[发明专利]一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置及方法

权利要求书

1.一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，其特征是：包括脉冲电源、电解加工机床、控制系统、单脉冲火花放电系统和修整槽，其中，单脉冲火花放电系统设置于电解加工机床上，控制系统控制电解加工机床做x、y和z向运动，使夹持在电解加工机床夹头的工件浸入电解液中一定深度，阴极板设置于电解液中，电解加工机床使工件保持一定转速，脉冲电源以工件为阳极，以阴极板为阴极，施加电流，使工件形成柱状电极；控制系统控制机床作x、y、z向运动，使主轴下的柱状电极尖端对准单脉冲火花放电系统的放电尖端并保持合适距离，并保持柱状电极以一定的速度旋转，同时，控制放电的电压、峰值电流和放电时间，接通放电电路，使其对柱状电极尖端放电，让电极尖端熔融后收缩得到电极球头；待电极球头冷却后，控制电解加工机床运动使电极球头球心位于固定在电解液中的修整槽内圆孔圆心处，脉冲电源正极接旋转的球头电极，负极接修整槽，接通电源对电极球头进行电化学修整；

所述修整槽放置于电解液槽中并浸没于电解液中，为球型薄片状。

2.如权利要求1所述的一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，其特征是：所述工件形成柱状电极时，采用带孔金属板为阴极，加工时工件处于旋转状态并位于小孔中心，同时设置霍尔电流传感器检测加工电流，并通过数据采集单元将电流信号传递给控制系统，控制系统根据电流信号的大小，反馈控制直流脉冲电源的电压幅值，保证加工电流随时间按理论规律变化。

3.如权利要求1所述的一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，其特征是：所述电解液放置于电解液槽内，电解液槽放置在可升降平台上。

4.如权利要求1所述的一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，其特征是：所述阴极板为中心位置设有小孔的金属板。

5.如权利要求4所述的一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，其特征是：所述金属板的小孔的直径为3-6mm。

6.如权利要求1所述的一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，其特征是：所述脉冲电源为直流脉冲电源，电脉冲火花放电时的峰值电流和放电时间需要根据具体的电极基体直径大小来决定。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)制作工件，将其安装在电解加工机床的电主轴夹头上，阴极板放置于电解液槽内，向电解液槽中添加电解液，确保电解液刚好浸没阴极板上表面；

(2)控制电解加工机床x、y和z轴方向的运动，使得工件电极位于阴极板小孔中心，脉冲电源正极连接主轴夹头，负极连接阴极板，接通电源；

(3)控制电主轴旋转，并带动由其夹头夹持的工件，使工件在电解液中不停地旋转；

(4)采用霍尔电流传感器测量脉冲电源电流，并采集电流信号，作为控制系统反馈控制信号，控制直流脉冲电源输出电压，保持加工电流随时间按理论规律变化，得到均匀柱状电极；

(5)将柱状电极移出电解液，利用控制系统控制机床运动，使电极尖端与单脉冲火花放电系统的放电尖端对齐并保持合适距离，同时保持柱状电极旋转，根据电极直径的大小确定峰值电流和放电时间，放电使电极尖端熔融，并在表面张力的作用下收缩为球状，得到电极球头；

(6)待电极球头冷却之后，控制系统控制电解加工机床运动，使电极球头位于修整槽的中心，以修整槽为阴极、电极球头为阳极，再次接通直流脉冲电源，并使电极球头在机床主轴的带动下旋转，对其进行修整，得到高回转精度的球头电极。

8.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步骤(5)中，柱状电极旋转的转速为2000-2800r/min，放电电压为100±3V，合适距离为1-2μm；修整时的脉冲电压以及加工时间，由柱状基体直径决定，加工电压不超过20V。