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有检测功能深孔扩孔用移动式阴极及仪表
    本发明涉及一种在加工炮管中使用的有检测功能的深孔扩孔用移动式阴极及仪表。

    在用移动式阴极对炮管进行扩孔电解加工时，为提高炮管的加工精度，有关部门一直在进行研究，其中较多的是研究炮管阳极的溶解过程。近年来有电解液流场对加工精度的影响、实时检测和采用微处理机对电解加工过程进行自适应控制等。由于炮管加工时电解电流达几千安培，加上电解液等干扰因素影响了实时检测的准确性；电解加工模型的非线性和时变性制约了自适应控制技术的发展，这些均阻碍了炮管加工精度的提高。

    本发明的目的是解决在用移动式阴极对炮管进行扩孔的加工过程中实时准确测量炮管孔内径的问题。准确的实时测量并显示出炮管孔尺寸后，利用机床的电气控制系统可直接组成简易的操作指导控制系统提高炮管的加工精度。

    本发明的目的是这样实现的，在深孔扩孔用移动式阴极的阴极锥体和后引导之间安装由一个电涡流测头及一对辅助机械机构组成的检测装置，测头变换电路用双层金属板屏蔽后封装在塑料壳内密封固定在阴极后引导一侧，再用5--10m导线连接加双屏蔽的测试仪表。由于测试仪表实时显示在加工过程中炮管孔的直径，操作者根据工艺参数计算后即可通过控制机床的电气控制系统而组成简易的操作指导控制系统提高加工精度。该系统地调节参数不是通过计算机计算而是操作者本身根据工艺参数计算进行的原因是，根据数控机械设备是由数控装置与伺服驱动系统的有机组合的一般特点，该发明仅实时对数控装置提供加工中炮管孔直径信号。

    附图1是本发明的实施例。参看附图1，当对炮管(17)进行扩孔加工时，电解液经接头及入水孔(1)、出水孔(4)、炮管和阴极锥体(5)之间的间隙流过带走电解产物，电解电流经炮管、电解液和阴极锥体后形成回路。一对辅助机械机构均由宝石测头(9)、(22)、测量杆(8)、(23)、定位环(6)、(25)、橡胶保护片(10)、(21)和弹簧(7)、(24)组成。其装配关系如下，宝石测头(9)、(22)沾接在测量杆(8)、(23)顶部，沿定位环(6)、(25)轴线方向可自由移动，定位环(6)、(25)同阴极沾接。测量杆(8)、(23)上部密封橡胶保护片(10)、(21)，一是防止电解液流入检测装置，二是宝石测头(9)、(22)可沿定位环(6)、(25)轴线移动。测量杆(8)底部接金属片(11)，测量杆(23)底部同电涡流传感器测头(12)沾接。弹簧(7)、(24)置于定位环(6)、(25)和橡胶保护片(10)、(21)之间。由于前引导(2)、橡胶圈(3)和后引导(13)的定位，宝石测头(9)、(22)通过弹簧(7)、(24)作用在炮管(17)的直径方向上。金属片(11)同电涡流测头(12)之间的距离h为传感器线性区中点，标定为机械零点。对炮管进行扩孔加工时，由于阴极沿炮管轴线移动时同时转动，h的变化量等于炮管孔直径的变化量。电涡流测头的变换电路(18)用双层金属板(15)、(16)内、外屏蔽后封装在塑料壳(14)内密封固定在阴极后引导(13)一侧，通过导线(19)、(20)同仪表连接。电涡流测头变换电路(18)由正弦振荡电路、谐振电路、隔离、交流放大、整流检波、功放等组成。导线(20)双层屏蔽，导线(19)单层屏蔽。屏蔽测头变换电路(18)的双层金属板(15)、(16)同导线(20)内外屏蔽连接，并连接在测试仪表内、外屏蔽金属板(29)、(30)上。测试仪表机壳(28)接地。为克服电源干扰，用蓄电池电源供电(33)，两级稳压(34)。测试仪表内、外屏蔽金属板(29)、(30)之间用跟随器连接，内屏蔽接输入，输出接外屏蔽，以克服分布电容漏电流影响。测试仪表电路由电涡流传感器组成的误差补偿(27)、模拟信号处理(32)和满量程1.999的数字表头(36)组成。设误差补偿电路(27)输出为V′，则V′＝VO+ΔVT+ΔVE，测头变换电路(18)输出VO＝VO+ΔVTΔVE+ΔV(h)，其中ΔVT是温度变化引起的误差，ΔVE是电源电压变化引起的误差，ΔV(h)是金属片(11)同测头(12)之间距离h引起的电压线性改变量，则VA＝VO-V′＝ΔV(h)。设炮管孔直径为φD，用样圈标定机械零点，调节模拟信号处理电路(32)的调零电位器，使对应φD的显示尺寸为1.000；用微动标定装置标定灵敏度，调节模拟信号处理电路(32)的调灵敏度电位器，标定灵敏度为1mv/μm。在对炮管(17)进行扩孔加工时，若炮管孔直径在±0.6mm范围内变化，该发明装置可直接测出炮管孔的实际尺寸。

    该发明实施例测量范围±0.6mm，分辨力1μm，点漂≤1μm/4小时。改变电涡流测头尺寸，可提高分辨力、减小测量范围或减小分辨力、提高测量范围。在对炮管进行扩孔加工时，阴极沿炮管轴线移动并转动，仪表实时显示炮管孔直径尺寸。如加工3.5m炮管，φD＝36.8mm，仪表显示1.018，则在该截面测量点上炮管孔直径为36.8+0.018＝36.818(mm)。仪表模拟输出VA为数控装置提供炮管孔直径尺寸信号。当机床未进行数控改造前，操作者则可根据显示的炮管孔直径偏差，按工艺参数计算后调节机床的电气控制系统，修正偏差，使电解加工精度提高2个公差等级。