本发明涉及超精密加工，尤其是涉及一种电流变齿轮式工具电极及其抛光方法。
背景技术：
1、随着精密仪器的快速发展，不仅对工件表面质量提出了高要求，对其所采用技术的加工效率和材料去除均匀性也有一定的要求，并且对于较大的平面结构来说，需要兼具考虑其加工效率和材料去除的均匀性。
2、目前，行业内公认磁流变和电流变是最有潜力的超精密加工技术，二者的加工原理相似，磁流变在加工能力上比电流变更强，但是电流变抛光的电场易建立、场均匀性易控制和剪切强度的无极调节使电流变具有很大的研究价值。
3、电流变抛光是一种柔性的超精密加工技术，利用智能流体的电极化作用对工件进行非接触式纳米级磨削，具有表面完整性良好、无亚表面损伤、无应力和变形等优点。然而，传统的电流变抛光技术的电极结构以针状电极、板型电极和环形电极等为主，在抛光大平面结构时，这些工具电极仍存在抛光效率低下，材料去除均匀性差等问题。
4、中国专利cn202310876551.3公开了一种水车式电流变抛光电极及抛光机，依靠外部引入的高压电场使工件与工具电极间的电流变液发生电流变效应，形成具有一定去除能力的柔性抛光头，在水车式电极的旋转下对工件进行材料去除。然而，对于该水车式电极仍然存在以下挑战：
5、(1)工具电极轮齿间的距离很大，导致材料去除率低下；
6、(2)加工材料受限，只能抛光金属材料，对于非金属材料没有设计辅助电极。
7、综上，现有技术中的电极结构仍然有很大的进步空间，虽然对电流变液与工具电极的粘结问题有一定的改善，但材料去除率仍有待增强。
技术实现思路
1、本发明提供了一种电流变齿轮式工具电极及其抛光方法，本发明的目的是为了提高电流变液的抛光效率，可通过增加轴向的轮齿电极尺寸来适应各种面积平面的抛光。同时整个轮齿电极的周向各点线速度相等，有助于实现材料去除的均匀性。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种电流变齿轮式工具电极及其抛光方法，包括传动主轴部分、轮齿电极阳极、轮齿电极阴极、周向隔离板和中间隔离板，所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极分别与所述中间隔离板两侧粘接连接，所述中间隔离板设置有主轴安装孔，所述传动主轴部分贯穿于所述主轴安装孔并与其转动固定连接，所述周向隔离板圆周布置在所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极的下表面并与其粘接连接。
3、优选的，所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极的圆柱母线上均布设置有轮齿，所述轮齿电极阳极的轮齿齿宽与所述轮齿电极阴极的轮齿齿宽相等。
4、优选的，所述轮齿电极阳极与所述轮齿电极阴极互为对称件且所述轮齿交叉排列，所述轮齿的极间间隙均相等，间隙大小为0.5-1mm。
5、优选的，所述轮齿电极阳极与所述轮齿电极阴极均采用黄铜、紫铜中的一种，所述轮齿电极阳极一端设置有正极接电柱，所述轮齿电极阴极一端设置有负极接电柱。
6、优选的，所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极和所述中间隔离板均对应设置有用于定位和接电的接电塞孔，所述轮齿电极阳极一端的正极接电柱通过所述接电塞孔进行供电。
7、优选的，所述传动主轴部分包括主轴、导电滑环内圈和导电滑环外圈，所述导电滑环内圈与所述主轴固定连接，所述导电滑环外圈与所述导电滑环内圈转动连接。
8、优选的，所述周向隔离板截面形状为弧形，所述周向隔离板上表面与所述齿轮电极阳极、所述齿轮电极阴极下表面的曲率半径相等，所述周向隔离板下表面与所述齿轮电极阳极、所述齿轮电极阴极根部表面的曲率半径相同。
9、优选的，所述周向隔离板轴线方向后端面与所述中间隔离板边缘表面完全贴合。
10、优选的，所述周向隔离板材质采用耐击穿材料。
11、优选的，所述中间隔离板材质采用非金属材质，所述中间隔离板两侧均设置有用于固定所述齿轮电极阳极和所述齿轮电极阴极的圆台结构。
12、优选的，一种电流变齿轮式工具电极的抛光方法，包括以下步骤：
13、s1：对刀；对刀采用干对刀方式，用整个轮齿电极的母线去接触工件，借助万用表的电阻档位分别与工件和轮齿电极相连，当工件和轮齿电极接触时，会显示一定的电阻值，此时将轮齿电极回退一定的抛光间隙，该间隙控制在0.3-0.5mm之间；
14、s2：供电；将外部电源的正极和负极通过导电滑环内、外圈分别与轮齿电极阳极和轮齿电极阴极的正极、负极导电接线柱相连；
15、s3：填充抛光液；借助水车式原理，将齿轮电极以卧式的形式进行安装，轮齿电极轴线与水平面平行，并将轮齿电极以一定深度浸没在电流变液中，该深度大于轮齿极间间隙在半径方向的深度，当轮齿电极以一定的转速旋转一圈后，轮齿电极阳极与轮齿电极阴极间的极间间隙便充满电流变液，此时，由于轮齿电极阳极与轮齿电极阴极是相间排布的，电流变液中的介电颗粒在外加电场作用下发生极化，并沿着周向成链；
16、s4：抛光；当电机通过主轴安装孔带动主轴进行旋转时，此时的轮齿电极相当于一个砂轮，并在抛光间隙内实现纳米级抛光。
17、因此，与现有技术相比，本发明专利具备以下有益效果；
18、(1)本发明材料去除效率高；由于轮齿电极为圆周阵列分布，每一组轮齿电极均有抛光功能，并且可通过增加轴向轮齿电极的尺寸来适应各种面积平面的抛光。
19、(2)本发明材料去除均匀性较好；整个工具电极的周向各点的线速度相等，有助于实现材料去除的均匀性。
20、(3)本发明工具电极可抛光加工件的材料不受限制，不仅适应于金属材料，也适用于非金属材料的抛光。
21、(4)本发明采用齿轮式工具电极进行抛光，对于圆柱形的回转体工件来说，可实现一次性抛光。
22、(5)本发明工具电极结构简单，便于加工制造和维护，生产和人工成本较低。
23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：包括传动主轴部分、轮齿电极阳极、轮齿电极阴极、周向隔离板和中间隔离板，所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极分别与所述中间隔离板两侧粘接连接，所述中间隔离板设置有主轴安装孔，所述传动主轴部分贯穿于所述主轴安装孔并与其转动固定连接，所述周向隔离板圆周布置在所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极的下表面并与其粘接连接。
2.根据权利要求1所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极的圆柱母线上均布设置有轮齿，所述轮齿电极阳极的轮齿齿宽与所述轮齿电极阴极的轮齿齿宽相等。
3.根据权利要求2所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述轮齿电极阳极与所述轮齿电极阴极互为对称件且所述轮齿交叉排列，所述轮齿的极间间隙均相等，间隙大小为0.5-1mm。
4.根据权利要求2所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述轮齿电极阳极与所述轮齿电极阴极均采用黄铜、紫铜中的一种，所述轮齿电极阳极一端设置有正极接电柱，所述轮齿电极阴极一端设置有负极接电柱。
5.根据权利要求2所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述轮齿电极阳极、所述轮齿电极阴极和所述中间隔离板均对应设置有用于定位和接电的接电塞孔，所述轮齿电极阴极一端的负极接电柱通过所述接电塞孔进行连接供电。
6.根据权利要求1所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述传动主轴部分包括主轴、导电滑环内圈和导电滑环外圈，所述导电滑环内圈与所述主轴固定连接，所述导电滑环外圈与所述导电滑环内圈转动连接。
7.根据权利要求1所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述周向隔离板截面形状为弧形，所述周向隔离板上表面与所述齿轮电极阳极、所述齿轮电极阴极下表面的曲率半径相等，所述周向隔离板下表面与所述齿轮电极阳极、所述齿轮电极阴极根部表面的曲率半径相同。
8.根据权利要求7所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述周向隔离板轴线方向后端面与所述中间隔离板边缘表面完全贴合；所述周向隔离板材质采用耐击穿材料。
9.根据权利要求1所述的一种电流变齿轮式工具电极，其特征在于：所述中间隔离板材质采用非金属材质，所述中间隔离板两侧均设置有用于固定所述齿轮电极阳极和所述齿轮电极阴极的圆台结构。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的一种电流变齿轮式工具电极的抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：
