[发明专利]一种铁钻工冲扣钳辊子结构化表面的制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种铁钻工冲扣钳辊子结构化表面制备装置，其特征在于，该装置包括电极运动系统(38)、辊子装夹系统(39)、激光加工系统(36)和电解液循环系统(37)，所述电极运动系统包括多孔喷射电极(1)、电极基座(2)、绝缘套(3)、电机(6)、滑移架(8)、直线导轨(9)、滚珠丝杠(10)、立柱(11)和法兰(31)，所述多孔喷射电极(1)安装在电极基座(2)上，所述电极基座(2)通过法兰(31)与滑移架(8)连接固定，所述直线导轨(9)固定在立柱(11)上，所述电机(6)固定在立柱(11)上端，与滚珠丝杠(10)连接，所述滑移架(8)与滚珠丝杠(10)连接，所述绝缘套(3)套装在多孔喷射电极(1)上；所述辊子装夹系统(39)包括夹具体(24)、分度盘(28)、分度盘底座(30)、活动顶针(23)，所述分度盘(28)安装在分度盘底座(30)上，所述分度盘底座(30)装在夹具体(24)左侧，所述活动顶针(23)固定在夹具体(24)右侧；所述激光加工系统(36)主要由激光器(7)、全反射镜(4)和聚焦透镜(5)组成，所述激光器(7)固定在立柱(11)上端，所述全反射镜(4)固定在辊子(25)上方，所述聚焦透镜(5)垂直固定在全反射镜(4)和辊子(25)之间；所述电解液循环系统(37)主要由电解液池(18)、电解液(19)、过滤装置(20)、输液管(16)、回流管(21)、球阀(15)和水泵(17)组成，电解液池(18)底座固定在工作台(26)上，所述输液管(16)一端与法兰(31)端口连接，另一端接入电解液池(18)中；

所述多孔喷射电极(1)与电极基座(2)装配后形成内外两层流道，内外两层流道之间通过电极基座(2)的侧壁通孔相连通；所述多孔喷射电极(1)和绝缘套(3)沿着周向一侧都设有微小群孔，通过销钉定位，使多孔喷射电极(1)的周向一侧群孔和绝缘套(3)群孔位置相对应；所述多孔喷射电极(1)与法兰(31)连接处有凹槽，用于安装密封垫圈(34)，形成封闭空间；

所述夹具体固定于工作台，所述分度盘(28)通过轴承(29)和分度盘底座(30)进行固定，所述分度盘(28)带动辊子(25)的转动，将销子插到分度定位孔(27)和底座上的凹槽中可实现分度定位。

2.根据权利要求1所述的铁钻工冲扣钳辊子结构化表面制备装置，其特征在于，所述全反射镜(4)将激光器(7)发出的激光束反射至聚焦透镜(5)上，再由聚焦透镜(5)将激光束聚焦到辊子(25)表面。

3.根据权利要求1所述的铁钻工冲扣钳辊子结构化表面制备装置，其特征在于，所述水泵(17)在电解喷射加工过程中提供电解液，通过调节球阀(15)来控制电解液的压力；电解液池(18)中安装有过滤装置(20)。

4.一种铁钻工冲扣钳辊子结构化表面的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

1)将辊子安装在夹具体上，利用夹具体左右两侧的分度盘与活动顶针固定，辊子与电源正极连接；

2)将多孔喷射电极安装在电极基座上，再将绝缘套对位安装在多孔喷射电解外侧，多孔喷射电极与电源负极连接；

3)启动激光器，调整聚焦透镜将激光聚焦于辊子表面；

4)通过工作台与分度盘的结合运动，利用脉冲激光对辊子外圆表面进行阵列刻蚀，完成结构化初始表面制备；

5)启动电机，调整多孔电极的高度，控制工作台，调整辊子与多孔喷射电极的相对位置和距离；

6)同时启动水泵和电源，调整电解液压力与电源电压，多孔喷射电极喷射出电解液，实现辊子激光刻蚀表面的电化学抛光，获得最终的结构化表面。

5.根据权利要求4所述的铁钻工冲扣钳辊子结构化表面的制备方法，其特征在于，所述脉冲激光单脉冲能量50-100mJ，脉宽为12-16ms，频率为1-5Hz；所述电解液为中性NaNO3溶液，浓度为20-30％，电解液压力为0.5-1Mpa；所述电源电压为50-80V；所述辊子与多孔喷射电极的距离为0.5-1mm；所述分度盘的分度精度为±0.05度。