[发明专利]放电电化学-磨削顺序循环复合加工工具电极及加工方法

权利要求书

1.一种放电电化学-磨削顺序循环复合加工工具电极，其特征在于：

工具电极(11)为内部中空的回转体电极，包括放电-电化学粗加工电极(1)、粗磨削片(6)、放电-电化学精加工电极(7)、精磨削片(13)和工具电极(11)本体；

各部分的半径分别为R₁、R₂、R₃、R₄和R₀，且半径关系分别为R₀＜R₃＜R₁＜R₄＜R₂；

放电-电化学粗加工电极(1)、粗磨削片(6)、放电-电化学精加工电极(7)、精磨削片(13)对应圆心角分别为β₁、β₂、β₃和β₄，各部分对应圆心角均小于等于90度，且对应圆心角可调。

2.利用权利要求1所述工具电极的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：工具电极(11)绕轴线旋转一周的周期为T₀，在一个周期T₀内，放电-电化学粗加工电极(1)、粗磨削片(6)、放电-电化学精加工电极(7)、精磨削片(13)依次交替作用，整个加工过程分为四个阶段，分别是放电-电化学粗加工阶段、粗磨削阶段、放电-电化学精加工阶段、精磨削阶段；在一个周期T₀内，放电-电化学粗加工阶段、粗磨削阶段、放电-电化学精加工阶段、精磨削阶段作用时间分别为t_a、t_b、t_c、t_d；在工具电极(11)运动的前1/2T₀周期，脉冲电源(5)发出长脉宽、小幅值的脉冲电压，且脉冲宽度T_{1_on}和脉冲间隔T_{1_off}与工具电极(11)旋转周期T₀之间符合表达式T_{1_on}+T_{1_off}≤1/2T₀；在工具电极(11)运动的后1/2T₀周期，脉冲电源(5)发出短脉宽、大幅值的脉冲电压，且脉冲电压的脉冲宽度T_{2_on}和脉冲间隔T_{2_off}与工具电极(11)旋转周期T₀之间符合表达式T_{2_on}+T_{2_off}≤1/2T₀，且符合表达式T_{2_on}＜T_{1_on}，且长脉宽脉冲电压幅值U₁小于短脉宽脉冲电压幅值U₂；

步骤二：工件(10)接脉冲电源(5)正极，工具电极(11)接脉冲电源(5)负极，同时工具电极(11)按预设旋转方向(14)逆时针高速旋转，且工具电极(11)沿预设进给方向(16)向靠近工件方向进给，工作液(2)由工具电极(11)侧壁出液缝(17)喷出，进入工具电极(11)与工件(10)的加工间隙内；

步骤三：在放电-电化学粗加工阶段，工具电极(11)绕轴线旋转1/4转，放电电化学粗加工电极(1)全部进入加工区域，同时，脉冲电源(5)发出多个长脉宽、小幅值的脉冲电压，放电电化学粗加工电极(1)与工件(10)之间产生多次高能量的火花放电(9)和剧烈的电化学溶解反应，加工区域内产生大量加工产物(3)和氢气泡(15)；精磨削片(13)对放电电化学精加工后的表面产生磨削作用，加工区域产生磨削产物(8)，达到修整工件(10)表面的效果；

步骤四：在粗磨削阶段，工具电极(11)绕轴线继续旋转1/4转，工具电极(11)中粗磨削片(6)全部旋转进入加工区域，开始对放电电化学粗加工电极(1)加工后的表面产生磨削作用，产生大量磨削产物(8)；同时脉冲电源(5)继续发出长脉宽、小幅值的脉冲电压，放电电化学粗加工电极(1)与工件(10)加工间隙内产生多次高能量的火花放电(9)，大量工件(10)材料被火花放电(9)和电化学溶解作用迅速蚀除；

步骤五：在放电-电化学精加工阶段，工具电极(11)绕轴线继续经过1/4转，工具电极(11)中放电-电化学精加工电极(7)全部进入加工区域，同时，脉冲电源(5)发出多个短脉宽、大幅值的脉冲电压，放电-电化学精加工电极(7)与工件(10)之间产生多次低能量的火花放电(9)和较弱的电化学溶解反应，产生少量加工产物(3)和氢气泡(15)；粗磨削片(6)对放电-电化学粗加工后的表面产生磨削作用，加工区域产生大量磨削产物(8)，达到大余量去除工件(10)材料和修整工件(10)表面的效果；

步骤六：在精磨削阶段，工具电极(11)绕轴线继续经过1/4转，工具电极(11)中精磨削片(13)全部旋转进入加工区域，开始对放电-电化学精加工电极(7)加工后的工件(10)表面产生磨削作用，达到修整工件(10)表面的作用；同时，脉冲电源(5)继续发出多个短脉宽、大幅值的脉冲电压，放电-电化学粗加工电极(1)与工件(10)加工间隙内产生多次低能量的火花放电(9)，工件(10)材料被低能量的火花放电(9)和电化学溶解作用蚀除；

步骤七：随着工具电极(11)的不断进给，不断重复上述步骤三至步骤六，在间断的火花放电(9)作用、电解作用和磨削作用下，实现工件(10)材料的高效精密加工。