用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置及方法

权利要求书： 1.一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，其特征在于，包括设置在电解池中的工具电极、工件电极、辅助电极、用于连接所述工具电极和所述工件电极的第一电路结构以及用于连接所述辅助电极的第二电路结构，其中，所述电解池内设置有中性电解液；所述辅助电极设置在所述工具电极的外部，且该辅助电极与所述工具电极之间通过绝缘层隔开；

所述第一电路结构包括可调直流电源E1、氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q2，其中，所述可调直流电源E1的正极依次与所述氮化镓功率晶体管Q1以及所述电解池内的工件电极的A端连接；所述可调直流电源E1的负极与所述电解池内的工具电极的C端连接且同时接地；所述工具电极的C端接地；所述氮化镓功率晶体管Q2的一端与所述可调直流电源E1的负极连接，另一端连接在所述氮化镓功率晶体管Q1中与所述电解池内的工件电极的A端连接的端部；

所述第二电路结构包括可调直流电源E2、氮化镓功率晶体管Q3和氮化镓功率晶体管Q4，其中，所述可调直流电源E2的正极依次与所述氮化镓功率晶体管Q3以及所述电解池内的辅助电极的B端连接；所述可调直流电源E2的负极接地；所述氮化镓功率晶体管Q4的一端与所述可调直流电源E2的负极连接，另一端连接在所述氮化镓功率晶体管Q3中与所述电解池内的辅助电极的B端连接的端部。

2.根据权利要求1所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，其特征在于，所述氮化镓功率晶体管Q4与所述可调直流电源E2的负极之间还设置限流电阻R。

3.根据权利要求1所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，其特征在于，所述工具电极和所述辅助电极之间用绝缘层进行电隔离以防止互相导通，并且两者同轴设置；使得所述辅助电极的端面与所述工具电极的端面的间距在1mm以内。

4.根据权利要求1所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，其特征在于，通过伺服电机带动工具电极竖向运动，以调整所述工具电极与所述工件电极之间的间隙。

5.一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，其特征在于，通过施加正脉冲电压和负脉冲电压交替作用在权利要求1?4任一项所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置中，实现对碳化钨硬质合金的连续电化学溶解，其中，在正脉冲电压的tp期间，氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q4分别在驱动信号G1和驱动信号G4的控制下导通，氮化镓功率晶体管Q2和氮化镓功率晶体管Q3分别在驱动信号G2和驱动信号G3的控制下关断；此时，碳化钨硬质合金的工件电极受到来自所述可调直流电源E1的高电平的作用，工具电极接地；工件电极和工具电极形成电解加工回路；在正脉冲加工电压UAC的作用下，主电路产生加工电流IAC，工件电极表面的Co发生溶解，WO3钝化膜在工件电极表面形成；而工具电极会发生析氢反应；此时发生的电化学反应如下：工件电极：

2+ ?

Co→Co +2e(1)

+ ?

WC+5H2O→WO3+CO2↑+10H+10e(2)

工具电极：

? ?

2H2O+2e→H2↑+2OH(3)

在负脉冲电压的tn期间，氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q4分别在驱动信号G1和驱动信号G4的控制下关闭，氮化镓功率晶体管Q2和氮化镓功率晶体管Q3分别在驱动信号G2和驱动信号G3的控制下打开；此时，工件电极和工具电极之间的电势为零；同时，辅助电极连接到所述可调直流电源E2时保持高电位；且由于所述可调直流电源E1和所述可调直流电源E2的负极共地，因此工件电极和辅助电极形成电解加工回路，其中的工件电极充当阴极，辅助电极充当阳极；在负脉冲电压UAB下，主电路中产生电流IBA；在此条件下，工件电极表面发生析氢反应，此时发生的电化学反应如下：工件电极：

? ?

2H2O+2e→H2↑+2OH(4)

辅助电极

? +

M?ne→Mn(6)。

6.根据权利要求5所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，其特征在于，在负脉冲电压的tn期间，辅助电极充当阳极，电流对辅助电极和中性电解液之间的双电层进行充电；当去除负脉冲电压时，所述辅助电极应接地。

7.根据权利要求5所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，其特征在于，在正脉冲电压的tp期间，通过控制辅助电极的直径及其与工件电极之间的距离来减少电化学反应；同时在所述电解装置的第二电路结构中添加限流电阻R以减小工件电极和辅助电极之间的电流IAB。

8.根据权利要求5所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，其特征在于，在电解加工过程中，工件电极与辅助电极之间施加的电压UAB为双极性脉冲电压，工件电极与工具电极之间施加的电压UAC为单极性脉冲电压，而工具电极的电势始终保持为零。

9.根据权利要求5所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，其特征在于，所述电解装置中的主控芯片FPGA采用Altera的CycloneI的EP4CE6E22C8发出超短脉冲信号，经过隔离，驱动放大电路后，控制所述氮化镓功率晶体管Q1、Q2、Q3、Q4对所述可调直流电源E1和E2斩波输出可调的脉冲电压。

10.根据权利要求5所述的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，其特征在于，通过在所述电解装置中加入电流传感器以便实时检测电解加工过程中的电流，当发生短路时，电流传感器检测电流信号发生较大变化，输出处理后的电压并与数控系统的阈值电压进行比较，发送脉冲信号控制伺服电机，使工具电极后退到初始加工间隙再按预定速度进给，确保电解加工的持续进行。

说明书： 一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及电解加工领域，具体涉及一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置及方法。背景技术[0002] 微细电解加工(Electrochemicalmicromachining，micro?ECM)，是一种基于阳极金属以“离子”形式溶解去除材料的方法，理论上可达到微米甚至纳米级加工精度。微细电解加工工艺具有工具无损耗、加工后工件电极表面无热影响层、结构表面光滑、无内应力、无裂纹、加工不受材料硬度的限制等优点，国内外研究机构利用这种方法制作了微齿轮、微轴等微尺度零件。[0003] 碳化钨硬质合金是通过粉末冶金工艺将硬质化合物(WC)和金属粘结剂(如Co)烧结而成的一种复合材料，由于这种材料具有非常高的硬度和优良的耐磨性，所以通常用于制造如模具、刀具等耐磨零部件。然而，这种材料在微细加工方面具有较大的难度。鉴于微细电解加工具有工具无损耗、加工不受材料硬度限制等突出优点，因此采用这种方法加工碳化钨硬质合金具有较为明显的优势。[0004] 目前，已有一些微细电解加工碳化钨硬质合金的研究方法，主要是针对这种材料在不同的电解液中具有不同的溶解行为进行研究。电解加工通常采用中性导电溶液(NaCl水溶液或NaNO3水溶液)作为电解液，然而在此情况下，碳化钨硬质合金作为工件阳极，其表面会产生高阻抗性的氧化钨(WO3)钝化膜，这会阻碍电解反应的进行。为了去除这层钝化膜，可以采用酸性或碱性溶液作为电解液进行加工，因为酸性溶液容易溶解钴(Co)，而碱性溶液容易溶解氧化钨(WO3)。在电解磨削的方法中，利用导电砂轮中的磨粒可以刮除钝化膜，或者采用电化学浆液喷射微细加工(Electrochemicalslurryjetmicro?machining，ESJM)方法，即利用中性电解液中的高动能磨粒去撞击工件电极表面的钝化膜。除此之外，在中性电解液和两电极(工件电极和工具电极)加工方式中，采用双极性脉冲电压也可以去?除氧化钨(WO3)钝化膜，这是因为在负脉冲阶段,工件电极作为阴极可以在其表面产生OH ，从而与氧化钨(WO3)反应发生溶解。

[0005] 电解加工碳化钨硬质合金采用强酸或强碱电解液时，这类型的电解液对实验设备有腐蚀，对操作人员有安全风险且不环保；采用悬浮的磨粒流进行电解磨削的方法可以去除碳化钨硬质合金表面的钝化膜，但磨粒会撞击工具电极，造成工具电极有损耗；双极性脉冲电压和中性电解液的使用虽然可以进行电解加工碳化钨硬质合金，但会造成工具电极损耗，在复制成型加工时会改变工具电极的形状，从而造成加工形貌不一致等问题。[0006] 在微细电解加工电源方面，可采用脉冲电源，该脉冲电源实质是一种通过开关型功率器件控制电路通断的电源，作用是把直流电转变为一定频率的序列脉冲，为电解加工提供电化学反应所需的能量，进而对工件电极进行材料的去除，并且对加工的过程进行控制。目前微细电解加工电源采用的常规主电路包括斩波式和功率放大式两种拓扑结构，其中，斩波式是基于开关通断原理，利用信号发生器产生超短脉冲信号来驱动单路或双路斩波器件，把稳定、单一的直流电压通过斩波器件的通断动作，输出与信号频率相同的超短脉冲电压；功率放大式是直接将脉冲发生器生成的超短脉冲信号通过功率放大器直接放大，从而获得微细电解加工所需的超短脉冲电压。[0007] 在双极性脉冲微细电解加工电源方面：[0008] 南京工程学院申请公开了一种可编程纳秒双脉冲集成电源的发明专利申请(申请号为201010502233.3)，该电源主要由调压、整流、滤波、斩波电路所组成；利用CPLD产生控制脉冲经过电压放大驱动开关管进行斩波输出正负脉冲电压。[0009] 清华大学申请公开了具有辅助电极脉间输出的微细电解加工电源及加工方法(申请号为201410743850.0),该电源通过控制三路MOSFET管的开关状态，可输出等周期、不等幅值的两路正脉冲信号，利用辅助电极导入电解池的完全去极化电流，快速消除加工工件电极与溶液间的原电池效应，使极间维持电压降低为零，并快速去除工件电极与电解液交界面上的钝化膜。申请号为201711147097.9的发明专利申请中公开了通过采用一个或两个直流电源，调节四路晶体管的导通和关闭可输出单极性或者双极性脉冲电压。即在使用脉冲电源电解加工处于脉间期，通过短接工具与工件电极，以加速极间电压消除，或者在极间增加占空比和幅值可调的反向电压以加速去极化。[0010] 在微细电解加工试验中，为了精确控制工件材料的定域性去除，以实现高局部化的材料去除率的目的，需要采用脉冲频率高达kHz以上甚至MHz级别、脉冲宽度一般在纳秒级别的脉冲电源以满足加工需求。对于微细电解加工电源，其主功率上的斩波开关器件通常采用绝缘栅场效应晶体管(MOSFET),这类元器件通常是由硅(Si)或者碳化硅(SiC)制作。在SiCMOSFET的开发与应用方面，与相同功率等级的SiMOSFET相比，SiCMOSFET导通电阻、开关损耗大幅降低，适用于更高的工作频率。相比于SiC器件，GaN器件可以在更高的开关频率下工作，并且适当的功率等级设计可以使GaN获得显著的高功率输出。另外，申请号为201010502233.3的发明专利申请中的可编程纳秒双脉冲集成电源由于采用单电源提供斩波所需的直流电压，无法输出不同电压的正负脉冲，这对实验研究仍有一定限制。

发明内容[0011] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，所述电解装置可以实现在中性电解液条件下，采用双极性脉冲电源加工碳化钨硬质合金时，通过牺牲辅助电极来保护工具电极不被腐蚀，从而获取较好的加工成型精度。[0012] 本发明的第二个目的在于提供一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法。[0013] 本发明解决上述技术问题的技术方案是：[0014] 一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，包括设置在电解池中的工具电极、工件电极、辅助电极、用于连接所述工具电极和所述工件电极的第一电路结构以及用于连接所述辅助电极的第二电路结构，其中，[0015] 所述电解池内设置有中性电解液；所述辅助电极设置在所述工具电极的外部，且该辅助电极与所述工具电极之间通过绝缘层隔开；[0016] 所述第一电路结构包括可调直流电源E1、氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q2，其中，所述可调直流电源E1的正极依次与所述氮化镓功率晶体管Q1以及所述电解池内的工件电极的A端连接；所述可调直流电源E1的负极与所述电解池内的工具电极的C端连接且同时接地；所述工具电极的C端接地；所述氮化镓功率晶体管Q2的一端与所述可调直流电源E1的负极连接，另一端连接在所述氮化镓功率晶体管Q1中与所述电解池内的工件电极的A端连接的端部；[0017] 所述第二电路结构包括可调直流电源E2、氮化镓功率晶体管Q3和氮化镓功率晶体管Q4，其中，所述可调直流电源E2的正极依次与所述氮化镓功率晶体管Q3以及所述电解池内的辅助电极的B端连接；所述可调直流电源E2的负极接地；所述氮化镓功率晶体管Q4的一端与所述可调直流电源E2的负极连接，另一端连接在所述氮化镓功率晶体管Q3中与所述电解池内的辅助电极的B端连接的端部。[0018] 优选的，所述氮化镓功率晶体管Q4与所述可调直流电源E2的负极之间还设置限流电阻R。[0019] 优选的，所述工具电极和所述辅助电极之间用绝缘层进行电隔离以防止互相导通，并且两者同轴设置；使得所述辅助电极的端面与所述工具电极的端面的间距在1mm以内。[0020] 优选的，通过伺服电机带动工具电极竖向运动，以调整所述工具电极与所述工件电极之间的间隙。[0021] 一种用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法，通过施加正脉冲电压和负脉冲电压交替作用在所述电解装置中，实现对碳化钨硬质合金的连续电化学溶解，其中，[0022] 在正脉冲电压的tp期间，氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q4分别在驱动信号G1和驱动信号G4的控制下导通，氮化镓功率晶体管Q2和氮化镓功率晶体管Q3分别在驱动信号G2和驱动信号G3的控制下关断；此时，碳化钨硬质合金的工件电极受到来自所述可调直流电源E1的高电平的作用，工具电极接地；工件电极和工具电极形成电解加工回路；在正脉冲加工电压UAC的作用下，主电路产生加工电流IAC，工件电极表面的Co发生溶解，WO3钝化膜在工件电极表面形成；而工具电极会发生析氢反应；此时发生的电化学反应如下：[0023] 工件电极：[0024] Co→Co2++2e?(1)[0025] WC+5H2O→WO3+CO2↑+10H++10e?(2)[0026] 工具电极：[0027] 2H2O+2e?→H2↑+2OH?(3)[0028] 在负脉冲电压的tn期间，氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q4分别在驱动信号G1和驱动信号G4的控制下关闭，氮化镓功率晶体管Q2和氮化镓功率晶体管Q3分别在驱动信号G2和驱动信号G3的控制下打开；此时，工件电极和工具电极之间的电势为零；同时，辅助电极连接到所述可调直流电源E2时保持高电位；且由于所述可调直流电源E1和所述可调直流电源E2的负极共地，因此工件电极和辅助电极形成电解加工回路，其中的工件电极充当阴极，辅助电极充当阳极；在负脉冲电压UAB下，主电路中产生电流IBA；在此条件下，工件电极表面发生析氢反应，此时发生的电化学反应如下：[0029] 工件电极：[0030] 2H2O+2e?→H2↑+2OH?(4)[0031][0032] 辅助电极[0033] M?ne?→Mn+(6)。[0034] 优选的，在负脉冲电压的tn期间，辅助电极充当阳极，电流对辅助电极和中性电解液之间的双电层进行充电；当去除负脉冲电压时，所述辅助电极应接地。[0035] 优选的，在正脉冲电压的tp期间，通过控制辅助电极的直径及其与工件电极之间的距离来减少电化学反应；同时在所述电解装置的第二电路结构中添加限流电阻R以减小工件电极和辅助电极之间的电流IAB。[0036] 优选的，在电解加工过程中，工件电极与辅助电极之间施加的电压UAB为双极性脉冲电压，工件电极与工具电极之间施加的电压UAC为单极性脉冲电压，而工具电极的电势始终保持为零。[0037] 优选的，所述电解装置中的主控芯片FPGA采用Altera的CycloneI的EP4CE6E22C8发出超短脉冲信号，经过隔离，驱动放大电路后，控制所述氮化镓功率晶体管Q1、Q2、Q3、Q4对所述可调直流电源E1和E2斩波输出可调的脉冲电压。[0038] 优选的，通过在所述电解装置中加入电流传感器以便实时检测电解加工过程中的电流，当发生短路时，电流传感器检测电流信号发生较大变化，输出处理后的电压并与数控系统的阈值电压进行比较，发送脉冲信号控制伺服电机，使工具电极后退到初始加工间隙再按预定速度进给，确保电解加工的持续进行。[0039] 本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：[0040] 1、目前在中性电解液的条件下，采用两电极(工件电极和工具电极)加工方式和双极性脉冲电源加工碳化钨硬质合金时，存在工具电极磨损问题。为此，本发明的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置在两电极(工件电极和工具电极)中引入辅助电极，在负脉冲电压作用下，将工件电极作为阴极，促使工件电极表面发生析氢反应，一方面通过气泡周期性地生成、移动、碰撞和溃灭，削弱工件电极表面氧化产物的附着力，并产生水动力流，?强化传质传热过程，加速电解产物排出加工区；另一方面工件电极表面会生成OH ，这可以溶解在正脉冲电压期间时工件电极的表面生成的WO3，从而暴露新的加工表面以实现高效去除工件材料；通过正脉冲电压和负脉冲电压交替作用在所述电解装置中，实现对碳化钨硬质合金的连续电化学溶解，并且可以避免工具电极发生电化学腐蚀，最终获得较好的加工成型精度。

[0041] 2、目前参数方便可控的电解装置常采用绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)作为功率开关器件，但随着脉冲频率的增加，其电流的承载能力会有所降低，并且在高频率时损耗较大。因此，为满足微细电解加工使用高频超短脉冲电压的需求，本发明的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解方法采用氮化镓(GaN)晶体管作为功率晶体管，因为氮化镓(GaN)晶体管的开关速度可以比MOSFET快得多，因此可以实现更低的开关损耗，且功率能有所提高，这有利于提高微细电解加工电源的功率。附图说明[0042] 图1为本发明的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置的电路结构示意图。[0043] 图2为施加正脉冲电压时的电路结构示意图。[0044] 图3为施加负脉冲电压时的电路结构示意图。[0045] 图4为氮化镓功率晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极驱动信号以及电源输出电压UAB和UAC的波形图。[0046] 图5为本发明的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置的控制示意图。具体实施方式[0047] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0048] 参见图1?图5，本发明的用于微细电解加工碳化钨硬质合金的电解装置，包括设置在电解池中的工具电极3、工件电极4、辅助电极1、用于连接所述工具电极3和所述工件电极4的第一电路结构以及用于连接所述辅助电极1的第二电路结构，其中，所述电解池内设置有中性电解液5；所述辅助电极1设置在所述工具电极3的外部，且同轴设置；所述辅助电极1与所述工具电极3之间通过绝缘层2隔开；所述第一电路结构包括可调直流电源E1、氮化镓功率晶体管Q1和氮化镓功率晶体管Q2，其中，所述可调直流电源E1的正极依次与所述氮化镓功率晶体管Q1以及所述电解池内的工件电极4的A端连接；所述可调直流电源E1的负极与所述电解池内的工具电极3的C端连接且共地，即所述工具电极3的C端接地；所述氮化镓功率晶体管Q2的一端与所述可调直流电源E1的负极连接，另一端连接在所述氮化镓功率晶体管Q1中与所述电解池内的工件电极4的A端连接的端部；所述第二电路结构包括可调直流电源E2、氮化镓功率晶体管Q3和氮化镓功率晶体管Q4，其中，所述可调直流电源E2的正极依次与所述氮化镓功率晶体管Q3以及所述电解池内的辅助电极1的B端连接；所述可调直流电源E2的负极接地；所述氮化镓功率晶体管Q4的一端与所述可调直流电源E2的负极连接，另一端连接在所述氮化镓功率晶体管Q3中与所述电解池内的辅助电极1的B端连接的端部。所述氮化镓功率晶体管Q4与所述可调直流电源E2的负极之间还设置限流电阻R。

[0049] 在本实施例中，所述辅助电极1与工具电极3同轴放置并且两者的端面间距在1mm以内；并且可通过伺服电机带动工具电极3竖向运动，以调整所述工具电极3与所述工件电极4之间的间隙。另外，由于微细电解加工环境比较恶劣的，加工过程时常会出现火花放电甚至短路，因此在本发明的电解装置中采用高精度的电流传感器检测出加工异常信号，并将该信号处理后传输至数控系统进行信息交互，从而判别短路是否发生，最终控制伺服电机的主轴回退，避免长时间处于短路状态，确保电解加工的持续进行。[0050] 参见图2，在施加正脉冲电压的tp期间，氮化镓功率晶体Q1和Q4分别在驱动信号G1和G4的控制下导通，氮化镓功率晶体Q2和Q3分别在驱动信号G2和G3的控制下关断。此时，碳化钨硬质合金的工件电极4受到来自所述可调直流电源E1的高电平的影响，工具电极3接地(零电位)。工件电极4和工具电极3形成电解加工回路。在正脉冲加工电压UAC的作用下，主电路产生加工电流IAC，工件电极4表面会Co发生溶解，WO3钝化膜在工件电极4的表面形成。而工具电极3则会发生析氢反应；此时发生的电化学反应如下：[0051] 工件电极4：[0052] Co→Co2++2e?(1)[0053] WC+5H2O→WO3+CO2↑+10H++10e?(2)[0054] 工具电极3：[0055] 2H2O+2e?→H2↑+2OH?(3)[0056] 参见图3，在负脉冲电压的tn期间，氮化镓功率晶体Q1和Q4分别在驱动信号G1和G4的控制下关闭，氮化镓功率晶体Q2和Q3分别在驱动信号G2和G3的控制下打开。此时，工件电极4和工具电极3之间的电势为零，因此可以加速这两个电极之间的去极化作用。同时，辅助电极1连接到所述可调直流电源E2时保持高电位。由于可调直流电源E1和E2的负极共地，因此工件电极4和辅助电极1形成电解加工回路，其中的工件电极4成为阴极，辅助电极1成为阳极。在负脉冲电压UAB下，主电路中产生电流IBA。在此条件下，工件电极表面发生析氢反应，一方面通过气泡周期性地生成、移动、碰撞和溃灭，有助于削弱氧化产物在工件电极4表面的附着力，且有利于产生水动力流，强化传质传热过程，同时对工件表面产生冲刷，促进?电解产物的顺利排除；另一方面工件电极4表面会生成OH ，这可以溶解在正脉冲期间时工件电极4表面生成的WO3，从而暴露新的加工表面，而辅助电极1发生腐蚀。此时发生的电化学反应如下：

[0057] 工件电极4：[0058] 2H2O+2e?→H2↑+2OH?(4)[0059][0060] 辅助电极1[0061] M?ne?→Mn+(6)[0062] 需要指出的是，在电解加工过程中的施加负脉冲电压期间，辅助电极1充当阳极，电流对辅助电极1和中性电解液之间的双电层进行充电。当去除负脉冲电压时，双电层的电荷仍会保持一段时间，从而导致输出脉冲波形发生畸变。为了加速双电层电荷的去除并减少输出脉冲的波形失真，辅助电极1应接地(零电位)。另外，在施加正脉冲电压期间，为了尽可能减少工件电极4和辅助电极1之间的电化学反应。一方面，通过控制辅助电极1的直径及其端面与工件电极4表面的距离，可以减少电化学反应；另一方面，在电路中添加限流电阻R以减小电极之间的电流IAB。从而在正脉冲电压的tp期间，电化学反应集中在工具电极3和工件电极4之间的区域。[0063] 当正脉冲电压和负脉冲电压交替作用于电解装置时，即可实现碳化钨硬质合金的连续电化学溶解。图4示出了每个GaN功率晶体管的栅极驱动信号以及电源输出电压UAB和UAC的波形。为了防止上桥和下桥GaN功率晶体管由于每个功率晶体管的不同开关速度而同时导通，在栅极驱动信号中专门添加了死区时间td。在整个电解加工过程中，工件电极4与辅助电极1之间施加的电压UAB为双极性脉冲电压，工件电极4与工具电极3之间的电压UAC为单极性脉冲电压，而工具电极3的电势始终保持为零(最低电势)，因此可以避免工具电极3发生电化学腐蚀，最终获得较好的加工成型精度。[0064] 参见图5，本发明的电解装置的主控芯片FPGA采用Altera的CycloneI的EP4CE6E22C8发出超短脉冲信号，经过隔离，驱动放大电路后，控制多路氮化镓(GaN)功率晶体管对可调直流电压斩波输出可调的脉冲电压。为了方便控制脉冲电压的频率和占空比，从而满足调整加工参数的需求，该电解装置中加入了频率和占空比调节的4个按键。为了检测电解加工过程中是否发生工具电极3与工件电极4短路，在该电解装置中加入电流传感器以便实时检测加工中的电流，当发生短路时，电流传感器检测电流信号发生较大变化，输出处理后的电压并与数控系统的阈值电压进行比较，发送脉冲信号控制伺服电机，使工具电极3后退到初始加工间隙再按预定速度进给，确保电解加工的持续进行，实现微细电解加工电源与电解加工运动控制系统实时交互。[0065] 目前在中性电解液5的条件下，采用两电极(工件电极4和工具电极3)加工方式和双极性脉冲电源加工碳化钨硬质合金时，存在工具电极磨损问题。为此，在两电极(工件电极4和工具电极3)的电解装置中引入辅助电极1，结合本发明的电解装置，将工件电极4作为阴极，促使工件电极4表面发生析氢反应，一方面通过气泡周期性地生成和溃灭，削弱工件电极4表面的氧化产物的附着力，并产生水动力流，强化传质传热过程，同时对工件表面产?生冲刷，促进电解产物的顺利排除；另一方面工件电极表面会生成OH ，这可以溶解在正脉冲电压期间时工件电极4的表面生成的WO3，以此暴露新的加工表面，从而实现高效去除工件材料；此外，该方法通过牺牲辅助电极可以实现工具电极不发生电化学腐蚀，以获得更好的加工成型精度；通过正脉冲电压和负脉冲电压交替作用在所述电解装置中，实现对碳化钨硬质合金的连续电化学溶解。

[0066] 上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。