心力的影响，则在阴阳极间产生的流场在各径向也是相同的，从而实现了流场的均匀。流场的均匀意味着阴阳极间各径向的电解液性质是相同的，而电解液浓度是影响电解蚀除速度的重要因素之一，这样就可以进一步提高微电极的回转精度。
[0057]此外电极周围电场流场的均匀分布，有利于提高加工的稳定性和加工效率。
[0058]图6为加工过程中工件电极周围的扩散层分布情况。在电解加工过程中，扩散层的形成是不可避免的，同时扩散层的存在，使工件在轴向方向的蚀除速度可能相等，相等的关键在于控制加工电压，使加工时的电流随时间按理论规律变化，从而得到圆柱状电极。
[0059]如图3所示，柱状电极3获得球头后，再利用计算机1控制ΧΥΖ方向步进电机运动，回到图1加工位置，将图1中电解液槽6换为图3电解液槽。利用已经编好的对中程序，将电极3球头球心置于球型薄片状修整槽9的中心，通过计算机1控制电主轴以一定转速旋转，从而带动工件电极3旋转;接通直流脉冲电源，即可实现对电极3球头的修整，从而减少球头表面的裂痕和气孔，提高球头电极品质，获得高回转精度的球头电极。
[0060]具体步骤如下:
[0061 ] (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；
[0062](2)控制电解加工机床Χ、5^Ρζ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；
[0063](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；
[0064](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，得到柱状电极；
[0065](5)将柱状电极移出电解液，利用控制系统控制机床运动，使电极尖端与位于实验平台上的放电尖端对齐并保持合适距离，再通过单脉冲火花放电系统对电极尖端放电，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；
[0066](6)待电极球头冷却之后，控制系统控制机床运动，使电极球头位于修整槽的中心，以修整槽为阴极，回转球头电极为阳极，再次接通直流脉冲电源，并使球头电极在机床主轴的带动下旋转，对球头进行修整，得到高回转精度的球头电极。
[0067]利用电化学加工原理，采用板状带小孔构件为阴极，工件电极旋转，在加工过程中可保证加工电场和加工流场的均匀，使工件各径向刻蚀速度相同，从而得到高回转精度的柱状电极。基础电极回转精度高，在火花放电后熔融收缩时，各方向收缩比较均匀对称，得到的球头具有较好的回转精度，为高回转精度球头柱状电极的制备做准备。
[0068]利用单脉冲火花放电技术，在已制好的电极尖端放电，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。由于球头材料和电极基体材料一致，且在制备过程中不存在焊接和粘结工艺，球头和电极基体之间结合紧密，不存在结合力控制问题。
[0069]在用单脉冲火花放电技术获得电极球头后，由于球头表面会存在波浪状纹路的再铸层，而且再铸层表面散布着微细裂痕以及气孔等缺陷，此处采用电化学加工工艺进行修整。以球型薄片状修整槽为阴极，让电极球头作阳极，并在球型片状修整槽中不停回转，蚀除掉球头表面的微细裂痕以及气孔，得到高回转精度的球头电极。
[0070]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
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，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位于固定在电解液中的修整槽内，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。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:所述孔的直径为3-6_。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.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。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高回转精度球头柱状电极的在线制备修整装置，在得到柱状电极的基础上，利用电解加工机床上的单脉冲火花放电系统，对柱状电极尖端放电，得到电极球头，再以球头电极为阳极，片状修整槽为阴极，接通脉冲电源进行电解修整，得到高回转精度的球头柱状电极。本实用新型利用单脉冲火花放电电路，在圆柱状电极的尖端放电，利用瞬时产生的巨大能量使尖端熔融，同时在表面张力作用下收缩为球形，球头和电极基体之间结合紧密，不存在电极球头和电极基体的结合力难以控制的问题。同时利用球型片状修整槽，对得到的电极球头进行电化学修整，可去除电极球头表面的微细裂痕以及气孔等缺陷，极大地提高球头电极的表面质量以及回转精度。
【IPC分类】B23H5/02, B23H9/02
【公开号】CN205096664
【申请号】CN201520948907
【发明人】刘勇, 郭春生, 李名鸿
【申请人】山东大学（威海）
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月24日