CN116921788A - 用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极及方法，属于电解加工领域。本发明中阴极具有圆筒状对称结构,其端面是由函数定义形状的内凹形曲面，并设置有一圈倾斜指向端面内圆角的出水孔。该阴极进行平面加工有六个步骤，主要是靠相邻沟槽加工和相邻沟槽的接刀痕加工两部分循环进行。阴极利用内凹形的端面形状调整了加工间隙内电阻分布，使加工沟槽垂直方向上接收到的电量供应趋于一致，大幅改善了沟槽加工后底面平整性。而阴极倾斜不垂直于工件表面时又可以利用阴极端面外圆角处集中的电量供应去除相邻沟槽交界处的接刀痕，一把阴极解决两大难题，简单高效地实现了飞掠式电解铣削对平面的加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极及方法，属于电解加工领域。
背景技术
为了减轻重量，大型航空结构件往往具有各种槽腔、筋、凸台、孔等元素，以及厚度小、材料去除深度小、外形尺寸大、相对刚度极低等特点，所以传统的机械加工工艺很容易造成大型航空薄壁结构件的变形。飞掠式电解铣削加工工艺依靠工具阴极喷出的电解液无接触地溶解阳极工件表面，没有切削力切削热，也就不会产生残余应力、重铸层、微裂纹和变形。因此，飞掠式电解铣削加工工艺在大型航空结构件的加工领域具有广阔的应用前景。
使用旋转阴极是目前飞掠式电解铣削加工工艺的热门选择。因为旋转阴极一边旋转一边进给的运行模式可以促进电解液的快速更新，以保持电解液的高导电性，这不仅可以提高加工效率，还可以消除短路和火花的危害。此外，旋转阴极可以优化加工间隙内的流场分布，削减湍流流体的停滞时间，显著改善加工精度。最值得一提的是，使用旋转阴极是实现电解加工与其它加工工艺相结合的关键，例如电解电火花复合加工工艺，顺应了发展复合加工工艺的大趋势。但是使用旋转阴极进行飞掠式电解铣削加工的最大缺点在于，所加工表面通常是一个弯曲的圆弧轮廓，表面平整性很差。因为旋转阴极的圆形底面电场分布不均匀，导致垂直于进给方向上单位面积的电量供应从中间向两边递减，相应的电化学阳极溶解的材料量也是中间多两边少，加工深度自然也就是中间深两边浅，呈现圆弧形轮廓。而且旋转阴极的尺寸越大，电量供应分布的差异越大，加工后的表面平整性就越差。大型航空结构件的厚度小，材料去除深度小，意味着在加工过程中没有机会多次走刀，那么糟糕的表面平整度不仅会大大降低加工效率，而且极易发生过切导致加工的结构件报废。所以使用旋转阴极进行飞掠式电解铣削加工后表面平整度差的问题亟待解决。
此外，飞掠式电解铣削加工平面的思路一般是将多条平行并列的沟槽结合扩大成平面，即二次加工相邻沟槽的相邻侧壁使抵消去除，同时保留每个沟槽的底面。从原理上而言，无论使用什么电极，电解加工后的沟槽侧壁一定会是倾斜弯曲的，不可能实现像传统机械加工后侧壁与底面相垂直的轮廓，也就意味着二次加工相邻沟槽的相邻侧壁后还是会保留一部分，这就是接刀痕。现在对于接刀痕的研究还停留在调整二次加工的量来使接刀痕最小化的阶段，没有真正的解决方法。而且单个沟槽本身糟糕的表面平整性意味着需要保留的底面很少，大部分沟槽轮廓作为侧壁进行二次加工，二次加工后保留的材料更多，接刀痕相对更大。以上就是目前飞掠式电解铣削无法加工合格平面的两大难题——单个轨迹平整性差和多轨迹接刀痕难去除。
针对电解加工的平整性问题，很多学者进行过研究。专利“提高加工底面平面度的组合式电解加工工具阴极及方法”(授权公告号：CN112091338B，发明人：马鑫；李寒松；曲宁松；岳小康)提出了一种组合式电极来提高电解加工底面平面度。但是该组合式电极属于平动电极，不是旋转电极，很多旋转阴极的应用场景它不适用。专利“改善电解铣磨加工底面平整性的工具阴极及方法”(授权公告号：CN108080755B，发明人：牛屾；曲宁松；岳小康；李寒松)的应用对象是大切深的电解铣磨加工，即工具阴极底面位于被加工阳极工件表面下方，需要工具阴极外圆和底面同时参与加工。所以电解铣磨加工的加工间隙分为两部分，工具阴极外圆与工件半圆形的待加工侧壁之间是一部分，工具阴极底面与工件被加工底面之间是另一部分，这样流场自然也被分成了两部分。电解铣磨加工中工件半圆形的待加工侧壁会同时限制加工间隙两部分的流场，在工具阴极底部汇聚电解液，破坏加工平整性。专利CN108080755B通过设计工具阴极结构来抑制电解液的汇聚流动，扩散流场分布，从而改善了电解铣磨加工底面平整性。但是，飞掠式电解铣削加工与电解铣磨加工的加工状态、条件天差地别，无法相提并论。飞掠式电解铣削加工的工具阴极底面是在阳极工件表面上方移动的，而工具阴极外圆不参与加工，所以流场只分布于工具阴极底面与工件被加工面之间的加工间隙中。再加上飞掠式电解铣削加工深度较小，使得加工间隙内电解液自由地向四面八方溢出扩散，没有约束限制也没有汇聚效应。所以这个专利提出的解决方法并不适用飞掠式旋转阴极电解铣削加工，改善其单沟槽加工平整性的关键还是得要从电场(电量供应)分布这一根本出发。而对于相邻沟槽交界处接刀痕的难题，目前的研究中大多是调整二次加工的量来使接刀痕最小化，然后借助其它工艺方法将最小化的接刀痕去除，实际操作起来非常复杂，而且加工精度、加工质量也难以保证。不借助其它工艺，仍然采用电解铣削加工去除接刀痕一直是国内外学者的理想追求。
发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明设计了一种用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极及方法，阴极利用内凹形的端面形状调整了加工间隙内电阻分布，在阴极竖直地旋转进给时促使加工沟槽垂直方向上接收到来自阴极端面的电量供应趋于一致，大幅改善了单沟槽加工后底面平整性。而阴极倾斜不垂直于工件表面时又可以利用阴极端面外圆角处集中的电量供应完成对相邻沟槽交界处接刀痕的电化学溶解去除，一举两得。
一种用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：所述阴极具有圆筒状对称结构，外圆半径为R；所述阴极一端是无封盖的沉孔，另一端是内凹形端面，端面上设置有一圈围绕阴极轴线均匀分布的出水孔，且每个出水孔轴线与阴极轴线共面；
上述阴极内凹形端面与阴极轴线的交点是该端面的顶点，在阴极任意一个纵剖面上，以阴极端面顶点为原点，以阴极轴线为y轴，以沉孔指向端面的方向为y轴正方向建立直角坐标系，阴极端面在这个纵剖面上截取的曲线轮廓符合函数其中自变量/>对于/>以及/>的区域，曲线轮廓通过直线段/>过渡到阴极外圆壁x＝±R；最后将曲线轮廓和直线段相交处的尖角倒成内圆角，将直线段和阴极外圆壁相交处的尖角倒成外圆角；
上述出水孔的半径都为R/12，在每个包含出水孔轴线的阴极纵剖面上，出水孔轴线与x轴交点的横坐标绝对值都是b，b的取值范围是出水孔轴线与y轴呈θ角，并延伸指向最近的内圆角。
上述曲线轮廓函数中已知数a决定了阴极内凹形端面的曲率，a的取值范围是[0.5,1.5]。
本发明中阴极结构对称，那么阴极端面在任意纵剖面上截取的曲线轮廓都一样符合上述函数，这个函数通过设计内凹形端面的形状来调整阴阳极间加工间隙内的电阻分布，从而在阴极竖直地旋转进给时促使加工沟槽垂直方向上接收到来自阴极端面的电量供应趋于一致，以获得底面平整的加工沟槽。而阴极端面边缘以及的区域，没有继续沿用曲线轮廓函数，而是通过直线段/>过渡到阴极外圆壁x＝±R，并在曲线轮廓、直线段、阴极外圆壁的相交处倒了圆角，这全都是为了避免因尖角形状产生电场尖端效应而破坏电量供应分布均匀性。而且边缘/>的区域宽度很小，不会破坏曲线轮廓函数改善电量供应分布的效果。同样地，出水孔半径设计成R/12，也是为了尽量减少内凹形端面的金属材料牺牲，而保证曲线轮廓函数改善电量供应分布的效果，但再小的话制造成本和制造难度不可控。为了设计制造方便，每个出水孔的轴线都与阴极轴线共面。再加上一圈出水孔都围绕着阴极轴线均匀分布，所以每根出水孔轴线和阴极轴线构成的平面都是阴极的对称面。出水孔轴线与y轴呈θ角，延伸指向最近的内圆角，这样不仅可以在阴极垂直于工件表面时使加工间隙内充满电解液，还可以在阴极倾斜不垂直于工件表面时为阴极端面内、外圆角专门提供电解液，保证导电回路通畅。倾斜的出水孔轴线与x轴交点的横坐标绝对值b满足/>b过小的话，所有倾斜的出水孔轴线会在阴极轴线附近相交，损失流道长度，造成流场紊乱；而b过大的话，出水孔轴线延伸指向最近内圆角的倾斜角度会很小，无法保证在阴极倾斜不垂直于工件表面时为阴极端面内、外圆角提供充足的电解液，而且b过大意味着出水孔位于曲线轮廓的边缘，孔壁电场可能会干扰内凹形端面对电量供应分布均匀性的改善。
已知数a决定了阴极内凹形端面的曲率，a的取值范围是[0.5,1.5]，不仅要确保曲线轮廓函数对电量供应分布均匀性的改善效果，还要避免材料去除率和加工效率大幅降低，所以这个取值范围是对加工表面平整性和加工效率的平衡。
上述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极的工艺方法，其特征在于包括以下过程：
单沟槽加工工艺：阴极安装在机床主轴上，接电源负极，工件安装在机床工作台内，接电源正极，阴极端面始终高于工件上表面；电解液通过主轴自上而下地注入阴极的沉孔，然后通过出水孔喷射到工件表面并向各方向溢出扩散，充满阴极与工件之间的加工间隙，形成导电回路；主轴带动阴极一边旋转一边向前进给，对垂直于阴极轴线的工件表面进行电化学阳极溶解，阴极利用内凹形的端面形状调整了加工间隙内电阻分布，使加工沟槽垂直方向上接收到来自阴极端面的电量供应趋于一致，所以加工后沟槽底面的平整性大幅改善；
具体加工步骤：
步骤1、第一条沟槽加工：阴极保持旋转并从第一条沟槽的起点进给到第一条沟槽的终点，按照单沟槽加工工艺加工出第一条沟槽；
步骤2、第二条沟槽加工：
2-1、阴极保持旋转并沿第一条沟槽加工方向的法向进给一段距离d，即从第一条沟槽的终点加工到相邻第二条沟槽的起点；
2-2、按照单沟槽加工工艺，阴极保持旋转并沿第一条沟槽加工方向的反方向从第二条沟槽的起点加工到第二条沟槽的终点；
2-3、阴极保持旋转并沿第二条沟槽加工方向的法向从第二条沟槽的终点进给回到第一条沟槽的起点，完成第二条沟槽的加工；
步骤3、第一、第二条沟槽的接刀痕加工：
3-1、接刀痕对刀：电源断电，主轴带着保持旋转的阴极一起从垂直于工件表面的状态倾斜到阴极外圆壁和工件表面呈λ角，此时阴极端面外圆角离工件表面最近；保持λ角不变，平移阴极直至最下方的外圆角到达接刀痕正上方；
3-2、去除接刀痕：减小电源输出后通电，主轴带动阴极保持旋转并保证阴极外圆壁和工件表面之间的λ角不变，然后沿接刀痕进给，利用阴极最下方外圆角处集中的电量供应完成对接刀痕的电化学溶解去除，显著改善了相邻两沟槽底面的平面度；
3-3、接刀痕去除后，电源断电，主轴带动阴极恢复到垂直于工件表面的状态并位移回到第二条沟槽的起点；
步骤4、其他相邻沟槽加工：
4-1、将当前刚刚加工完成的沟槽称为第N条沟槽，其中N≥2；恢复电源输出后通电，阴极保持旋转并沿第N条沟槽加工方向的法向进给一段距离d，即从第N条沟槽的起点加工到相邻第N+1条沟槽的起点；
4-2、按照单沟槽加工工艺，阴极保持旋转并沿第N条沟槽加工方向的相同方向从第N+1条沟槽的起点加工到第N+1条沟槽的终点；
4-3、阴极保持旋转并沿第N+1条沟槽加工方向的法向从第N+1条沟槽的终点进给回到第N条沟槽的终点，完成第N+1条沟槽的加工；
步骤5、其他相邻沟槽的接刀痕加工：
5-1、接刀痕对刀：电源断电，主轴带着保持旋转的阴极一起从垂直于工件表面的状态倾斜到阴极外圆壁和工件表面呈λ角，此时阴极端面外圆角离工件表面最近；保持λ角不变，平移阴极直至最下方的外圆角到达第N条沟槽与第N+1条沟槽交界处接刀痕的正上方；
5-2、去除接刀痕：减小电源输出后通电，主轴带动阴极保持旋转并保证阴极外圆壁和工件表面之间的λ角不变，然后沿接刀痕进给，利用阴极最下方外圆角处集中的电量供应完成对接刀痕的电化学溶解去除，显著改善了相邻沟槽底面的平面度；
5-3、接刀痕去除后，电源断电，主轴带动阴极恢复到垂直于工件表面的状态并位移回到第N+1条沟槽起点；
步骤6、重复步骤4、5加工平面：恢复电源输出后通电，重复上述步骤4、5，这样飞掠式电解铣削可以通过组合一条条相邻的沟槽并去除它们交界处的接刀痕来加工平面。
本发明针对的是飞掠式电解铣削，在沟槽加工过程中，加工槽垂直方向上接收到来自传统阴极圆形底面的电量供应一定是中心最多并向两边缘递减，导致加工槽中心材料去除量最多并向两边缘递减，这样加工槽在垂直方向上就呈现出中间深两边浅的圆弧形轮廓。此外，飞掠式电解铣削加工的阴极底面高于阳极工件上表面使电解液四溢分散，难以约束，所以要改善表面平整性必须从电场(电量供应)分布这一根本出发。利用严密推导所得的轮廓函数，阴极确定了内凹形端面的形状，也就确定了阴阳极之间加工间隙的形状和电解液电阻分布。步骤1、2、4进行单沟槽加工时可以发现，阴极端面越靠近中心的区域，对应的加工间隙就越大，加工间隙内电解液的电阻越大，对加工沟槽的电量供应就大大减少；而阴极端面边缘区域所对应的加工间隙以及加工间隙内电解液的电阻与传统平底电极的差不多，对加工沟槽的电量供应也就差不多，所以总体上本发明设计的阴极端面对加工沟槽中间区域的电量供应远远小于传统平底电极。对于加工沟槽越边缘的区域，本发明设计的阴极所减小的电量供应越少，导致传统平底电极从中间向两边递减的电量供给分布状况得到扭转。这样加工沟槽垂直方向上从中间向两边接收到的电量供应几乎趋于一致，使加工沟槽中间到两边的材料去除量趋于一致，平整性也就可以大幅改善。这样单沟槽加工工艺就解决了飞掠式电解铣削无法加工合格平面的第一个难题——单个轨迹平整性差。步骤2中通过相邻沟槽的加工，单沟槽变成了一块由两个沟槽组成的小平面，这就是飞掠式电解铣削加工平面的基本思路，步骤4同理。尽管相邻两个沟槽各自底面变平整，但是沟槽侧壁还是倾斜弯曲的，这从电解加工原理上无法避免，所以步骤2-2、4-2加工相邻沟槽时二次加工前一条沟槽的相邻侧壁后还是会留下接刀痕，很直观地破坏了平面度。
接刀痕的截面很像三角形，只不过两条边是弧线并非直线；而接刀痕整体笔直，与沟槽方向平行。为了去除接刀痕，必须要将阴极的电量供应集中在很小的区域。正好阴极端面边缘内、外圆角处距离工件最近，加工间隙最小，电阻最小。为了进一步集中电场，通过步骤3-1、5-1来调整阴极的状态。电源断电是为了停止电量供应暂停加工，避免破坏已加工表面。步骤3-1、5-1中倾斜阴极使阴极外圆壁和工件表面呈一定角度，这样一圈外圆角中大部分都远离了工件表面，只有很小一部分外圆角维持着最小加工间隙，这进一步集中了电场。再将这很小一部分阴极最下方的外圆角移至接刀痕正上方，就能使大部分电量供应集中在接刀痕上，对接刀痕进行电化学阳极溶解；另外大部分远离工件表面的外圆角因为加工间隙过大以及电解液供应不足而不参与加工。
因为接刀痕高度低于工件未加工原表面，即接刀痕要去除的材料相对较少，所以不需要单沟槽加工时那么大的电源输出，步骤3-2、5-2中要减小电源输出。当步骤3-3完成接刀痕去除时，阴极也位移到了第一条沟槽终点和第二条沟槽起点之间，为了后续第三条沟槽的加工，需要将阴极恢复到垂直于工件表面的状态并回到第二条沟槽起点位置做准备。这个过程要避免破坏已加工表面加工精度，所以还得断电，步骤5-3中同理。至此解决了飞掠式电解铣削无法加工合格平面的第二个难题——多轨迹接刀痕难去除。对于更大的平面，需要第三条沟槽、第四条沟槽……等更多条沟槽组成，就重复步骤4、5，多一条沟槽就多去除一次接刀痕。
本发明具有如下优点：
1本发明简单高效成本低，仅仅通过一根由函数确定端面内凹形状的旋转阴极就解决了飞掠式电解铣削无法加工合格平面的两大难题——单个轨迹平整性差和多轨迹接刀痕难去除，无需组合电极，无需辅助工艺，无需复杂控制程序，制备周期短，利用率高，适用性广。
2本发明基于静电场理论，所设计的阴极利用内凹形端面的形状调整了加工间隙内电阻分布，在阴极竖直地旋转进给时促使加工沟槽垂直方向上接收到来自阴极端面的电量供应趋于一致，大幅改善了单沟槽加工后底面平整性。而阴极倾斜不垂直于工件表面时又可以利用阴极端面外圆角处集中的电量供应完成对相邻沟槽交界处接刀痕的电化学溶解去除，一举两得。本发明提出的加工平面的方法操作快捷高效，按需溶解，定位精确，加工精度高。
3本发明中飞掠式电解铣削加工所得平面的平面度大幅改善，可以广泛应用于航空航天、国防军工中的各种大型薄壁结构件，相比于传统机械加工，加工效率加工精度大大提高。这极大推动了飞掠式电解铣削加工工艺进步，以及飞掠式旋转阴极电解铣削加工的应用开发。
上述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：上述阴极外圆半径R满足R≥3mm；上述阴极沉孔的半径不超过R-1，深度h2满足h2≥30mm；上述阴极的端面顶点距离沉孔底面之间的阴极端部最小厚度h1满足h1≥5mm。
本发明应用的飞掠式电解铣削加工，一般是宏观加工，而且对于介观、微观尺度，表面平整性并不是那么重要，所以阴极外圆半径不小于3mm。阴极沉孔的半径不超过R-1，壁厚至少1mm是为了确保阴极使用时的装夹强度，所以其深度h2至少30mm。阴极端面顶点与沉孔底面之间的距离是阴极端部最小厚度，为了出水孔有足够长的孔壁(流道)长度来汇聚引导电解液射流，最小厚度h1不能少于5mm。所以整个阴极的长度就是
上述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：上述一圈围绕阴极轴线均匀分布的出水孔的数量不少于6个；上述出水孔轴线与y轴所呈角度θ的取值范围是15°≤θ≤45°。
为了阴阳极间加工间隙内充足的电解液供应，出水孔的数量不少于6个。出水孔轴线需要倾斜指向最近的内圆角，所以出水孔轴线与y轴所呈角度取决于内圆角的位置，也就是取决于曲线轮廓函数。为了对应曲线轮廓函数中已知数a的取值范围，出水孔轴线与y轴所呈角度θ的取值满足15°≤θ≤45°。
上述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：上述阴极材料为耐酸碱腐蚀导电体。
因为飞掠式电解铣削加工所用电解液常常具有腐蚀性，所以阴极材料要选耐酸碱腐蚀导电体来增长使用寿命。
上述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极的工艺方法，其特征在于：上述步骤2-1和步骤4-1中进给的距离d满足1.75R≤d≤1.9R；上述步骤3和步骤5中阴极外圆壁和工件表面所呈角度λ的取值满足90-θ≤λ≤80°。
本发明的单沟槽加工工艺已经解决了单个轨迹平整性差的问题，加工槽平整底面占槽宽的比例显著提高，不平整的弯曲侧壁大幅变窄，加工相邻沟槽时二次加工这些相邻弯曲侧壁所需要的重叠区域也就大幅变窄，所以步骤2-1和步骤4-1中加工相邻沟槽时偏移进给的距离(即跨距)显著增加，满足[1.75R，1.9R]即可获得较小的接刀痕，加工效率显著提高。步骤3、5中倾斜阴极使阴极外圆壁和工件表面呈一定角度，是为了让一圈外圆角中的大部分都尽量远离工件表面，避免对接刀痕之外的区域有电量供应，所以阴极外圆壁和工件表面所呈角度λ不能大于80°。而维持着最小加工间隙的那小部分外圆角需要足够的电解液供应，所以它们对应的出水孔必须保证电解液射流冲击工件表面以后反射填充到它们下方加工间隙内，所以阴极外圆壁和工件表面所呈角度λ不能小于90-θ。
附图说明
图1为用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极的CAD图；；其中(a)为仰视图，(b)为全剖的主视图，(c)为主视图的局部放大图，(d)为俯视图，(e)为轴测图；
图2为解决飞掠式电解铣削单个轨迹平整性差这一难题的原理示意图；其中(a)为常规阴极一般情况的俯视示意图，(b)常规阴极一般情况的纵向截面图，(c)为本发明阴极加工情况的纵向截面图；
图3为利用旋转阴极实现飞掠式电解铣削加工平面的工艺方法的三维示意图；其中(a)为步骤1对应情况，(b)为步骤2对应情况，(c)为步骤3-1对应情况，(d)为步骤3-2对应情况，(e)为步骤4对应情况，(f)为步骤5-1对应情况，(g)为步骤5-2对应情况；
图4为解决飞掠式电解铣削加工平面时多轨迹接刀痕难去除的难题的原理示意图；
图5为实施例1对应的使用一个常规阴极加工后的轮廓图；
图6为实施例2对应的一个用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极加工后的轮廓图；其中(a)为单沟槽加工情况，(b)为平面加工情况，(c)为接刀痕去除情况；
图7为实施例3对应的另一个用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极加工后的轮廓图；其中(a)为单沟槽加工情况，(b)为平面加工情况，(c)为接刀痕去除情况；
其中标号名称为：1.工件；2.阴极；3.电解液；4.出水孔；5.沉孔；6.端面；7.内圆角；8.外圆角；9.曲线轮廓；10.直线段；11.接刀痕；12.沟槽；13.产物。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
图1为用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极2的CAD图。图1(a)是仰视图，图1(b)是全剖的主视图，图1(c)是主视图中内圆角7、外圆角8处的局部放大图，图1(d)是俯视图，图1(e)是轴测图。由图1(e)可以看到，外圆半径为R的阴极2具有圆筒状对称结构，一端是无封盖的沉孔5，另一端是内凹形端面6。如图1(a)、1(d)所示，阴极2端面6上设置有一圈围绕阴极2轴线均匀分布的出水孔4，且每个出水孔4轴线与阴极2轴线共面。
图1(b)任意选取了一个包含出水孔4轴线的阴极2纵剖面(对称面)，以阴极2端面6顶点为原点，以阴极2轴线为y轴，以沉孔5指向端面6的方向为y轴正方向建立直角坐标系。阴极2端面6在这个纵剖面上截取的曲线轮廓9符合函数 其中自变量对于/>以及/>的区域，如图1(c)中局部放大图所示，曲线轮廓9通过直线段/>过渡到阴极2外圆壁x＝+R；最后将曲线轮廓9和直线段10相交处的尖角倒成内圆角7，将直线段10和阴极2外圆壁相交处的尖角倒成外圆角8，避免因尖角形状产生电场尖端效应而破坏电量供应分布均匀性。
图1(b)还能明显看到，出水孔4直径为R/6，两个出水孔4轴线与x轴有两个交点，两交点的横坐标绝对值都是b。两个出水孔4轴线与y轴都呈θ角，都延伸指向各自最近的内圆角7。这样不仅可以在阴极2垂直于工件1表面时使加工间隙内充满电解液3，还可以在阴极2倾斜不垂直于工件1表面时为阴极2端面6的内圆角7、外圆角8专门提供电解液3，保证导电回路通畅。
阴极2沉孔5的深度是h2，为了确保它的装夹强度，深度h2至少30mm。阴极2的端面6顶点与沉孔5底面之间的距离是阴极2端部最小厚度，为了出水孔4有足够长的孔壁(流道)长度来汇聚引导电解液3射流，最小厚度h1不能少于5mm。所以整个阴极2的长度就是如图1(b)所示。
解决飞掠式电解铣削单个轨迹平整性差这一难题的原理示意图如图2所示。图2(a)是使用旋转阴极2进行飞掠式电解铣削的俯视示意图，图2(b)是使用传统平底电极进行飞掠式电解铣削时两个平行于进给方向的纵截面示意图，图2(c)是使用本发明阴极2进行飞掠式电解铣削时两个平行于进给方向的纵截面示意图。图2(a)中，在加工沟槽12表面垂直于进给方向上任意作一条点划线代表加工沟槽12截面，当用阴影表示的旋转阴极2整体从点划线右边飞掠到点划线左边以后，即为完成对该截面的加工。一般情况下，点划线上位于加工沟槽12中心的点O被加工的时间等于线段O1O3的长度除以进给速度vjj，点划线上位于加工沟槽12边缘的点P被加工的时间等于线段P1P3长度除以进给速度vjj。进给速度一致，线段O1O3长于线段P1P3，所以点O被加工的时间更长。如图2(b)所示，传统平底电极底面中心区域O2、P2和边缘区域O1、O3、P1、P3处在同一高度，它们下方加工间隙大小差不多，加工间隙内充满的电解液3的电阻也就差不多，传统平底电极底面各区域对加工沟槽12相应各区域的电量供应也就差不多，即传统平底电极底面飞掠过点O、点P的过程中，对点O、点P单位时间的电量供应大致相同，且全程几乎没有变化。而点O被加工的时间长于点P，所以传统平底电极底面对点O代表的加工沟槽12中间区域的电量供应更多，加工沟槽12中间区域被电化学阳极溶解去除的材料更多，加工深度更深，这样加工沟槽12从中心向两边的加工深度逐渐递减，呈现圆弧形轮廓。以上就是使用传统平底电极进行飞掠式电解铣削加工后单个轨迹平整性差的原因。
为解决单个轨迹平整性差的问题，进行以下计算推导。首先将旋转阴极2底面简化为圆并暂时不考虑边缘效应；然后假设进给速度很快，以至于阳极的材料去除深度很小，可以忽略不计；这样阴阳极间加工间隙大小与其中电解液3的电阻呈线性关系。既然加工时间无法改变，那么改善单个轨迹平整性的关键在于改善阴极2底面单位时间的电量供应分布，在于彻底改变传统惯性思维：即传统阴极底面正对的阳极表面投影区域接收到的电量处处相等。不管阴极2是否旋转，阴极2圆形底面在阳极表面的投影都是圆，假设圆形投影区域的阳极电流密度i按半径微分，即任一半径的圆圈上电流密度处处相等，不同半径的同心圆上电流密度可能不同。而点划线上某一点P被加工过程的线段P1P2就是无数个不同半径的同心圆的截线，经历了对应的各个阳极电流密度。设点划线上某一点P距离加工沟槽12轴线的距离为x(即图2a中阴影圆圆心到线段P1P2的距离是x)，该点在整个加工过程中接收到的电量就是Q(x)＝∫i(x)dt，即每一个被线段P1P2截取的同心圆的阳极电流密度值与其对应作用时间的积的积分。因为进给速度v处处相同，而时间所以/>L是各个阳极电流密度作用的长度即各个阳极电流密度对应圆与线段P1P2重合部分的长度。根据法拉第定律，该点P所处沟槽12位置的阳极材料被腐蚀质量/>μ是质量电化当量，η是电流效率。再结合圆截线计算公式展开因为Δi很小，要想改善平整性，获得腐蚀质量与所处沟槽12位置的平衡关系，那么电流密度i应该是以/>为基础的函数，即/>w1、w2是已知参数。但实际上，阴极2圆形的底平面与阳极表面平行，加工间隙就是处处相等，其中的电解液3电阻也就是处处相等，阴极2底平面均匀的电流密度传导到阳极表面以后阳极电流密度也是均匀一致的，不可能真的按照半径变化。要想实现只能将阴极2底平面改成凹凸不平的曲面，这样加工间隙不是处处相等，其中的电解液3电阻也不是处处相等，阳极电流密度也就不是处处相等了。因此，阳极电流密度i随半径变化，就变成了加工间隙的大小随半径变化，又因为阳极电流密度和加工间隙负相关，加工间隙的大小就是阴极2端面6轮廓到阳极表面的距离，所以/>就转换成内凹形端面6轮廓函数/>为了控制阴极2端面6中心的低电量供应，并将内凹形端面6的顶点设为坐标轴原点，根据模拟仿真得到w1、w2的关系w1/R＝w2，所以其中已知数a的取值范围是[0.5,1.5]。
图2(c)中使用的是本发明设计的阴极2。利用严密推导所得的轮廓函数，阴极2确定了内凹形端面6的形状，也确定了阴阳极之间加工间隙的形状。图2(c)左边截面O中，阴极2端面6越靠近中心区域O2，对应的加工间隙就越大，加工间隙内电解液3的电阻越大，对加工沟槽12的电量供应就大大减少；而阴极2端面6边缘区域O1、O3所对应的加工间隙以及加工间隙内电解液3的电阻与图2(b)中传统平底电极的差不多，对加工沟槽12的电量供应也就与图2(b)中差不多，所以总体上本发明设计的阴极2端面6对点O代表的加工沟槽12中间区域的电量供应远远小于图2(b)中传统平底电极。图2(c)右边截面P中，阴极2端面6的P2区域离中心较远，对应的加工间隙以及加工间隙内电解液3的电阻也就增加得不多，对加工沟槽12的电量供应减少得很少；而阴极2端面6边缘区域P1、P3仍然是与图2(b)中差不多，所以总体上本发明设计的阴极2端面6对点P代表的加工沟槽12边缘区域的电量供应稍小于图2(b)中传统平底电极。综上，与图2(b)中传统平底电极相比，对于加工沟槽12越中间的区域，本发明设计的阴极2减少的电量供应越多，导致传统平底电极从中间向两边递减的电量供给分布状况得到扭转。这样加工沟槽12垂直方向上从中间向两边接收到来自本发明阴极2端面6的电量供应趋于一致，导致加工沟槽12中间到两边的材料去除量趋于一致，平整性也就可以大幅改善。
图3为利用旋转阴极2实现飞掠式电解铣削加工平面的工艺方法的三维示意图。步骤1(第一条沟槽12加工)如图3(a)所示，选取的是刚好加工到第一条沟槽12终点的瞬间。按照单沟槽12加工工艺，阴极2安装在机床主轴上，接电源负极，工件1安装在机床工作台内，接电源正极，阴极2端面6始终高于工件1上表面。电解液3通过主轴自上而下地注入阴极2沉孔5，然后通过出水孔4喷射到工件1表面并向各方向溢出扩散，充满阴极2与工件1之间的加工间隙，形成导电回路。主轴带动阴极2一边以速度vxz旋转一边以vjj的速度向前进给，对垂直于阴极2轴线的工件1表面进行电化学阳极溶解，从第一条沟槽12的起点加工到第一条沟槽12的终点。阴极2利用内凹形端面6形状调整了加工间隙内电阻分布，使加工沟槽12垂直方向上接收到来自阴极2端面6的电量供应趋于一致，所以加工后沟槽12的底面很平整。
步骤2(第二条沟槽12加工)如图3(b)所示，选取的是完成相邻第二条沟槽12加工回到第一条沟槽12起点的瞬间。第一条沟槽12加工完成后，主轴带动阴极2保持旋转并沿第一条沟槽12加工方向的法向进给一段距离d，从第一条沟槽12的终点加工到相邻第二条沟槽12的起点。然后以第一条沟槽12加工方向的反方向不断进给加工第二条沟槽12，到达第二条沟槽12的终点。再沿第二条沟槽12加工方向的法向进给回到第一条沟槽12的起点，完成相邻第二条沟槽12的加工。通过相邻第二条沟槽12的加工，单沟槽12变成了一块由两个沟槽12组成的小平面，这就是飞掠式电解铣削加工平面的基本思路。单沟槽12加工工艺已经解决了单个轨迹平整性差的问题，垂直进给方向上单个沟槽12的平整底面所占宽度变宽而倾斜弯曲的部分所占宽度减少，即单个沟槽12可以保留而无需二次加工的部分变宽，需要二次加工的部分减少。所以步骤2加工相邻沟槽12时沿第一条沟槽12加工方向的法向进给的距离d(即跨距)显著增加，满足[1.75R，1.9R]即可获得较小的接刀痕11，加工效率显著提高。但是，对沟槽12相邻倾斜弯曲侧壁进行二次加工之后，还是会有部分侧壁材料残留在两沟槽12交界处，即凸起的接刀痕11，很直观地破坏了平面度。
接刀痕11整体笔直，与沟槽12方向平行。为了去除接刀痕11，必须要将阴极2的电量供应集中在很小的区域。正好阴极2端面6边缘内圆角7、外圆角8距离工件1最近，加工间隙最小，电阻最小。为了进一步集中电场，通过步骤3-1(接刀痕11对刀)来调整阴极2的状态，如图3(c)所示。电源断电，主轴带着保持旋转的阴极2一起从垂直于工件1表面的状态倾斜到阴极2外圆壁和工件1表面呈λ角。此时一圈外圆角8中大部分都远离了工件1表面，只有很小一部分外圆角8维持着最小加工间隙。保持λ角不变，平移阴极2直至其端部最下方的这很小一部分外圆角8到达接刀痕11正上方，使大部分电量供应能集中在接刀痕11上。而另外大部分远离工件1表面的外圆角8因为加工间隙过大以及电解液3供应不足而不参与加工。图3(c)中选取的就是最下方的小部分外圆角8到达接刀痕11正上方的瞬间。
步骤3-2(去除接刀痕11)如图3(d)所示，选取的是刚刚加工去除整条接刀痕11的瞬间；步骤3-2的纵剖面原理示意图如图4所示。减小电源输出后通电，主轴带动阴极2保持旋转并保证阴极2外圆壁和工件1表面之间的λ角不变。这样远离工件1表面的那一大部分内圆角7、外圆角8尽管有对应的出水孔4提供电解液3射流，但由于加工间隙较大，电解液3射流很容易喷出，无法和工件1构建连续的导电回路。再配合上大加工间隙带来的极大电阻，大部分内圆角7、外圆角8以及大部分内凹形端面6都无法供应电量也就没有电解反应。而保持最小加工间隙的一小部分外圆角8所对应的最近出水孔4正好对着接刀痕11，它提供的倾斜电解液3射流正好冲击接刀痕11，并且扩散充满了这小部分外圆角8下方的最小加工间隙，可以构建连续的导电回路并集中电量供应。这样沿接刀痕11进给，利用阴极2端面6最下方外圆角8处集中的电量供应就能完成对接刀痕11的电化学溶解去除，显著改善了相邻两沟槽12底面的平面度。接刀痕11去除后，电源断电，主轴带动阴极2恢复到垂直于工件1表面的状态并回到第二条沟槽12起点。
步骤4(其他相邻沟槽12加工)如图3(e)所示，选取的是加工完相邻第三条沟槽12回到第二条沟槽12终点的瞬间。恢复电源输出后通电，阴极2保持旋转并沿第二(N＝2)条沟槽12加工方向的法向进给一段距离d，即从第二(N＝2)条沟槽12的起点加工到相邻第三(N+1＝3)条沟槽12的起点。然后沿第二(N＝2)条沟槽12加工方向的相同方向从第三(N+1＝3)条沟槽12的起点加工到第三(N+1＝3)条沟槽12的终点。再沿第三(N+1＝3)条沟槽12加工方向的法向从第三(N+1＝3)条沟槽12的终点进给回到第二(N＝2)条沟槽12的终点，完成第三(N+1＝3)条沟槽12的加工。步骤5-1(接刀痕11对刀)如图3(f)所示，图中选取的是最下方的小部分外圆角8到达第二(N＝2)条沟槽12与第三(N+1＝3)条沟槽12交界处接刀痕11的正上方，完成对刀的瞬间。电源断电，主轴带着保持旋转的阴极2一起从垂直于工件1表面的状态倾斜到阴极2外圆壁和工件1表面呈λ角，此时阴极2端面6外圆角8离工件1表面最近。保持λ角不变，平移阴极2直至最下方的外圆角8到达第二(N＝2)条沟槽12与第三(N+1＝3)条沟槽12交界处接刀痕11的正上方。步骤5-2(去除接刀痕11)如图3(g)所示，选取的是刚刚加工去除整条接刀痕11的瞬间，过程与步骤3-2相同。接刀痕11去除后，电源断电，主轴带动工具阴极2位移回第三(N+1＝3)条沟槽12起点，为后续加工准备。后续一直重复上述步骤4、5，这样飞掠式电解铣削可以通过组合一条条相邻的沟槽12并去除它们交界处的接刀痕11来加工平面。
接下来是实施例对比。本发明实施例选用的三种旋转阴极2外圆半径R都是9mm，如图5、图6(a)、图7(a)左边实物图所示。实施例1是一种常规阴极，如图5左边所示，它的七个出水孔半径都是1mm，以往飞掠式电解铣削加工中用的都是这种开孔面积小且分散的常规阴极。开孔面积小所以对常规阴极底面的金属导电面积以及电场分布几乎没影响，电量供应分布还和图2(a)一样。实施例2是一个用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极2，如图6(a)左边所示，已知数a＝0.5，曲线轮廓9函数其中自变量/>12个出水孔4半径为R/12＝0.75mm，出水孔4轴线与x轴交点的横坐标绝对值都是b＝5(R-1)/6＝6.67。阴极2深度h2＝50mm，阴极2的端面6顶点距离沉孔5底面之间的阴极2端部最小厚度h1满足h1＝5mm。实施例3是另一个用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极2，如图7(a)左边所示，已知数a＝1.5，曲线轮廓9函数/>其中自变量/>12个出水孔4半径为R/12＝0.75mm，出水孔4轴线与x轴交点的横坐标绝对值都是b＝5(R-2)/6＝5.84。阴极2深度h2＝50mm，阴极2的端面6顶点距离沉孔5底面之间的阴极2端部最小厚度h1满足h1＝5mm。通过三种阴极2试验验证可以明确对比加工表面平整性的实际效果。试验参数如下：电解液3为20％NaCl溶液，温度30℃，电解液3压力0.2MPa。阴极2材料为304不锈钢，阳极工件1材料为7075铝合金。阴极2转速500rpm，进给速度60mm/min，加工间隙0.2mm，加工电压30V。
实施例1：
本实施例用的是一种常规阴极。因为7个出水孔面积小，所以常规阴极底面电场分布依旧不均匀，垂直于进给方向上单位面积的电量供应从中间向两边递减，相应的电化学阳极溶解的材料量也是中间多两边少，加工深度自然也就是中间深两边浅，呈现圆弧状轮廓，如图5右边截面轮廓所示。加工表面平整度很差，底面高度差有0.18mm。
实施例2：
本实施例是一个用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极2。它最终加工沟槽12底面相对较平整，很接近机械铣削加工表面轮廓，如图6(a)右边截面轮廓所示，底面高度差只有0.029mm，仅是常规阴极的约1/6。以d＝16.5mm的法向进给量(跨距)进行三条相邻沟槽12加工后的截面轮廓如图6(b)所示，底面高度差有0.078mm，完全就是接刀痕11的高度，此时接刀痕11成为了破坏平面度的主要因素。按照本专利的工艺方法进行接刀痕11去除后的截面轮廓如图6(c)所示，底面高度差降到了0.035mm，和单个沟槽12底面高度差接近，说明去除接刀痕11的效果很明显。
实施例3：
本实施例是另一个用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极2。它最终加工沟槽12底面也相对较平整，如图7(a)右边截面轮廓所示，底面高度差有0.034mm，仅是常规阴极的约1/5。以d＝16.5mm的法向进给量(跨距)进行三条相邻沟槽12加工后的截面轮廓如图7(b)所示，底面高度差有0.083mm，完全就是接刀痕11的高度，此时接刀痕11成为了破坏平面度的主要因素。按照本专利的工艺方法进行接刀痕11去除后的截面轮廓如图7(c)所示，底面高度差降到了0.039mm，和单个沟槽12底面高度差接近，说明本发明去除接刀痕11的效果很明显。综上，本发明高效快捷地解决了飞掠式电解铣削无法加工合格平面的两大难题——单个轨迹平整性差和多轨迹接刀痕11难去除，显著改善了飞掠式电解铣削平面加工平面度。
本发明提出了一种用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极2及方法，阴极2利用内凹形端面6形状调整了加工间隙内电阻分布，在阴极2竖直地旋转进给时使加工沟槽12垂直方向上接收到来自阴极2端面6的电量供应趋于一致，大幅改善了单沟槽12加工后底面平整性。而阴极2倾斜不垂直于工件1表面时又可以利用阴极2端面6外圆角8处集中的电量供应完成对相邻沟槽12交界处接刀痕11的电化学溶解去除，一举两得。但是以上描述并不能理解为对本发明专利的限制。应该说明的是，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改善，这些均应落入本发明专利的保护。
Claims (6)
1.一种用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：所述阴极(2)具有圆筒状对称结构，外圆半径为R；所述阴极(2)一端是无封盖的沉孔(5)，另一端是内凹形端面(6)，端面(6)上设置有一圈围绕阴极(2)轴线均匀分布的出水孔(4)，且每个出水孔(4)轴线与阴极(2)轴线共面；
上述阴极(2)内凹形端面(6)与阴极(2)轴线的交点是该端面(6)的顶点，在阴极(2)任意一个纵剖面上，以阴极(2)端面(6)顶点为原点，以阴极(2)轴线为y轴，以沉孔(5)指向端面(6)的方向为y轴正方向建立直角坐标系，阴极(2)端面(6)在这个纵剖面上截取的曲线轮廓(9)符合函数其中自变量/>对于/>以及/>的区域，曲线轮廓(9)通过直线段(10)/>过渡到阴极(2)外圆壁x＝±R；最后将曲线轮廓(9)和直线段(10)相交处的尖角倒成内圆角(7)，将直线段(10)和阴极(2)外圆壁相交处的尖角倒成外圆角(8)；
上述出水孔(4)的半径都为R/12，在每个包含出水孔(4)轴线的阴极(2)纵剖面上，出水孔(4)轴线与x轴交点的横坐标绝对值都是b，b的取值范围是出水孔(4)轴线与y轴呈θ角，并延伸指向最近的内圆角(7)。
上述曲线轮廓(9)函数中已知数a决定了阴极(2)内凹形端面(6)的曲率，a的取值范围是[0.5,1.5]。
2.根据权利要求1所述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：上述阴极(2)外圆半径R满足R≥3mm；上述阴极(2)沉孔(5)的半径不超过R-1，深度h2满足h2≥30mm；上述阴极(2)的端面(6)顶点距离沉孔(5)底面之间的阴极(2)端部最小厚度h1满足h1≥5mm。
3.根据权利要求1所述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：上述一圈围绕阴极(2)轴线均匀分布的出水孔(4)的数量不少于6个；上述出水孔(4)轴线与y轴所呈角度θ的取值范围是15°≤θ≤45°。
4.根据权利要求1所述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极，其特征在于：上述阴极(2)材料为耐酸碱腐蚀导电体。
5.利用权利要求1所述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极的工艺方法，其特征在于包括以下过程：
单沟槽加工工艺：阴极(2)安装在机床主轴上，接电源负极，工件(1)安装在机床工作台内，接电源正极，阴极(2)端面(6)始终高于工件(1)上表面；电解液(3)通过主轴自上而下地注入阴极(2)的沉孔(5)，然后通过出水孔(4)喷射到工件(1)表面并向各方向溢出扩散，充满阴极(2)与工件(1)之间的加工间隙，形成导电回路；主轴带动阴极(2)一边旋转一边向前进给，对垂直于阴极(2)轴线的工件(1)表面进行电化学阳极溶解，阴极(2)利用内凹形的端面(6)形状调整了加工间隙内电阻分布，使加工沟槽(12)垂直方向上接收到来自阴极(2)端面(6)的电量供应趋于一致，所以加工后沟槽(12)底面的平整性大幅改善；
具体加工步骤：
步骤1、第一条沟槽加工：阴极(2)保持旋转并从第一条沟槽(12)的起点进给到第一条沟槽(12)的终点，按照单沟槽(12)加工工艺加工出第一条沟槽(12)；
步骤2、第二条沟槽加工：
2-1、阴极(2)保持旋转并沿第一条沟槽(12)加工方向的法向进给一段距离d，即从第一条沟槽(12)的终点加工到相邻第二条沟槽(12)的起点；
2-2、按照单沟槽(12)加工工艺，阴极(2)保持旋转并沿第一条沟槽(12)加工方向的反方向从第二条沟槽(12)的起点加工到第二条沟槽(12)的终点；
2-3、阴极(2)保持旋转并沿第二条沟槽(12)加工方向的法向从第二条沟槽(12)的终点进给回到第一条沟槽(12)的起点，完成第二条沟槽(12)的加工；
步骤3、第一、第二条沟槽的接刀痕加工：
3-1、接刀痕(11)对刀：电源断电，主轴带着保持旋转的阴极(2)一起从垂直于工件(1)表面的状态倾斜到阴极(2)外圆壁和工件(1)表面呈λ角，此时阴极(2)端面(6)外圆角(8)离工件(1)表面最近；保持λ角不变，平移阴极(2)直至最下方的外圆角(8)到达接刀痕(11)正上方；
3-2、去除接刀痕(11)：减小电源输出后通电，主轴带动阴极(2)保持旋转并保证阴极(2)外圆壁和工件(1)表面之间的λ角不变，然后沿接刀痕(11)进给，利用阴极(2)最下方外圆角(8)处集中的电量供应完成对接刀痕(11)的电化学溶解去除，显著改善了相邻两沟槽(12)底面的平面度；
3-3、接刀痕(11)去除后，电源断电，主轴带动阴极(2)恢复到垂直于工件(1)表面的状态并位移回到第二条沟槽(12)的起点；
步骤4、其他相邻沟槽加工：
4-1、将当前刚刚加工完成的沟槽(12)称为第N条沟槽(12)，其中N≥2；恢复电源输出后通电，阴极(2)保持旋转并沿第N条沟槽(12)加工方向的法向进给一段距离d，即从第N条沟槽(12)的起点加工到相邻第N+1条沟槽(12)的起点；
4-2、按照单沟槽(12)加工工艺，阴极(2)保持旋转并沿第N条沟槽(12)加工方向的相同方向从第N+1条沟槽(12)的起点加工到第N+1条沟槽(12)的终点；
4-3、阴极(2)保持旋转并沿第N+1条沟槽(12)加工方向的法向从第N+1条沟槽(12)的终点进给回到第N条沟槽(12)的终点，完成第N+1条沟槽(12)的加工；
步骤5、其他相邻沟槽的接刀痕加工：
5-1、接刀痕(6)对刀：电源断电，主轴带着保持旋转的阴极(2)一起从垂直于工件(1)表面的状态倾斜到阴极(2)外圆壁和工件(1)表面呈λ角，此时阴极(2)端面(6)外圆角(8)离工件(1)表面最近；保持λ角不变，平移阴极(2)直至最下方的外圆角(8)到达第N条沟槽(12)与第N+1条沟槽(12)交界处接刀痕(11)的正上方；
5-2、去除接刀痕(11)：减小电源输出后通电，主轴带动阴极(2)保持旋转并保证阴极(2)外圆壁和工件(1)表面之间的λ角不变，然后沿接刀痕(11)进给，利用阴极(2)最下方外圆角(8)处集中的电量供应完成对接刀痕(11)的电化学溶解去除，显著改善了相邻沟槽(12)底面的平面度；
5-3、接刀痕(11)去除后，电源断电，主轴带动阴极(2)恢复到垂直于工件(1)表面的状态并位移回到第N+1条沟槽(12)起点；
步骤6、重复步骤4、5加工平面：恢复电源输出后通电，重复上述步骤4、5，这样飞掠式电解铣削可以通过组合一条条相邻的沟槽(12)并去除它们交界处的接刀痕(11)来加工平面。
6.根据权利要求5所述的用于飞掠式电解铣削加工平面的旋转阴极的工艺方法，其特征在于：上述步骤2-1和步骤4-1中进给的距离d满足1.75R≤d≤1.9R；上述步骤3和步骤5中阴极(2)外圆壁和工件(1)表面所呈角度λ的取值满足90-θ≤λ≤80°。
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