[发明专利]一种螺旋微电极电化学加工系统及方法

权利要求书

1.一种螺旋微电极电化学加工系统，其特征是：包括直流电源、电主轴、微进给系统、电流检测模块、控制系统、数据采集卡以及阴极金属圆环，其中：

所述阴极金属圆环套设于加工电极外侧，所述加工电极固定于电主轴上；所述微进给系统包括控制卡和受其控制的直线位移平台，所述电主轴带动加工电极保持高速旋转，直流电源在两极施电压，电流检测模块检测加工电流，数据采集卡将电流信号反馈给控制系统，控制系统根据电流信号大小调节直流电源的输出电压；

控制电流密度于设定范围内，以及阴极金属圆环上滴加的电解液流量，使得电解液在阴极金属圆环上形成的液膜，随着电主轴的旋转，加工电极表面形成流动漩涡区域环状螺旋上升的螺旋涡流，以实现电极表面螺旋槽的成形加工；

所述电主轴带动加工电极的转速为2000～5000rpm。

2.如权利要求1所述的一种螺旋微电极电化学加工系统，其特征是：所述直线位移平台在X、Y与Z向运动使加工电极处于阴极金属圆环的中心。

3.如权利要求1所述的一种螺旋微电极电化学加工系统，其特征是：所述加工电极为阳极工件，具体为柱状钨丝，加工前需要校直；

或，所述阴极金属环的材料为钨丝，圆环的直径为3-6mm。

4.如权利要求1所述的一种螺旋微电极电化学加工系统，其特征是：所述阴极金属环水平夹持在支架上，支架位于电主轴的下端。

5.如权利要求1所述的一种螺旋微电极电化学加工系统，其特征是：所述电主轴下端设置有电极接收器，以接收掉落的被刻蚀部分。

6.一种螺旋微电极电化学加工方法，其特征是：包括以下步骤：

将加工电极设置于电主轴前端并校直，加工电极与阴极金属圆环分别与直流电源正负极相连接；

控制电主轴带动加工电极运动，使其穿过阴极金属环至一定距离，进行对刀，使阳极工件处于金属环中心，并滴加电解液使其在金属环上形成液膜；

控制电主轴旋转，带动其前端的加工电极高转速旋转；

接通电源，检测电流信号，反馈给控制系统，控制直流电源的电压大小，将电流密度控制在一定范围，保证电极表面出现螺旋槽，并使电极表面发生电化学抛光；

所述电主轴带动加工电极的转速为2000～5000rpm。

7.如权利要求6所述的一种螺旋微电极电化学加工方法，其特征是：电流密度是影响电极表面螺旋沟槽成形的重要参数，加工过程中电流密度较小或较大时，电极表面各部分的蚀除速率差较小，螺旋沟槽较浅甚至无法成形，因此需要根据加工环境，确定合适范围的电流密度，保证电极表面成形螺旋槽的同时，使电极表面发生电化学抛光。

8.如权利要求6所述的一种螺旋微电极电化学加工方法，其特征是：当加工电极的转速突破一定极限时，在离心力的作用下，电极表面附近的流体形成螺旋涡流，螺旋涡流的流动漩涡区域是环状螺旋上升的，电极扩散层的分布与螺旋涡流的流动区域相吻合。

9.如权利要求6所述的一种螺旋微电极电化学加工方法，其特征是：转速范围内，转速越高，螺旋槽数目越多，螺距越小。