本发明属于金属零件制造领域，具体涉及到金属零件高精度电解加工过程中极间间距的检测、控制。
背景技术：
1、电解加工通过电解阳极溶解机理去除金属材料，不受材料硬度、强度、脆性的限制，且具有加工效率高和表面质量好的优势，已成为航空航天、汽车和医疗等行业中难加工材料的有效加工方式。
2、对于电解加工技术，极间间距不仅是工具电极形状尺寸设计的重要依据，而且直接决定加工精度，实现恒定且极小的极间间距是进一步提高电解加工精度的重要研究方向。电解加工是一个集电化学场、流场、温度场等多物理场耦合加工过程，极间间距的影响因素众多，且极间空间狭窄，难以准确预测和利用传感器实时测量。同时，由于电解加工过程中极间间隙的电解液为导电介质，因此也难以在加工过程中使用与电火花加工相似的接触感知功能去探测加工表面位置的变化。
3、目前，基于视觉辅助、超声测量等方式对电解加工过程中极间间距测量的方式已经被探索，但测量公差通常在±5μm以上，且部分测量方式需要在工具电极中间打孔，因此适用性和测量精度难以满足工业领域对进一步提高电解加工精度的要求。
技术实现思路
1、本发明目的是为了解决传统的电解加工过程中极间间距测量方法适用性和测量精度差问题，本发明提供了一种电解加工过程中极间间距控制系统及方法。
2、第一种构思：
3、电解加工过程中极间间距控制系统，包括弹性导柱组件、接触感知组件、电机模组和控制模块；
4、弹性导柱组件下方固定工具电极；接触感知组件的两个感知探头设置在弹性导柱组件上，且二者间的初始垂直距离为h1，此时弹性导柱组件中弹簧处于初始压缩状态；
5、控制模块用于控制电机模组带动弹性导柱组件向下移动，从而带动工具电极下移动；工具电极与工件接触后，弹性导柱组件中的弹簧被进一步压缩，当进一步压缩形变量为h1时，接触感知组件被触发，触发信号反馈至控制模块使电机模组带动弹性导柱组件向上移动，直至工具电极与其下方的工件间距离达到预设极间间距h2，且两个感知探头间距离恢复为h1。
6、优选的是，弹性导柱组件包括固定板、移动板、滚针导柱和限位环；
7、滚针导柱包括导柱主体、弹簧、导套和嵌入滚针的内衬套；
8、弹簧和导套依次套设在导柱主体，且内衬套嵌入在导套与导柱主体之间，内衬套上的滚针与导套内壁和导柱主体外壁之间滑动连接；固定板与电机模组的驱动端连接，导柱主体的顶端固定在固定板的下表面，导柱主体贯穿移动板、且导柱主体底端的导套与移动板固定连接；弹簧压缩在固定板与内衬套之间；
9、限位环固定在导柱主体的底端、且位于导套下方，用于对导套进行限位；
10、接触感知组件的两个感知探头分别垂直固定在固定板的下表面和移动板的上表面，二者相对设置；
11、工具电极固定在移动板的下表面。
12、优选的是，接触感知组件的第一种结构：
13、接触感知组件包括由电阻、供电电源edc和两个感知探头所形成的电路；
14、两个感知探头相对设置在弹性导柱组件上，且弹性导柱组件内的弹簧在初始压缩状态下，两个感知探头间的初始垂直距离为h1；
15、供电电源的正极与一个感知探头连接，供电电源edc的负极与另一个感知探头连接，且供电电源edc的负极与另一个感知探头之间串联一个电阻；
16、两个感知探头为导电材质的柱体，两个感知探头接触时，接触感知组件被触发导通，接触感知组件上流经的电流作为控制模块的触发信号，控制弹性导柱组件向上移动。
17、优选的是，接触感知组件的第一种结构下，位于上方的感知探头的接触表面为半圆球状，位于下方的感知探头的接触表面为平面。
18、优选的是，接触感知组件的第一种结构下，位于上方的感知探头与固定板间绝缘，位于下方的感知探头与移动板间绝缘。
19、优选的是，接触感知组件的第二种结构：
20、接触感知组件包括力传感器和基准柱；
21、力传感器和基准柱分别垂直固定在固定板的下表面和移动板的上表面，二者相对设置；
22、力传感器和基准柱接触时，力传感器输出的电信号作为控制模块的触发信号，控制弹性导柱组件向上移动。
23、采用第一种构思下的电解加工过程中极间间距控制系统实现的极间间距控制方法，该控制方法基于接触感知实现，控制方法包括如下过程：
24、步骤a1、电解加工过程中，当停止向工具电极和工件之间施加脉冲电压、且电解反应过程终止时，控制模块通过电机模组带动工具电极向下移动；
25、步骤a2、当工具电极下移至与工件接触后，电机模组带动固定板继续向下移动，工具电极、工件和移动板位置不变，固定板与导柱主体相对于移动板向下移动，使滚针导柱的弹簧被进一步压缩发生形变；
26、步骤a3、当固定板和弹簧向下移动至两个感知探头相互接触瞬间，滚针导柱的弹簧被进一步压缩的形变量为h1，接触感知组件被触发，并发送接触信号给控制模块控制电机模组回退，回退距离为h1+h2，此时工具电极与其下方的工件间的间距达到预设极间间距h2，且两个感知探头间距离恢复为h1；
27、步骤a4、此时向工具电极和工件间施加脉冲电压，在预设极间间距h2下利用电解反应对工件加工，重复步骤a1-a4至工件加工完成。
28、第二种构思：
29、电解加工过程中极间间距控制系统，包括弹性导柱组件、位移感知器、电机模组和控制模块；
30、弹性导柱组件下方固定工具电极；
31、位移感知器设置在弹性导柱组件上，用于感知其与弹性导柱组件的移动板间的距离；
32、控制模块用于控制电机模组带动弹性导柱组件向下移动，从而带动工具电极下移动，当下移至工具电极与工件接触瞬间，弹性导柱组件被进一步压缩，位移感知器与弹性导柱组件的移动板间的距离被缩短，此时位移感知器发送触发信号至控制模块，使控制模块控制电机模组带动弹性导柱组件向上移动h2，此时，控制工具电极与工件之间间距为预设极间间距h2。
33、优选的是，弹性导柱组件包括固定板、移动板、滚针导柱和限位环；
34、滚针导柱包括导柱主体、弹簧、导套和嵌入滚针的内衬套；
35、弹簧和导套依次套设在导柱主体，且内衬套嵌入在导套与导柱主体之间，内衬套上的滚针与导套内壁和导柱主体外壁之间滑动连接；
36、固定板与电机模组的驱动端连接，导柱主体的顶端固定在固定板的下表面，导柱主体贯穿移动板、且导柱主体底端的导套与移动板固定连接；弹簧压缩在固定板与内衬套之间；
37、限位环固定在导柱主体的底端、且位于导套下方，用于对导套进行限位；
38、位移感知器固定在固定板的下表面；
39、工具电极固定在移动板的下表面。
40、采用第二种构思下的电解加工过程中极间间距控制系统实现的极间间距控制方法，该控制方法基于距离感知实现，控制方法包括如下过程：
41、步骤b1、电解加工过程中，当停止向工具电极和工件之间施加脉冲电压、且电解反应过程终止时，控制模块通过电机模组带动工具电极向下移动；
42、步骤b2、当下移至工具电极与工件接触瞬间，此时位移感知器立即捕捉到位移感知器与弹性导柱组件的移动板间的距离被缩短的变化，位移感知器发送信号至控制模块，使控制模块控制电机模组带动弹性导柱组件的移动板向上移动h2；
43、步骤b3、此时向工具电极和工件间施加脉冲电压，在预设极间间距h2下利用电解反应对工件加工，重复步骤b1-b3至工件加工完成。
44、本发明的优点：
45、1、优化测量精度：本发明基于弹性导柱组件、工具电极的运动结合接触感知组件或高精度传感感知，提出一种电解加工过程中极间间距控制系统及方法，其目的是解决当前电解加工过程中极间间距测量精度差，极间间距难以恒定控制在极小间距的难题，可实现极间间距微米级别精度的检测和控制，具体极间间距h2控制范围最小可低至1μm，控制误差±0.5μm以内。本发明提出一种可实现电解加工过程中极间间距微米级别精度检测、控制，可有效地降低电解加工工具电极的设计周期、工艺参数优化周期，并大幅度提高加工精度。
46、2、安装位置及联动优化：在加工过程中进行在线极间间距控制，不受加工间隙(即：极间间距)中气泡、蚀除产物和焦耳热等影响，间隙控制的精度高，控制误差在±0.5μm以内；不需要在工具电极周边或内部安装位移传感器检测与工件的距离，解决了极间间距小导致的传感器安装困难的问题，并给出了以下三种方案：
47、第一种方案为本发明将探测工具电极与工件的接触位置改为探测上方两个探头的接触位置，再通过两位置点的关联控制加工间隙的大小，解决了在导电的电解液中工具电极与工件接触感知位置判断不准等问题；
48、第二种方案为通过将探测工具电极与工件的接触位置改为力传感器和基准柱的接触位置，再通过两位置点的关联控制加工间隙的大小，解决了在导电的电解液中工具电极与工件接触感知位置判断不准等问题；
49、第三种方案为将探测工具电极与工件的接触位置改为将位移感知器设置在工具电极上方，并感知得到的距离缩短量时，关联控制加工间隙的大小，解决了在导电的电解液中工具与工件接触感知位置判断不准等问题；
50、3、适用性强：
51、现有方法中很多是利用加工电流、电解液压力等加工参数控制加工间隙，需通过大量预实验拟合出加工参数与加工间隙的关系曲线，且加工间隙中气泡、蚀除产物和焦耳热会影响间隙的控制精度。本发明不需要进行预实验，可直接在正式加工过程中进行间隙控制，直接根据预设的加工间隙大小设计工具电极形状，后续工艺参数优化也不会影响加工间隙的控制，故适用性强，且间隙控制精度不受加工副产物的影响，使得小于10μm间隙下仍有很高的控制精度，从而提高加工精度。可应用于工件被加工面不规则、加工区域可见度低的场合，适用场合广，解决了视觉辅助在线检测应用的局限性。
1.电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，包括弹性导柱组件(1)、接触感知组件(2)、电机模组和控制模块；
2.根据权利要求1所述的电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，弹性导柱组件(1)包括固定板(1-1)、移动板(1-2)、滚针导柱(1-3)和限位环(1-4)；
3.根据权利要求2所述的电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，接触感知组件(2)包括由电阻、供电电源edc和两个感知探头(2-1)所形成的电路；
4.根据权利要求2所述的电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，位于上方的感知探头(2-1)的接触表面为半圆球状，位于下方的感知探头(2-1)的接触表面为平面。
5.根据权利要求2所述的电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，位于上方的感知探头(2-1)与固定板(1-1)间绝缘，位于下方的感知探头(2-1)与移动板(1-2)间绝缘。
6.根据权利要求2所述的电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，接触感知组件(2)包括力传感器(2-2)和基准柱(2-3)；
7.采用权利要求2所述的电解加工过程中极间间距控制系统实现的极间间距控制方法，其特征在于，该控制方法基于接触感知实现，控制方法包括如下过程：
8.电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，包括弹性导柱组件(1)、位移感知器(2)、电机模组和控制模块；
9.根据权利要求8所述的电解加工过程中极间间距控制系统，其特征在于，弹性导柱组件(1)包括固定板(1-1)、移动板(1-2)、滚针导柱(1-3)和限位环(1-4)；
10.采用权利要求8所述的电解加工过程中极间间距控制系统实现的极间间距控制方法，其特征在于，该控制方法基于距离感知实现，控制方法包括如下过程：
