专利名称：用于电化学加工的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过在工件和导电电极之间施加电加工脉冲而同时在工件和电极之间供有电解质的用于电化学加工导电工件的处理的方法、装置和电源。
电化学加工是在提供电解质和电流的同时导电工件在电极位置处溶解的过程。为此，电极位于工件附近而同时电解质输进工件和和电极之间的间隙，大电流经电解质通过工件和电极，工件相对电极是正极。电流以具有给定幅度和时长的加工脉冲形式施加。在加工脉冲之间的间隔中更新电解质。加工脉冲作用期间电极和工件以给定的进给速度相互向对方移动，结果在工件表面形成空穴或最后形成孔洞，该空穴或孔洞的形状对应电极形状。例如，可使用该工艺，用于制备复杂空穴或孔洞或对硬质金属或合金加工成形。
工件的空穴或孔洞形状跟随电极形状的复制精度对最终质量而言极为重要。同时，以杂志论文和专利文献形式的许多出版物已公开了改善电化学加工的复制精度的方法。
因此，本发明的目的是提供优良复制精度的电化学加工方法和装置。为此，开始段落中所定义的该类方法的特征在于加工脉冲与具有同加工脉冲相同极性的电钝化脉冲相交替，钝化脉冲的电压具有不足以溶解工件和工件上的钝化膜的幅度。
在加工脉冲之间的间隔中，即电解质更新期间，以可在电极周围工件上形成金属氧化物的钝化层的幅度慎重施加钝化脉冲。在下一次加工脉冲期间，在电极端表面选择地去除该层。以该方式在进给方向上给出高效加工脉冲。因为在电极端表面溶解相对多的工件材料和在工件要加工的空穴中在空穴边缘与侧表面的斜面上形成较小半径，这就改善了复制精度。要提到的另一优点是过程的能量消耗较低以及进给方向上的工件溶解速率更高。这是因为由于局部钝化层，加工脉冲的能量不再用于从工件的空穴侧表面上非所要求地去除材料。
优选地，保持工件和电极之间的距离，加工脉冲期间的距离比钝化脉冲期间的要小。通过提高钝化脉冲期间的工件和电极之间的距离，由于距离较大可实现钝化脉冲的电场在电极端表面的作用比在工件空穴的侧表面要小。因此，可较高精度实现相对电极端表面，即在工件空穴的底面上，形成钝化层要比将要加工的空穴中的其它地方薄，或甚至没有钝化层。以只在加工脉冲期间的距离较小的情况下发生要加工表面活化的方式选择加工脉冲的幅度、时长和波形。在该种情况下加工脉冲作用期间的阳极溶解仅发生在间隙小于临界距离的那些工件位置上。工件的剩余部分被钝化层所保护并且不被溶解。这导致非常高的复制精度。以按照本发明的不同方法，工件和电极进行相互振荡移动，加工脉冲期间工件和电极之间的距离到达最小。
钝化脉冲的电压幅度起重要作用。太低，电压不起作用或起极小作用，因为钝化层太薄。相反，太高，电压导致以前形成的钝化层在空穴侧表面消失并使复制精度降低。相对更高的电压最终产生与额定加工脉冲相同的作用并导致工件在要加工的空穴的各个不希望位置上溶解。为优化钝化脉冲的幅度，按照本发明的不同方法的特征在于电化学加工期间调节至少一次钝化脉冲的电压幅度，改变一系列连续钝化脉冲的钝化脉冲幅度直到工件和电极之间的测量电阻达到最大，之后以对应最大电阻值的钝化脉冲幅度继续电化学加工。
在一系列连续钝化脉冲期间逐渐改变钝化脉冲的电压幅度，例如从零增加到工件开始溶解的给定最大值。在每个随后钝化脉冲中施加略高的电压并测量和存储间隙电阻。从测量的电阻值中选择最高值并且固定对应的电压幅度，在随后的工件加工期间保持一段时间。从而对于最大间隙电阻优化了钝化脉冲的电压幅度。这意味着在侧表面上形成钝化层也是最大的并且复制精度是最佳的。
为此，按照本发明装置的特征在于装置包括电极；用于定位电极与工件的空间位置关系从而保持电极和工件之间的间隙的装置；用于将电解质供给间隙的装置；第一电源，与电极和工件电连接以便将加工脉冲供给工件和电极；与第一电源有相同极性并具有通过控制信号可控的输出电压的第二电源，该第二电源同电极和工件电连接以便将钝化脉冲供给工件和电极；
用于交替地将第一和第二电源与工件和电极连接的装置；用于产生变化的控制信号的装置，控制信号用于改变连续钝化脉冲期间的第二电源的输出电压；用于在连续钝化脉冲期间测量在钝化脉冲期间某一时刻的工件和电极之间的间隙电阻并且用于存储代表所述时刻的间隙电阻的电阻信息值以及对应所述时刻的控制信号的控制信号值的装置；以及用于从电阻信息值中计算最大值的装置，和用于在对应最大值的控制信号值处保持第二电源的控制信号的装置。
第二电源是可控制的并且其电压可逐渐升高，存储所测量的间隙电阻是最大的电压值。
当使用变化的间隙距离，工件和电极之间的距离的任何值将对应钝化脉冲电压的另一优化幅度。当工件和电极进行相互振荡移动而它们之间的距离实际上从不恒定时，尤其是这样的。为消除这问题，按照本发明的再一不同方法特征在于钝化脉冲分成时间片而对于每个不同时间片改变钝化脉冲的电压瞬时幅度直至各个时间片期间工件和电极之间所测量的电阻值达到最大，之后，用钝化脉冲继续电化学加工，钝化脉冲的瞬时幅度根据每个时间片发现的并对应于所述时间片最大电阻值的幅度而变化。
每个钝化脉冲的时间间隔分成多个时间片，并在每个时间片中改变连续钝化脉冲期间的电压幅度直至发现所述时间片的最大电阻。存储该时间片的钝化脉冲的对应最佳时间片电压。在结束该调节过程时以正确次序在钝化脉冲的时间间隔内接连产生所有存储的最佳时间片电压，结果钝化脉冲的电压幅度对于变化的间隙距离具有优化的波形。
为此，按照本发明的装置的实施例特征在于用于产生变化的控制信号的装置包括在一个钝化脉冲时间间隔内的不同时刻改变第二电源的输出电压的装置；用于测量和存储的装置适合存储代表钝化脉冲内的不同时刻的间隙瞬时电阻的电阻信息值以及存储不同时刻的控制信号的对应控制信号值；用于计算的装置适合从连续钝化脉冲内的对应时刻的电阻信息值中计算各个最大值以及产生具有瞬时值的控制信号，该瞬时值在不同时刻等于对应各个最大值的控制信号。
因此，第二电源的电压在钝化脉冲的时间间隔内改变，钝化脉冲的波形与钝化脉冲期间变化的间隙大小最佳匹配。
在进一步的工件电化学加工期间，可按需要重复上述确定和保持钝化脉冲电压的最佳幅度波形的调节过程。
按照本发明的不同方法特征在于在工件和电极之间在连续加工脉冲之间的时间间隔中施加相反极性的附加电脉冲，最后提到的附加脉冲的电压幅度不超过电极开始在电解质中溶解的电压幅度，和/或在连续加工脉冲之间的时间间隔中钝化脉冲与相反极性的电脉冲交替，最后提到的附加脉冲的电压幅度不超过电极开始在电解质中溶解的电压幅度。
该过程在加工脉冲之间的时间间隔中以相反极性的电脉冲补充和/或交替。在国际申请WO97/03781中全面描述了相反极性的脉冲电压幅度的目的、作用和设定。所述申请描述了在最佳极限之间调节相反极性的脉冲电压幅度，一方面，以防止电极溶解和加工精度的降低，另一方面，实现高加工效率和精确限定的表面状况，例如有一定光泽的形式。当加工铬-镍钢，发现在这些工作条件下浓度降低的六价有毒铬残留在完成的电解质溶液中，由于此结果，易符合环境污染方面的要求。
通过测量电极与工件之间间隙的电流和电压并将测量数据存储在存储器中可计算出间隙电阻。通过与存储测量数据的计算机相连的模拟-数字变换器优选测量电流和电压。计算机通过分析测量数据计算最大间隙电阻。计算机还产生用于控制第二电源的输出电压的控制信号。在调节过程期间在计算机发出的控制信号指令下逐渐改变第二电源的输出电压。在计算机已发现最大电阻值之后通过计算机在给定时间内连续产生对应的控制信号。
参考附图详细描述本发明的这些以及其它特征，其中
图1示意性表示完成本发明方法的装置的实施例；图2表示按照本发明的不同方法中出现的信号波形；图3表示当完成按照本发明的不同方法时电极与工件之间的电解质条件的变化；图4表示按照本发明的不同方法中出现的信号波形；
图5表示用于完成按照本发明的方法的另一电流脉冲序列的波形；图6表示用于完成按照本发明方法的装置的实施例的电方框图；图7说明当完成按照本发明的方法时在加工工件空穴中形成钝化层；图8表示当完成按照本发明的方法时在电极与工件之间的电压和电阻的波形；图9A和图9B是按照本发明的不同方法的处理步骤的流程图；图10表示按照本发明的不同方法中出现的附加信号的波形；图11表示按照本发明的另一不同方法中出现的附加信号的波形；在这些图中具有类似功能或目的的部件采用相同标号。
图1表示用于电化学加工的工件2的装置。工件2位于平台4上，平台4以进给速率Vk朝电极6移动，电极6相对工件进行振荡移动，通过由马达10驱动的曲柄轴8操作工件2。工件由例如一种含铬的钢组成。如碱金属硝酸盐的水溶液的电解质流经工件2与电极6之间的间隙5并从储存器3中以压力P1循环。工件2、平台4和电极6导电。电极6和平台4与将电脉冲供给电极6和平台4的电源12相连。电脉冲包括具有一种极性的加工脉冲，对于该极性，平台4和随后的工件2相对电极6是正的，该脉冲与具有相同极性和下文所述的电压及波形的钝化脉冲交替。在加工脉冲期间工件2的金属在电解质中开始阳极溶解。钝化脉冲期间工件2的表面局部钝化。
图2的曲线I代表电极6与工件2之间的间隙5的大小S(t)的变化。图2的曲线II代表下文所述的调节过程期间间隙5的电压U的变化，而曲线III表示随后加工阶段期间间隙5的电压变化。在时间间隔ti中施加加工脉冲MP，如图2的曲线IV所示，其中电极6最接近工件2。在这些加工脉冲期间，间隙5的电压具有整体最小的波形，如图2的曲线II所示。加工脉冲与时间间隔tu的钝化脉冲pp相交替，如图2的曲线V所示。应注意到所示间隙5的电压U的波形仅近似于实际电压波形。
图3给出间隙5中出现的过程现象。在相对大的间隙Smax的情况下电极6向工件2移动的开始阶段中，电解质的流动是湍流特征而电解质包含蒸气和气泡。在该阶段中电极6与工件2之间的空间具有相对高的电阻，它从图2的曲线II中的电压U的第一最大值明显可见。当电极6移近，电解质的压力增大而蒸气和气泡溶解，结果间隙中的电解质均匀一致，小间隙尺寸内可得到高电流密度。结果，电阻下降，在图2的曲线II中的电压U的整体最小处明显可见。电极6与工件2之间的距离增加以及蒸气和气泡恢复产生的结果，电阻再次提高到图2的曲线II所示的第二最大值。电能的供给可以大到电解质开始激烈沸腾并且随后在间隙中产生空穴现象。空穴导致电解质的电阻的暂时增大，这表明自身作为加工脉冲期间的电极与工件之间的电压变化U中的局部最大值。图4更详细表示具有整体最小Umin之后其中出现的局部最大值U3max的电压U的变化。
应注意到可通过施加成组的加工脉冲避免激烈的空穴现象，加工脉冲组与钝化脉冲交替。如图5示出这种脉冲组。因此，利用相同最小间隙尺寸更稳固进行该过程，结果更精确。
图6表示按照本发明的电化学加工装置的电方框图，它包括按照本发明的电源12。电源12包括提供加工脉冲的电流源14和提供钝化脉冲的电压源16，电流源14提供其幅度通过控制信号CSI控制的电流I，而电压源16提供由控制信号CSU控制的输出电压Up。电流源14的负极端子和可控电压源16的负极端子经串联电阻器18均与电极6相连。电流源14的正极端子经开关20与工件2相连。开关20在信号Si控制下在时间间隔ti(参见图2)处关闭，信号Si由同步单元22提供。可控电压源16的正极端子经开关24与工件2相连。开关24在信号Su控制下在时间间隔tu(参见图2)处关闭，信号Su也由同步单元22提供，单元22也与马达10同步。通过模拟-数字变换器26在端子32和34上测量电极6与工件2之间的模拟电压U并将模拟电压转换成数字信号DU，其在计算机28中被存储、分析和处理。通过第二模拟-数字变换器30在端子36和38上测量串联电阻器18的电压降可测出间隙的电流I，第二模拟-数字变换器30将模拟电压降转换成数字信号DI，类似于数字信号DU由计算机28处理数字信号DI。可选择变流器或其它任何合适的接口来代替串联电阻器18。如在适当时刻模拟-数字变换器26的输入端子从经端子32和34的电压测量切换到经端子36和38的电流测量，可免除模拟-数字变换器30。为同步单元22、模拟-数字变换器26和30、以及计算机28提供时钟脉冲(图6中未示出)，它确保数据获取和数据处理与交替的加工同钝化脉冲及电极振荡的出现同步。平台4的位置由位置传感器40监控，它提供平台4位移测量的信号DS。计算机28经适当接口42和44产生电流源14的控制信号CSI和可控电压源16的控制信号CSU，接口42和44的结构例如可以是数字-模拟变换器。通过传感器46测量曲柄轴8的旋转角度，传感器46将信号DP供给计算机28，该信号是电极6与工件2之间的相对距离的测量。
通过控制平台4的进给速率Vk，可以以如图4所示出现局部最大值U3max的方式调节间隙5。通过模拟-数字变换器26和计算机28或通过示波器并分析电压U可测量该局部最大值。然而，如需要的话，对于间隙5的大小，可选择其它任何工作点，即电压U中无局部最大值U3max出现。
图7说明钝化脉冲的作用。选择可控电压源16的电压Up的幅度以便在加工工件2空穴中形成钝化层PL。然而，电压Up的幅度不高至使工件溶解并且也不高至使钝化层再次溶解。由于振荡移动加工脉冲期间电极6端表面之间的距离d2小于加工空穴的侧表面与电极之间的距离d1。在正确选择加工脉冲的幅度和时长的情况下，实现工件只正面溶解，即与进给方向上的电极6端表面相反且不在钝化层PL的位置处。这使得复制精度非常优良，工件2的空穴形状非常精确地遵循电极6的形状。得到精度10弧分的复杂轮廓和穿孔斜面。局部沉积的钝化层PL不仅提供较高复制精度，还提供较好能量效率和较高加工速度。这是因为没有能量浪费在用于不期望地从加工空穴的侧表面去除材料。
对于优化效果，如钝化脉冲的电压Up具有不高至使钝化层PL或甚至工件溶解并且也不如此小至不足以或几乎不形成钝化层的幅度，因此这是所希望的。在两种情况下，加工脉冲将溶解工件2的任何可能的地方并在所有方向上将产生相对大的加工空穴，从而降低复制精度。钝化脉冲的优化幅度是间隙5的电阻最高时的幅度。这是此时因为导电差的钝化层PL的生长最大而且复制精度也是最大。
为实现钝化脉冲的电压幅度的优化调节，电化学加工装置(图6)进行调节处理，其中在电极6的多个连续振荡期间从零逐步提高钝化脉冲的电压Up到开始阳极溶解的电压Uap。为此，计算机28经接口44将适当控制信号CSU提供给可控电压源16。在每次提高电压Up之后，通过模拟-数字变换器26和30测量间隙5的电阻。测量的电阻值和对应的控制信号CSU作为数字值存储在计算机28的主存储器中。从所发现的所有电阻值中计算机确定电压Up的最大值和相关幅度。利用所发现的电压Up的幅度，完成调节过程并在给定时间TM内继续加工处理。作为电极6振荡移动的结果，钝化脉冲期间连续改变在进给方向上的工件2和电极6之间的距离。工件与电极之间的每个距离值对应钝化脉冲电压的另一优化幅度。考虑到这种情况，钝化脉冲的时间间隔分成时间片。现确定每个时间片的优化幅度，间隙的电阻在该时间片上是最大。当完成调节过程时计算机28在每个钝化脉冲的时间片内将该系列控制信号供给可控电压源16，其中给定该钝化脉冲的幅度，该幅度对于变化的间隙尺寸是最佳。在图2的曲线III中给出钝化脉冲的这种变化幅度的例子。参考图8的图示和图9A和9B的流程图详细描述该复杂细致的调节过程。
图8的曲线I表示工件2和电极6之间的距离S。曲柄轴8的转动产生距离S的正弦波变化，达到加工脉冲MP期间的最小值Smin。曲柄轴8的每次转动对应周期T的振荡。调节过程包含一组m次振荡并因此具有时长mT。调节过程即m次振荡组之后是加工周期TM，其中工件还将通过具有在以前调节过程中确定的幅度变化的加工脉冲MP和钝化脉冲PP来加工。加工周期TM的长度取决于操作条件并可按照需求设定。当完成加工周期TM时重复再次包含m次振荡的调节过程。重复调节过程的次数取决于操作条件和所要的结果。在最简单的情况下，只进行一次调节过程而在随后的加工周期内电化学加工工件一次。每组具有从1达到加工处理的时间总长度所确定的值的序数i。组i中的每次振荡具有从1达到m的序数j。此外，每次振荡即加工周期TM的振荡分成长度Dt的时间片。每个时间片具有从1达到n的序数k。图8中每个钝化脉冲PP已分成8个时间片，即n＝8，但明显也可能是更大或更小数量的时间片。所需的时间片数量取决于幅度和工件与电极之间相对移动的时间变化。更多的时间片造成确定钝化脉冲的电压幅度的优化波形的分辨率提高以及复制精度改善。
图8的曲线II表示钝化脉冲的幅度的逐步提高。在j＝1的振荡中，进行第一步骤，从零伏开始。对于所有时间片k＝n到k＝1，步骤相同。而且，示出具有序数j＝m-1的前置振荡和具有序数j＝m的最终振荡。在具有序数j＝m的最终振荡中电压幅度等于工件开始阳极溶解的电压Uap。当每个时间片k(k＝1..n)终止时测量间隙的电阻R并将它存储在计算机的存储器中。此外，对应控制信号CSU的值作为数字值存储。对于每次振荡j(j＝1..m)重复这些n次电阻测量，结果在曲线III中所示，其中示出了各个时间片的电阻值。对于每个时间片确定m次测量的最大电阻Rmax。假定，通过例子，对于每个时间片在具有序数j＝m-1的前置振荡中测量的每时间片的电阻值也是最大电阻值Rmax(j＝m-1，k＝1)到Rmax(j＝m-1，k＝n)。然而，这并不必需。可在具有不同序数j的振荡中发现每个不同时间片k的最大间隙电阻。对于最大电阻Rmax所发现的每个值，计算机了解对应的控制信号CSU。完成调节过程之后，即加工周期TM中，计算机28以正确序列在每个钝化脉冲的时间间隔内产生控制信号CSU的对应值。图8的曲线IV给出加工周期TM中间隙的电压U变化的例子。
如图9A和9B的流程图所示进行加工处理和调节过程。这些图的方框具有如下标题B0开始B1i＝1B2U*k＝1，k＝1..nB3R*k＝0，k＝1..nB4Uk11＝0，k＝1..nB5j＝1B6检测DP开关20开；开关22关产生加工脉冲B7k＝1B8Ukji＝(Ukji+dU)＜Uap开关20关；开关22开B9等待DtB10测量Ik11B11RKji＝Ukji＝/Ikji
B12RKji＝R*k？B13R*k＝RKjiB14U*k＝UKjiB15k＝k+1B16k＞n？B17j＝j+1B18j＞m？B19ECM(U*k，TM)B20i＝i+1B21停止ECM？B22结束在方框B1中设定组的序数i为开始值1。在方框B2中设定所有时间片k的各个优化电压U*为开始值零。在方框B3中设定所有时间片k的各个优化电压R*为开始值零。在方框B4中设定所有时间片k的增大的钝化脉冲幅度的开始值为零。在方框B5中设定记录已过去的振荡数目的计数器j为开始值1。
该初始化之后开始加工处理。在方框B6中检测表示电极位置的信号DP。在正确位置的情况下，打开开关20连接电流源14并且打开开关24断开可控电压源16。之后，施加加工脉冲。该加工脉冲具有给定的时长，它也通过计算机确定。完成加工脉冲之后在方框B7中设定时间片计数器k为值1。
在方框B8中通过阶跃值dU增大钝化脉冲的ith组的jth振荡的kth时间片的幅度Ukji。所得的幅度应不超过电压Uap。此外，打开开关20断开电流源14并且关闭开关24连接可控电压源16。随后，在方框B9中观察一个时间片周期Dt的等待时间。之后，在方框B10中测量并存储ith组的jth振荡的kth时间片上的电流Ikji瞬时值。在方框B11中通过瞬时电压Ukji除以瞬时电流Ikji可计算出瞬时电阻值Rkji。
在方框B12中检测所得的瞬时电阻值Rkji是否大于时间片的各个最大电阻值R*k。如不是这种情况，则转移到方框B15。如所述的值较大，使各个最大电阻值R*k等于瞬时电阻值Rkji，这在方框B13中完成。此外，在方框B14中使所述时间片的对应的各个优化电压U*等于瞬时值Ukji。在方框B15中检测时间片计数k是否大于n。如不是这种情况，所有时间片仍未被分割而且程序返回方框B8，通过一个阶跃增加下一时间片的电压，测量电流，计算电阻并存储具有相关瞬时电压值的最大电阻值。继续该过程直至所有时间片被分割。
一旦已完成所有时间片，在方框B17中振荡计数j增加一个阶跃并同方框B18中的值m相比。如已过去的振荡数目小于或等于m，程序返回方框B6并施加后面的加工脉冲，在随后的钝化脉冲中电压增加一个阶跃。继续该过程m次振荡。之后，在方框B20中在周期TM期间以各个优化时间片电压U*k(k＝1..n)继续电化学加工处理。此后，在方框B20中组计数器i以1增量。在方框B21中判断加工处理是否持续足够长。如加工处理持续较长时间，组计数器i应在采用停止决定之前增量。停止加工处理的标准可以是，例如，通过位置传感器40的信号DS位移平台4或经过的处理时间。如仍未完成加工处理，返回方框B2并启动调节过程，接着进行另一加工周期TM。当达到最终值时，在方框B22终止加工处理。
如上所述的方法和装置用于加工试样。试样和电极的材料是退火条件下的钢40X13，加工面积是2cm2而电解质是8％NaNO3。在加工过程中加工脉冲的电压是7V，加工脉冲的时长是2ms，邻近间隙入口的电解质压力为350kPa，电解质的温度为18℃，电极振荡的频率为47Hz，振荡幅度是0.2mm。在最小间隙的情况下钝化脉冲的电压是+2.8V而最大间隙的情况下钝化脉冲的电压是+3.8V。
加工结果的分析表明，与传统加工方法相比，使用按照本发明的电化学加工方法可使加工生产率提高1.25倍而能量消耗可下降1.2倍。电极与要加工的表面的复制误差不大于0.01mm。
如需要的话，可补充图2的曲线III和图8的曲线IV所示的钝化脉冲和/或与相反极性的电脉冲交替。在国际申请WO97/03781中充分描述相反极性的电压幅度的目的、作用和设定。所述申请描述了在优化极限之间调节相反极性的脉冲电压的幅度，一方面，以防止电极溶解和加工精度的降低，另一方面，实现高加工效率和精确限定的表面状况，例如一定光泽的形式。在许多方面所述国际申请的所述装置类似于图1和6所示的装置。然而，对于在加工脉冲之间的间隔中产生相反极性的电压脉冲，需暂时使可控电压源16(图6)的极性相反，或提供附加的相反极性的可控电源及类似于开关24的附加开关。
图10的曲线II说明了加工脉冲如何与负电压脉冲交替。施加负脉冲代替正钝化脉冲，它可使工件具有高光泽。可在完成上文所述的加工方法之前、期间或之后施加负电压脉冲。
图11表示另一种可供选择的方案，其中在加工脉冲之间的间隔中首先施加负电压脉冲，之后施加按照上文所述的调节过程确定其波形和幅度的正钝化脉冲。
至此，已假定电极和工件相互进行振荡移动，在工件与电极之间的最小距离期间施加加工脉冲。增加距离使电解质容易更新。然而，严格地说，如操作条件和所希望的结果允许，该距离变化并不必需。
为产生改变电极6与工件2之间的距离的振荡或其它移动，可使用其它驱动机构来代替转动曲柄轴。为此，可使用具有小齿轮和齿形架的电或液压驱动结构，或电或液压驱动螺杆。然后使电极6接近工件2，之后调节间隙尺寸。加工处理期间使间隙尺寸适合以便实现进给速率基本上平均恒定，其基本上等于工件2的溶解速率。
权利要求
1.一种电化学加工导电工件(2)的方法，通过在工件(2)与导电电极(6)之间施加电加工脉冲而同时电解质提供在工件(2)与电极(6)之间，特征在于加工脉冲与具有同加工脉冲相同极性的电钝化脉冲交替，钝化脉冲的电压具有不足以溶解工件(2)和工件(2)上的钝化膜的幅度。
2.如权利要求1所述的方法，特征在于在电化学加工期间调节至少一次钝化脉冲的电压幅度，改变一系列连续钝化脉冲的钝化脉冲幅度直至工件(2)和电极(6)之间测量的电阻达到最大，之后以对应最大电阻值的钝化脉冲幅度继续电化学加工。
3.如权利要求2所述的方法，特征在于钝化脉冲分成时间片而对于每个不同时间片改变钝化脉冲的电压瞬时幅度直至各个时间片期间在工件(2)和电极(6)之间所测量的电阻值达到最大，之后以钝化脉冲连续进行电化学加工，钝化脉冲的瞬时幅度按照每个时间片发现的并对应于所述时间片的最大电阻值的幅度而变化。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，特征在于加工脉冲期间保持工件(2)与电极(6)之间的距离小于钝化脉冲期间的距离。
5.如权利要求4所述的方法，特征在于工件(2)与电极(6)相互进行振荡移动，加工脉冲期间工件(2)与电极(6)的距离达到最小。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，特征在于在连续加工脉冲之间的时间间隔中在工件(2)和电极(6)之间施加相反极性的附加电脉冲，所述附加脉冲的电压幅度不超过电极(6)开始在电解质中溶解的幅度。
7.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，特征在于在连续加工脉冲之间的时间间隔中钝化脉冲与相反极性的电脉冲交替，该最后提到的脉冲的电压幅度不超过电极(6)开始在电解质中溶解的幅度。
8.一种用于电化学加工导电工件(2)的装置，通过在工件(2)与电极(6)之间施加电加工脉冲而同时电解质提供在工件(2)与电极(6)之间，特征在于装置包括-电极(6)；-用于定位电极(6)与工件(2)的空间位置关系从而保持电极(6)和工件(2)之间的间隙(5)的装置(4、40)；-用于将电解质供给间隙(5)的装置(3)；-第一电源(14)，与电极(6)和工件(2)电连接以便将加工脉冲供给工件(2)和电极(6)；-第二电源(16)，与第一电源(14)有相同极性并具有通过控制信号(CSU)可控的输出电压，第二电源(16)同电极(6)和工件(2)电连接以便将钝化脉冲供给工件(2)和电极(6)；-用于交替将第一(14)和第二电源(16)与工件(2)和电极(6)连接的装置(20、24)；-用于产生变化的控制信号的装置(28、44)，控制信号用于改变连续钝化脉冲期间的第二电源(16)的输出电压；-用于在连续钝化脉冲期间测量在钝化脉冲期间某一时刻的工件(2)和电极(6)之间的间隙(5)电阻并且用于存储代表所述时刻的间隙(5)电阻的电阻信息以及对应所述时刻的控制信号(CSU)的控制信号值的装置(18、30、26、28)；以及用于从电阻信息值中计算最大值的装置(28)，和用于在对应最大值的控制信号值处保持第二电源(16)的控制信号(CSU)的装置(28、44)。
9.如权利要求8所述的装置，特征在于-用于产生变化的控制信号的装置(28、44)，包括在一个钝化脉冲时间间隔内的不同时刻改变第二电源(16)的输出电压的装置；-用于测量和存储的装置(18、30、26、28)，适合存储代表钝化脉冲内的不同时刻的间隙(5)瞬时电阻的电阻信息值以及存储不同瞬时的控制信号的对应控制信号值；-用于计算的装置(28)，适合从连续钝化脉冲内的对应时刻的电阻信息值中计算各个最大值以及产生具有瞬时值的控制信号，该瞬时值在不同时刻等于对应各个最大值的控制信号。
10.如权利要求9所述的装置，特征在于装置还包括用于改变电极(6)与工件(2)之间的距离的装置(8、10)，供给加工脉冲期间的距离小于供给钝化脉冲期间的距离。
11.如权利要求10所述的装置，特征在于装置包括用于产生工件(2)与电极(6)之间的振荡移动的装置(8、10)，和用于使交替连接第一(14)和第二(16)电源的装置(20、24)与工件(2)的振荡移动同步的装置(22)。
12.在电化学加工导电工件(2)的方法中使用的电源，电化学加工通过在工件(2)和导电电极(6)之间施加加工脉冲而同时在工件(2)与电极(6)之间提供电解质，特征在于电源包括-第一电源(14)，与电极(6)和工件(2)电连接以便将加工脉冲供给工件(2)和电极(6)；-第二电源(16)，与第一电源(14)有相同极性并具有通过控制信号(CSU)可控的输出电压，第二电源(16)同电极(6)和工件(2)电连接以便将钝化脉冲供给工件(2)和电极(6)；-用于交替将第一和第二电源与工件(2)和电极(6)连接的装置(20、24)；-用于产生变化的控制信号(CSU)的装置(28、44)，控制信号(CSU)用于改变连续钝化脉冲期间的第二电源(16)的输出电压；-用于在连续钝化脉冲期间测量在钝化脉冲期间某一时刻的工件(2)和电极(6)之间的间隙(5)电阻并且用于存储代表所述时刻的间隙(5)电阻的电阻信息以及对应所述时刻的控制信号的控制信号值的装置(18、26、28、30)；和-用于从电阻信息值中计算最大值的装置(28)，和用于在对应最大值的控制信号值处保持第二电源(16)的控制信号(CSU)的装置(28、44)。
13.如权利要求12所述的电源，特征在于-用于产生变化的控制信号的装置(28、44)，包括在一个钝化脉冲时间间隔内的不同时刻改变第二电源(16)的输出电压的装置；-用于测量和存储的装置(18、30、26、28)，适合存储代表钝化脉冲内的不同时刻的间隙(5)瞬时电阻的电阻信息值以及存储不同瞬时的控制信号的对应控制信号值；-用于计算的装置(28)，适合从连续钝化脉冲内的对应时刻的电阻信息值中计算各个最大值以及产生具有瞬时值的控制信号，该瞬时值在不同时刻等于对应各个最大值的控制信号。
全文摘要
本发明涉及在电解质中电化学加工导电工件的方法,通过在工件和电极之间施加电脉冲,一个或多个加工脉冲与用于在工件上沉积钝化层的电压脉冲(PP)交替。调节过程期间调节电压幅度,其中从零逐渐将电压脉冲的幅度提高到工件开始在电解质中溶解的电压。每次电压升高之后测量电极与工件之间的间隙电阻。在存储器中存储最高间隙电阻的电压值并在下面加工期间使用。可将电压脉冲的时间间隔分成时间片(Dt)而且对于每个时间片调节电压用于该时间片期间的最大间隙电阻。
文档编号B23H3/02GK1272076SQ99800852
公开日2000年11月1日 申请日期1999年3月29日 优先权日1998年4月6日
发明者I·L·阿加福诺夫, R·A·阿林贝科夫, A·L·贝洛戈尔斯基, N·Z·吉梅夫, A·N·扎塞夫, V·N·库森科, R·R·穆楚特迪诺夫 申请人:皇家菲利浦电子有限公司, 菲利普斯有限公司