[发明专利]基于矩阵栅极式阴极的电解加工方法及阴极系统

说明书

技术领域

本发明涉及特种加工中的电解加工领域新型阴极头设计技术，更具体的说，是一种矩阵栅极式阴极电解加工方法及阴极系统。

背景技术

阴极是电解加工的工具，它的结构、形状和精度对零件的加工质量有极大的影响，是保证零件加工质量和加工精度的重要前提，特别是对于形状复杂和精度要求较高的零件，阴极设计已成为电解加工应用中的一个难题。阴极设计与控制是电解加工技术应用中首先面临和必须解决的关键问题。

传统意义上的阴极设计与控制，是根据待加工零件已知的几何形状来求得阴极的轮廓形状。比较常见的阴极设计方法有cosθ法、斜阴极法、相对位移法、导电纸模拟法、复变函数法及迭代试验修正法等。这些设计方法对电解加工的发展和电解加工物理过程的了解起到了很好的促进作用，但是这些设计方法存在一些共同问题：

1)对阴极需进行不断的对比修正，从而耗费了大量的人力物力，并且要求操作者具备丰富的实践经验和很高的技术水平；

2)阴极的生产、制造周期长，制造成本高昂，特别是对于形状复杂和精度要求较高的零件了；

3)工具阴极制造完成后，形状就固定不变，即一种工具阴极只能用来加工一种形状的叶片，加工对象单一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于矩阵栅极式阴极的电解加工方法及阴极系统，实现一种阴极加工多种不同形状的阳极工件，从而创造加工对象多样化的新格局。

一种基于矩阵栅极式阴极的电解加工方法，其特征在于包括以下过程：

(1)、信号构造/监控平台将需要加工的阳极轮廓数据处理成m×n矩阵式分布的阳极脉冲信号序列，发送基脉冲到脉冲源，发送阳极脉冲信号序列到调幅器；

(2)、脉冲源接收到信号构造/监控平台发送来的基脉冲大小，发出加工基脉冲；

(3)、多路发生器把脉冲源发来的单路基脉冲转换为m×n矩阵式多路基脉冲信号，然后发送给调幅器；

(4)、调幅器根据信号构造/监控平台发送来的阳极脉冲信号序列，对多路发生器过来的多路基脉冲进行调幅，得到和阳极脉冲信号序列位置、大小相应的加工脉冲信号序列，并把该信号序列发送到矩阵栅极式阴极单元；

(5)、矩阵栅极式阴极单元发出阳极脉冲信号序列的电流来加工阳极工件，当加工间隙基本保持不变，检测的力信号大小也基本不变，即加工达到平衡，加工结束，得到加工零件的表面；

(6)、加工过程中，信号检测器检测调幅器发送到阴极的加工脉冲信号序列的大小，防止某路信号短路、断路造成加工烧结，避免阴极工具的损坏；

(7)、信号构造/监控平台的信号监控功能把检测到的矩阵栅极式阴极上的加工脉冲信号序列与初始生成的阳极脉冲信号序列进行对比，如果检测到某栅极单元信号为空，则立刻控制机床主轴电机，停止进给，防止短路烧毁阴极。

一种矩阵栅极式阴极系统，其特征在于：由信号构造/监控平台(101)、脉冲源(102)、多路发生器(103)、调幅器(104)、矩阵栅极式阴极(106)、信号检测器(107)组成，其中：

(1)、信号构造/监控平台(101)的输出分成两路，一路与脉冲源(102)相连接，另一路与调幅器相连接；

(2)、脉冲源(102)的输出连接多路发生器(103)的输入；

(3)、多路发生器(103)的输出连接调幅器(104)的一个输入；

(4)、调幅器(104)的另一个输入与上述信号构造/监控平台(101)的另一个输出相连，调幅器(104)的输出与矩阵栅极式阴极(106)相连；

(5)、信号检测器(107)的输入与调幅器的输出端相连，信号检测器(107)的输出与信号构造/监控平台(101)的输入相连。

另一种基于矩阵栅极式阴极的电解加工方法，其特征在于包括以下过程：

(1)、利用已有阳极工件，按照阳极形状排列阴极单元在合适位置，组成栅极式阴极；

(2)、对矩阵栅极式阴极输入大小一致的加工电流进行类似拷贝式的加工，得到阳极轮廓。

本发明提出了矩阵栅极式阴极的全新设计与控制思想，该阴极通过控制矩阵栅极式电解单元的位置和加工电流大小，来实现对各阴极单元物理形状不作任何调整的情况下，可以加工出多种形状的工件，从而改变传统阴极加工对象单一的局面。

与现有技术相比较，本发明将大大缩短生产制造周期，可以满足复杂型面的零件加工；大大降低了人力物力的需求，也不需要操作者具有熟练的阴极轮廓设计经验；