CN110948359A - 一种金属工作电极打磨装置及其打磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属工作电极打磨装置及其打磨方法，其中金属工作电极打磨装置包括底座、步进电机、电极装夹单元、大齿轮、驱动主轴、弹簧垫圈、手柄、圆柱销、键、保护盖、打磨槽、固定支架。本发明提供的金属工作电极打磨装置及其打磨方法能够同时打磨多支金属工作电极，可对不同腐蚀程度的金属工作电极调整打磨压力，极大地提高了金属工作电极的打磨效率和质量。
Description
技术领域
本发明属于电化学电极制备技术领域，涉及电化学仪器研制技术，具体涉及一种金属工作电极打磨装置及其打磨方法。
背景技术
电化学三电极体系的核心是工作电极，常用的工作电极有铂、银、金等金属电极，这些电极在使用一段时间后，就会发生氧化腐蚀。只有经过正确的清洁和抛光预处理后才能满足要求的电化学性能。目前常用的金属工作电极打磨方法为手工打磨，即在抛光布(麂皮)或砂纸上撒上打磨粉(氧化铝粉末)，再滴上适量去离子水搅拌均匀，之后单手手指夹紧电极，在麂皮上均匀打磨，打磨轨迹通常为0或8字形。根据氧化程度的不同，一支电极通常需打磨8至30分钟，直至工作面抛光成镜面程度。实际应用中往往采用多支工作电极，以提供多元数据，这又加大了电极预处理的工作量。手工打磨费时费力，且很难保证打磨质量，已很难满足实验需求。
现有技术中公开了一种电化学电极抛光装置(授权公告号：CN101758448B)和一种全自动感压的工作电极打磨装置(授权公告号：CN104807863B)都可以实现对电极的机械打磨，但这些装置每次都只能对一支电极进行打磨，作业效率不高。还公开了一种高效电化学电极抛光机(授权公告号：CN104526525B)和一种铂电极打磨装置(授权公告号：CN106826471B)虽都可同时对多个电极进行机械打磨，但打磨时所有电极的打磨力度都是一样的。实际应用中，应根据工作电极的氧化程度选择不同的打磨力度和时间，打磨不足或过度打磨都达不到良好的打磨效果。
因此设计一种可对多支氧化程度不同的电极分别设置打磨力进行高效打磨的打磨装置，提高打磨效率和质量，可为电化学研究人员提供极大的便利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属工作电极打磨装置及其工作方法，以实现对氧化程度不同的电极采用不同的打磨力进行高效打磨的目的，克服现有技术的不足。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是一种金属工作电极打磨装置，其包括底座1、步进电机2、电极装夹单元3、大齿轮4、驱动主轴5、弹簧垫圈6、手柄7、圆柱销8、键9、保护盖10、打磨槽11和固定支架12。
其中，所述的底座1是由金属板焊接而成的结构件，在底座1的上方，固定有步进电机2；步进电机2上端与打磨槽11的底部固定联结；打磨槽11的顶端设置有保护盖10，保护盖10通过螺纹旋拧与打磨槽11联结，用于防止电极装夹单元3由于装置转动而脱离打磨槽11；打磨槽11的内壁上部具有内齿；
所述的电极装夹单元3、大齿轮4、固定支架12均设置于打磨槽11内，驱动主轴5依次穿过大齿轮4和固定支架12的中心；所述的步进电机2的输出端通过联轴器联结驱动主轴5，键9置于驱动主轴5的键槽内，且联结大齿轮4上的另一半键槽，通过键9联结驱动主轴5和大齿轮4，用于传递扭矩和输出转速；
所述的固定支架12设置于大齿轮4和步进电机2之间，用于支撑电极装夹单元3；固定支架12由一个中心环与多个沿中心环的圆周均匀分布的环架组成，驱动主轴5穿过中心环，且中心环的内圈与驱动主轴5的外壁间设置有主轴滚动轴承，中心环的内圈与主轴滚动轴承外圈配合联结，该主轴滚动轴承内圈与驱动主轴5配合联结；每个所述的环架的内圈分别与相应的电极装夹单元3的装夹单元滚动轴承301外圈配合联结，对电极装夹单元3起支撑和装夹的作用；
所述的电极装夹单元3用于装配电极，电极装夹单元3包括装夹单元滚动轴承301、行星轴套302、电极固定套303、行星齿轮304和微调螺母305；
所述的装夹单元滚动轴承301的内圈通过过盈配合与行星轴套302的下端联结，电极固定套303用于装夹电极，电极固定套303的上端外壁与行星轴套302的内壁中部为相互匹配的花键结构；
所述的行星轴套302的下端内壁设置有止口结构，将弹簧卡在止口结构的位置，弹簧的内径套在电极固定套303的下端外径上，并且止于花键的端部位置，使得弹簧在行星轴套302下端内壁的止口结构位置和电极固定套303的下端花键的端部位置之间进行伸缩位移，通过弹簧的向上弹力，可以让电极固定套303沿着轴向的方向具有反弹的位移，从而实现增大电极与打磨槽11的接触距离，通过旋拧微调螺母305进入行星轴套302，实现减小电极与打磨槽11的接触距离；
所述的行星齿轮304的内圈通过过盈配合与行星轴套302上端联结，外圈与大齿轮4啮合，并且与打磨槽11的内壁上部具有的内齿啮合；微调螺母305的上端为旋钮部分，下端通过螺纹与行星轴套302的上端旋拧装配，并且通过螺纹的旋拧使得电极上端通过微调螺母305的挤压进行微调。
所述的手柄7的下端设置有销孔，驱动主轴5上端设置有销孔，通过圆柱销8配合手柄7的销孔和驱动主轴5的销孔，将手柄7与驱动主轴5联结，在驱动主轴5上端面和手柄7的中部止口的下端之间设置有弹簧垫圈6。
另一方面，本发明提供了一种金属工作电极打磨方法，其使用上述的金属工作电极打磨装置，包括以下步骤：
1)提起手柄7，在打磨槽11内放置抛光布或砂纸，再加入打磨粉，之后滴入去离子水，搅匀；
2)将所要打磨的金属工作电极放入各电极固定套303内，并一同置于各行星轴套302内，再将微调螺母305拧上，并旋转调整所需压力；
3)将手柄7及附于其上的各零部件置入打磨槽11内，旋拧保护盖10装夹固定；
4)接通电源，设置打磨时间，启动打磨；
5)打磨完成后，关闭电源，取出金属电极。
本发明的效果和益处是：
本发明提供的金属工作电极打磨装置的打磨效率有较大提高，每次能打磨多支电极，且电极在打磨过程中，既自转打磨，又围绕着电机进行公转打磨，使打磨面打磨更均匀，具有更好的打磨效果，极大的提升了金属电极的打磨效率和打磨效果；本发明装置的微调螺纹结构，可根据每支金属电极的氧化程度调节打磨力度，避免了使用同一打磨力打磨多支电极，造成的有的电极因打磨力过小而打磨不足，有的电极却因打磨力过大而过度打磨或损坏的现象，根据氧化程度调节打磨力度进行电极打磨，进一步提高了打磨效率与打磨精度；同时本装置拆装方面，便于使用。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的总体结构爆炸分解示意图。
图2为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的总体结构示意图。
图3为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的内部结构示意图。
图4为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的电极装夹单元的爆炸分解示意图。
图5为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的固定支架的结构示意图。
图中：1底座；2步进电机；3电极装夹单元；301装夹单元滚动轴承；302行星轴套；303电极固定套；304行星齿轮；305微调螺母；4大齿轮；5驱动主轴；6弹簧垫圈；7手柄；8圆柱销；9键；10保护盖；11打磨槽；12固定支架。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的总体结构爆炸分解图。图2为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的总体结构示意图。图3为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的内部结构示意图。参见图1至图3，在本实施例中，金属工作电极打磨装置包括底座1、步进电机2、电极装夹单元3、大齿轮4、驱动主轴5、弹簧垫圈6、手柄7、圆柱销8、键9、保护盖10、打磨槽11和固定支架12。
参见图1，其中，底座1是由金属板焊接而成的结构件。在底座1的上方，通过四个螺栓固定步进电机2。在步进电机2上端，通过四组螺栓、螺母以及防松的弹簧垫圈将打磨槽11的底部与步进电机2固定联结。打磨槽11的顶端加盖一个保护盖10，保护盖10通过螺纹旋拧与打磨槽11联结，防止电极装夹单元3由于装置转动而脱离打磨槽11。具体地，保护盖10为盘盖类零件，保护盖10与打磨槽11构成螺纹副，一次性旋拧装夹，可以将六个电极装夹单元3挡在打磨槽11里，不会在工作中脱离打磨槽11，平稳运转进行电极打磨。打磨槽11的下端通过四个螺栓与步进电机另一个固定端面联结，使用的时候打磨槽11不旋转。打磨槽11的内壁上部具有内齿，与行星齿轮304相啮合。
电极装夹单元3、大齿轮4、固定支架12均设置于打磨槽11内，驱动主轴5依次穿过大齿轮4和固定支架12的中心。步进电机2的输出端通过联轴器联结驱动主轴5，键9(标准件)置于驱动主轴5的键槽内，联结大齿轮4上的另一半键槽，通过键9联结驱动主轴5和大齿轮4，用于传递扭矩和输出转速。
图5为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的固定支架的结构示意图。参见图1、图3和图5，在本实施例中，固定支架12设置于大齿轮4和步进电机2之间，用于支撑电极装夹单元3。固定支架12由一个中心环与6个沿中心环的圆周均匀分布的环架组成，驱动主轴5穿过中心环，且中心环的内圈与驱动主轴5的外壁间设置有主轴滚动轴承(标准件)，中心环的内圈与主轴滚动轴承外圈配合联结，而该主轴滚动轴承内圈与驱动主轴5配合联结，驱动主轴5由步进电机2驱动转动时，带动大齿轮4转动。
6个沿中心环的圆周均匀分布的环架的内圈分别与相应的电极装夹单元3的装夹单元滚动轴承301外圈配合联结，对6个电极装夹单元3起到了支撑和装夹的作用。使用时，固定支架12的6个环架带动6个电极装夹单元3同时旋转，以对电极的前端进行打磨。
图4为本发明实施例中提供的金属工作电极打磨装置的电极装夹单元的爆炸分解示意图。参见图1和图4，在本实施例中，电极装夹单元3是用于装配电极的部件，6个圆周均布的环架中的每一个设置有一电极装夹单元3。电极装夹单元3包括装夹单元滚动轴承301、行星轴套302、电极固定套303、行星齿轮304和微调螺母305。
装夹单元滚动轴承301(标准件)的内圈通过过盈配合与行星轴套302的下端联结，电极固定套303用于装夹电极，电极固定套303的上端外壁与行星轴套302的内壁中部为相互匹配的花键结构，以约束电极固定套303在行星轴套302中沿行星轴套302的中心轴相对于行星轴套302旋转，但是可以沿其轴向进行移动。
行星轴套302的下端内壁设置有止口结构，将弹簧卡在止口结构的位置，弹簧的内径套在电极固定套303的下端外径上，并且止于花键的端部位置，使得弹簧结构在行星轴套302下端内壁止口位置和电极固定套303的下端花键的端部位置之间进行伸缩位移，通过弹簧的向上弹力，可以让电极固定套303沿着轴向的方向具有反弹的位移，从而实现增大电极与打磨槽11的接触距离，通过旋拧微调螺母305进入行星轴套302，实现减小电极与打磨槽11的接触距离。
行星齿轮304的内圈通过过盈配合与行星轴套302上端联结，外圈与大齿轮4啮合，微调螺母305的上端为旋钮部分，下端通过螺纹与行星轴套302的上端旋拧装配，并且通过螺纹的旋拧使得电极上端通过微调螺母305的挤压进行微调。
电极打磨装置使用时，步进电机2带动主轴5转动，主轴5带动大齿轮4转动，大齿轮4与行星齿轮304啮合，以及打磨槽11的内齿啮合，实现行星齿轮304的自转、公转啮合结构，每一个电极装夹单元3在大齿轮4的驱动下围绕步进电机2进行公转，在于行星齿轮304啮合，以及打磨槽11的内齿啮合下，又实现了电极装夹单元3自身的自转。从而实现了公转、自转对电极的打磨。
手柄7的下端设置有销孔，驱动主轴5上端设置有销孔，通过圆柱销8(标准件)配合手柄7的销孔和驱动主轴5的销孔，将手柄7与驱动主轴5联结在一起，并且将弹簧垫圈6(标准件)设置在驱动主轴5上端面和手柄7的中部止口的下端之间，通过弹簧的弹力，在装配中增加预紧力，起到防松的作用。手柄7上提时，可使整个装置的各零部件一并提起。
使用上述金属工作电极打磨装置进行打磨的方法，包括以下步骤：
1)提起手柄7，使整个装置零部件一并提起，在打磨槽11内放置抛光布(麂皮)或砂纸，再撒上少量打磨粉(氧化铝粉末)，之后滴入适量去离子水，稍微搅匀。
2)将所要打磨的金属工作电极放入各电极固定套303内，电极固定套303内壁有一个锥度，下端口径较小，上端口径较大，电极放入的时候由上端放入，并一同置于各行星轴套302内，再将微调螺母305拧上，并旋转至一定刻度级数，调整好所需压力。由于电极固定套303的下端花键的端部位置有弹簧始终顶着，电极的最上端被微调螺母305限位顶住，就使得电极能够被固定在电极固定套303内，随着电极装夹单元3相对于步进电机2进行公转，其自身也能够自转，实现对电极公转、自转打磨。
3)将手柄7及附于其上的各零部件置入打磨槽11内，旋拧保护盖10装夹固定。
4)接通电源，设置打磨时间，按下启动按钮，系统开始运行。
5)打磨完成后，关闭电源，取出金属电极。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。
Claims (2)
1.一种金属工作电极打磨装置，其特征在于，所述的金属工作电极打磨装置包括底座(1)、步进电机(2)、电极装夹单元(3)、大齿轮(4)、驱动主轴(5)、弹簧垫圈(6)、手柄(7)、圆柱销(8)、键(9)、保护盖(10)、打磨槽(11)和固定支架(12)；其中：
所述的底座(1)是由金属板焊接而成的结构件，在底座(1)的上方，固定有步进电机(2)；步进电机(2)上端与打磨槽(11)的底部固定联结；打磨槽(11)的顶端设置有保护盖(10)，保护盖(10)通过螺纹旋拧与打磨槽(11)联结，用于防止电极装夹单元(3)由于装置转动而脱离打磨槽(11)；所述的打磨槽(11)的内壁上端具有内齿；
所述的电极装夹单元(3)、大齿轮(4)、固定支架(12)均设置于打磨槽(11)内，驱动主轴(5)依次穿过大齿轮(4)和固定支架(12)的中心；所述的步进电机(2)的输出端通过联轴器联结驱动主轴(5)；所述的键(9)置于驱动主轴(5)的键槽内，且联结大齿轮(4)上的另一半键槽，通过键(9)联结驱动主轴(5)和大齿轮(4)，用于传递扭矩和输出转速；
所述的固定支架(12)设置于大齿轮(4)和步进电机(2)之间，用于支撑电极装夹单元(3)；固定支架(12)由一个中心环与多个沿中心环的圆周均匀分布的环架组成，驱动主轴(5)穿过中心环，且中心环的内圈与驱动主轴(5)的外壁间设置有主轴滚动轴承，中心环的内圈与主轴滚动轴承外圈配合联结，该主轴滚动轴承内圈与驱动主轴(5)配合联结；每个所述的环架的内圈分别与相应的电极装夹单元(3)的装夹单元滚动轴承(301)外圈配合联结，对电极装夹单元(3)起支撑和装夹的作用；
所述的电极装夹单元(3)用于装配电极，电极装夹单元(3)包括装夹单元滚动轴承(301)、行星轴套(302)、电极固定套(303)、行星齿轮(304)和微调螺母(305)；
所述的装夹单元滚动轴承(301)的内圈通过过盈配合与行星轴套(302)的下端联结，电极固定套(303)用于装夹电极，电极固定套(303)的上端外壁与行星轴套(302)的内壁中部为相互匹配的花键结构；
所述的行星轴套(302)的下端内壁设置有止口结构，将弹簧卡在止口结构的位置，弹簧的内径套在电极固定套(303)的下端外径上，并且止于花键的端部位置，使得弹簧在行星轴套(302)下端内壁的止口结构位置和电极固定套(303)的下端花键的端部位置之间进行伸缩位移，通过弹簧的向上弹力，可以让电极固定套(303)沿着轴向的方向具有反弹的位移，从而实现增大电极与打磨槽(11)的接触距离，通过旋拧微调螺母(305)进入行星轴套(302)，实现减小电极与打磨槽(11)的接触距离；
所述的行星齿轮(304)的内圈通过过盈配合与行星轴套(302)上端联结，外圈与大齿轮(4)啮合，并且与打磨槽(11)的内壁上部具有的内齿啮合；微调螺母(305)的上端为旋钮部分，下端通过螺纹与行星轴套(302)的上端旋拧装配，并且通过螺纹的旋拧使得电极上端通过微调螺母(305)的挤压进行微调；
所述的手柄(7)的下端设置有销孔，驱动主轴(5)上端设置有销孔，通过圆柱销(8)配合手柄(7)的销孔和驱动主轴(5)的销孔，将手柄(7)与驱动主轴(5)联结，在驱动主轴(5)上端面和手柄(7)的中部止口的下端之间设置有弹簧垫圈(6)。
2.一种金属工作电极打磨方法，其特征在于，所述的金属工作电极打磨方法使用如权利要求1所述的金属工作电极打磨装置，包括以下步骤：
1)提起手柄(7)，在打磨槽(11)内放置抛光布或砂纸，再加入打磨粉，之后滴入去离子水，搅匀；
2)将所要打磨的金属工作电极放入各电极固定套(303)内，并一同置于各行星轴套(302)内，再将微调螺母(305)拧上，并旋转调整所需压力；
3)将手柄(7)及附于其上的各零部件置入打磨槽(11)内，旋拧保护盖(10)装夹固定；
4)接通电源，设置打磨时间，启动打磨；
5)打磨完成后，关闭电源，取出金属电极。
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