[实用新型]三电极体系可控电化学辅助力流变超精密抛光装置

说明书

一种面向复杂曲面加工的三电极体系可控电化学辅助力流变超精密抛光装置，包括工作电极模块、对电极模块、参比电极模块、电化学工作站、力流变抛光机、抛光液池和力流变抛光液，工作电极模块固定安装在力流变抛光机上，抛光工件作为工作电极与抛光液池内的力流变抛光液接触，与电化学工作站连接；对电极模块固定安装在力流变抛光机上，对电极与力流变抛光液接触，与电化学工作站相连；参比电极模块固定安装在力流变抛光机上，参比电极与力流变抛光液接触，与电化学工作站相连。本实用新型通过优化电化学反应和力流变机械力的协同作用，实现复杂曲面高表面完整性加工。同时，力流变抛光液是水基溶液，比热容大，可以有效抑制热的影响。

技术领域

本实用新型属于超精密加工领域，涉及一种面向复杂曲面加工的三电极体系可控电化学辅助力流变超精密抛光装置，使用电化学工作站和三电极体系对抛光工件表面电化学反应过程进行精确调控，与力流变抛光液形成的柔性固着磨具协同配合，实现复杂曲面绿色、高质、高效加工。

背景技术

高性能滚动轴承、高表面完整性发动机叶轮、高精度金属反射镜、超光滑模具以及高表面质量刀具等零部件是决定轨道交通、航空航天、国防军事、机械制造等领域的高端装备能否安全可靠服役的关键。它们的核心工作部分主要是复杂曲面，其精度和表面完整性直接决定了产品的性能、质量和可靠性。与世界先进水平相比，我国装备制造业仍存在较大差距，主要原因之一为上述关键部件核心工作面的精度和表面完整性无法达到性能要求，产品可靠性低。下面简要介绍上述关键部件中复杂曲面的应用背景和超精密加工需求：

1)高性能滚动轴承。轴承主要由内外圈、保持架和滚动体组成，其中内外圈的滚道和保持架属于凹槽面，滚动体的表面则属于球面或圆弧面。随着科技的发展，对轴承的稳定性、可靠性等服役要求越来越高，轴承常见的失效形式包括磨损、塑性变形，主要是零部件表面粗糙度高、滚动体形状精度低等原因造成的。因此，亟需发展新的控形控性超精密加工技术，实现高性能滚动轴承复杂曲面高精度加工。

2)高表面完整性发动机叶轮。航空发动机叶轮和现代船舶推进系统叶轮通常采用复杂的变曲率截面设计，以维持气流稳定，减少气流能量损失，提高工作效率，比如平板叶片、圆弧窄叶片、圆弧叶片、平板曲线后向叶片等。另外，随着科技的发展，对叶轮表面完整性的要求越来越高，表面缺陷会造成气流扰动，发热量增大，推力减小等问题。因此，亟需发展新的控形控性超精密加工技术，实现发动机叶轮复杂曲面高表面完整性加工。

3)高精度金属反射镜。现代高精度金属反射镜的反射面通常是抛物面、双曲面等弧形曲面，以满足在特定角度下聚焦入射光，或者平行反射入射光需求。出于不同反射焦点距离的需要，金属反射镜的曲面由各种不同曲率的弧线构成。表面质量差的金属反射镜会产生散光、光型差等缺陷。因此，为了提高系统可靠性，需要有更精确的光学反射轨迹和更高的光线反射率，同时也带来了更高的表面精度和表面光洁度加工要求。因此，亟需发展新的控形控性超精密加工技术，实现金属反射镜复杂曲面高精度加工。

4)超光滑模具。超光滑模具型腔为满足使用需求，往往存在复杂的沟、槽、孔等变截面设计。模具的表面质量直接影响模具的使用寿命和工作使用效率，超光滑模具的浇筑和脱模时间远远小于普通模具。此外，模具的表面光洁程度也影响浇筑零件的美观程度，表面质量差的模具会带来毛边、倒刺等缺陷。因此，亟需发展新的控形控性超精密加工技术，实现模具复杂曲面超光滑加工。

5)高表面质量高效刀具。现代加工中心的刀具往往具有非常复杂的刃口，如螺旋形前刀、阶梯型刀具、圆锥球头刀具、圆柱球头刀具、梳刀等，复杂曲面刀具可以一次完成多步工序，减少走刀和换刀次数，可以成倍地提高效率，并减少加工出错的概率。此外，刀具的表面质量极大地影响刀具的使用寿命，同时加工工件表面质量也与刀具表面质量直接相关。因此，亟需发展新的控形控性超精密加工技术，实现刀具复杂曲面高表面质量加工。