(nèi)腔穿孔信號(hào)的自動(dòng)采集與傳感， 解決了電液束全自動(dòng)化加工中的技術(shù)關(guān)鍵；3. 通過可編程序控制器對(duì)視覺信號(hào)和觸覺信號(hào)進(jìn)行復(fù)合判定，從而 提高了自動(dòng)加工的可靠性。以此技術(shù)研制成功的監(jiān)控系統(tǒng)，大幅度的減 少了人為輔助時(shí)間與誤操作，提高了電液束的加工效率。


圖1為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖 圖2為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施的控制軟件流程圖具體實(shí)施方式
以下將以加工渦輪工作葉片氣膜冷卻孔為例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技 術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述-參見附圖1所示，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由光電傳感與圖像傳感兩部分同時(shí)工 作并相互通訊，通過對(duì)加工過程中的返液物理現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，兩部 分建立"與"的關(guān)系進(jìn)行復(fù)合判定，實(shí)現(xiàn)電液束加工內(nèi)腔穿孔信號(hào)的自 動(dòng)采集與傳感。光電傳感部分采用接觸型液面?zhèn)鞲衅?實(shí)時(shí)測(cè)量返液的有無。將接 觸型液面?zhèn)鞲衅?固定在電極2末端斜上方，接觸型液面?zhèn)鞲衅?與電 極之間的角度為40° ，調(diào)整接觸型液面?zhèn)鞲衅?與電極2間的相對(duì)距離， 既要保證接觸型液面?zhèn)鞲衅?布置在返液路徑中，又要克服液體粘附作 用形成較大的附著，從而保證觸頭的傳感靈敏度。將接觸型液面?zhèn)鞲衅鱨 采集的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器6放大后，輸入可編程序控制器8進(jìn)行處理。 液位信號(hào)消失3秒作為小孔穿透判定條件一；圖像傳感部分是在工作箱3外安裝數(shù)字?jǐn)z像機(jī)4對(duì)加工區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)，電極2末端始終位于監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，采用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)4實(shí)時(shí)采集視 覺圖像，將圖像信號(hào)輸入到圖像處理機(jī)7，通過圖象的實(shí)時(shí)相減檢測(cè)動(dòng)態(tài) 圖像相鄰幀的變化。當(dāng)圖像變化低于設(shè)定的值時(shí)，則判定為小孔穿透， 圖像處理機(jī)7輸出信號(hào)至可編程序控制器8,作為小孔穿透判定條件二；穿透條件一、二滿足時(shí)，可編程序控制器8向機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)出指 令，從而自動(dòng)換位進(jìn)行下一個(gè)小孔的加工。參見附圖2所示，可編程序控制器8通過該軟件程序?qū)崿F(xiàn)上述監(jiān)測(cè)及控制過程。其中程序一與光電傳感部分相對(duì)應(yīng)，程序二與圖像傳感部 分相對(duì)應(yīng)。通過采用本監(jiān)測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電液束加工的自動(dòng)化，有效的減少了電液束加工過程中的失誤。人為輔助加工時(shí)間減少30%,大幅度提高了加工 效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了人工監(jiān)測(cè)誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種電液束加工穿透監(jiān)測(cè)處理方法，其特征在于該方法的步驟為(1)將接觸型液面?zhèn)鞲衅?1)固定在電極(2)末端斜上方，接觸型液面?zhèn)鞲衅?1)與電極之間的角度為40°～50°；(2)在工作箱(3)內(nèi)或外安裝數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(4)對(duì)加工區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證電極(2)末端區(qū)域始終位于監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)；(3)加工過程中，以電極(2)進(jìn)入工件(5)時(shí)的返液物理現(xiàn)象為加工監(jiān)測(cè)源，用接觸型液面?zhèn)鞲衅?1)采集液位信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器(6)放大后輸出至可編程控制器(8)，液位信號(hào)消失3秒作為加工穿透判定條件一，同時(shí)用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(4)實(shí)時(shí)采集視覺圖像并輸出至圖象處理機(jī)(7)，圖象處理機(jī)(7)將圖象數(shù)值化并計(jì)算當(dāng)時(shí)視覺圖像與相鄰幀數(shù)字量的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)相減，當(dāng)圖像變化低于設(shè)定值時(shí)，向可編程序控制器(8)發(fā)出信號(hào)，作為加工穿透判定條件二；(4)可編程序控制器(8)通過條件一與條件二復(fù)合判定小孔穿透，向機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)訊，自動(dòng)換位進(jìn)行下一個(gè)小孔的加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電液束加工穿透監(jiān)測(cè)處理方法，其步驟為(1)將接觸型液面?zhèn)鞲衅鞴潭ㄔ陔姌O末端斜上方；(2)在工作箱內(nèi)或外安裝數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)加工區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；(3)加工過程中，以電極進(jìn)入工件時(shí)的返液物理現(xiàn)象為加工監(jiān)測(cè)源，用接觸型液面?zhèn)鞲衅鞑杉何恍盘?hào)，作為加工穿透判定條件一；同時(shí)用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)實(shí)時(shí)采集視覺圖像，當(dāng)圖像變化低于設(shè)定值時(shí)，作為穿透判定條件二；(4)可編程序控制器根據(jù)條件一與條件二復(fù)合判定小孔穿透，系統(tǒng)自動(dòng)換位進(jìn)行下一個(gè)小孔的加工。通過采用本監(jiān)測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電液束加工的自動(dòng)化，有效的減少了電液束加工過程中的失誤。人為輔助加工時(shí)間減少30％，大幅度提高了加工效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了人工監(jiān)測(cè)誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)B23H3/02GK101332525SQ20081013488
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者張明岐, 旻 殷 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所