電化學(xué)加工工件的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種電化學(xué)加工工件的方法，例如用來(lái)加工噴嘴，尤其是加工具有盲孔的噴嘴。本發(fā)明另關(guān)于一種電化學(xué)加工工件的裝置。該加工方法其特征在于一相對(duì)運(yùn)動(dòng)制程，特別是在加工工件和陰極之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該加工裝置其特征在于，其陰極也或工件為相對(duì)運(yùn)動(dòng)目的是相互樞接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【專利說(shuō)明】電化學(xué)加工工件的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種電化學(xué)加工(Electrochemical Maching)工件的方法及加工裝置，例如用來(lái)加工噴嘴(Nozzles)。所述的這些工件如此能夠以沒(méi)有或已具有噴射孔的結(jié)構(gòu)在未經(jīng)硬化處理或業(yè)經(jīng)硬化處理狀態(tài)被加工處理。
【背景技術(shù)】
[0002]此類現(xiàn)有的噴嘴通常是應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)引擎，尤其是在制造柴油引擎時(shí)所需要。此類的噴嘴，其特征在于，其是在一本體上具有一內(nèi)孔。這些內(nèi)孔例如是一盲孔(blindhole)。柴油引擎的盲孔噴嘴有不同的結(jié)構(gòu)。例如可能是一圓錐形的或一圓柱形的盲孔。此夕卜，也可以區(qū)分為一座孔及一盲孔。盲孔噴嘴的結(jié)構(gòu)為，在燃燒室內(nèi)部其燃料出口的實(shí)際開(kāi)口并非直接設(shè)在盲孔的中心或底部，而是設(shè)在盲孔的頂部。它們通常設(shè)置在圓環(huán)狀的圓周周圍。然而至少具有一出口噴嘴充當(dāng)內(nèi)孔(bore)。此外，也可能使用一個(gè)盲孔噴嘴充當(dāng)所謂的蓄壓機(jī)，以便適當(dāng)調(diào)節(jié)在盲孔內(nèi)燃料的排放，然而其出口噴嘴并非位于盲孔內(nèi)部，而是在一單獨(dú)的噴嘴內(nèi)部。在此，該盲孔例如是充當(dāng)蓄壓機(jī)使用。此類現(xiàn)有的盲孔其直徑約0.5至Imm,但是通常為0.8_。
[0003]盲孔本身的加工并不困難，因?yàn)槔眠m當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工可獲得充分的精確度。此外，已知的加工方法也可能進(jìn)一步進(jìn)行研磨加工與退火處理。問(wèn)題常出在具有一盲孔的噴嘴而且其噴嘴小孔位于盲孔的底部者。這些噴嘴利用傳統(tǒng)的加工方法無(wú)法達(dá)到所要求的充分的表面加工精度也或退火處理。機(jī)械加工的問(wèn)題尚有，如果盲孔需加工時(shí)，其加工表面不允許受損。此外，機(jī)械加工也不可能充分處理在材料內(nèi)所存在的刮痕或凸出部等表面瑕疵也或利用搪孔(boring)或拋光(polishing)加工來(lái)排除。此外，利用所謂的壓印法(Coining)來(lái)加工，也無(wú)法達(dá)到充分的要求。盲孔或噴嘴小孔的粗糙度雖然經(jīng)過(guò)很高成本的加工，但是效果有限。迄今此類的噴嘴或噴嘴盲孔內(nèi)的噴嘴小孔的電化學(xué)加工其效果也不明顯，因?yàn)槔靡阎年帢O無(wú)法進(jìn)行表面處理加工。陰極是供直接導(dǎo)入電解液至被加工工件的表面以進(jìn)行材料移除，然而，迄今利用電化學(xué)加工方法仍不可能完全的加工噴嘴小孔。由于噴嘴小孔具有不同的結(jié)構(gòu)，所以在制造時(shí)需分別針對(duì)被加工處理的表面進(jìn)行特別處理，因此，制造成本很高。
[0004]德國(guó)專利文件DE102004054587B1揭不了一種制造微孔(microscopic holes)的方法及裝置。在此，具有一定的液壓特性的一微孔是在工件內(nèi)部利用電化學(xué)加工制程來(lái)制造而且該工件內(nèi)部已事先加工具有一定位孔(Pilot hole)。這些定位孔其直徑是小于后加工的微孔的直徑。此外，在此并非涉及一盲孔，而是一貫穿孔(through-hole)。在此，該陰極(cathode)被調(diào)整置于預(yù)先加工完成的盲孔處而且利用電極(electrode)施加一電解液(electrolyte)與電流在一界定的速度移動(dòng)進(jìn)行加工。陰極的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在該專利文件未曾揭示過(guò)。
[0005]德國(guó)專利文件DE 103 12 986揭不了 一種放電加工(Electrical DischargeMachining)內(nèi)孔的方法及裝置。在此是關(guān)于已預(yù)先鉆孔的定位孔的放電加工。因此，在此也涉及一直徑較小的預(yù)先完成的定位孔，利用機(jī)械放電加工以獲得一最終尺寸。該放電加工方法，其特征在于，材料移除是利用非固定之間歇性放電加工來(lái)達(dá)成，換句話說(shuō)，一次只產(chǎn)生一單一火花。放電加工是利用大于200伏特電壓而且需隨時(shí)供應(yīng)介電液。相對(duì)于利用電解液充當(dāng)液體的電化學(xué)加工，放電加工是利用一電介質(zhì)(dielectric medium),也即一非導(dǎo)電液體。放電加工另一缺點(diǎn)在于，其工具在加工一段時(shí)間后會(huì)遭受腐蝕，換句話說(shuō)，它會(huì)磨損。此現(xiàn)象例如在電化學(xué)加工不會(huì)發(fā)生。此外，內(nèi)孔由上往下看需呈圓錐形結(jié)構(gòu)。關(guān)于盲孔或一盲孔小孔的加工，在該專利文件未曾揭示過(guò)。本案所揭示的此類解決方法不可能用來(lái)加工盲孔。
[0006]專利文件DD 135 974揭示了一種電化學(xué)移除金屬的裝置。然而該解決方法只限于電化學(xué)加工可旋轉(zhuǎn)對(duì)稱加工的金屬工件。在此，其工具電極是充當(dāng)多孔電極瓶(POt)而且該多孔電極瓶與工件不斷旋轉(zhuǎn)。電解液在無(wú)壓力狀態(tài)供應(yīng)，而且至少被加工的工具的一邊具有一較小間隙，以便能夠移除材料。
[0007]此外，1972年公布的專利文件DD 97 368揭示了一種電化學(xué)加工金屬的裝置，尤其是利用陰極的外部驅(qū)動(dòng)(external drive)與施加壓力供給電解液供開(kāi)槽(slitting)與切削(cutting)的加工處理。依據(jù)本專利案的說(shuō)明，在其陰極內(nèi)部具有一液體通道。此外，說(shuō)明了輻射狀結(jié)構(gòu)的分配電洞。
[0008]美國(guó)專利案US 2004/0 124 078 Al揭示了一種飛機(jī)渦輪引擎葉輪的電化學(xué)加工方法。在此，該工具，也即陰極，也具有一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。然而電化學(xué)加工液體是從外部往陰極上方噴射，因此顯然是適于用來(lái)加工渦輪引擎葉片的表面。利用此裝置來(lái)加工盲孔或盲孔噴嘴也無(wú)從了解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，為達(dá)上述目的，本發(fā)明的目的在于提供一種電化學(xué)加工工件的方法及裝置，尤其是可憑借該方法及裝置來(lái)加工具有盲孔的噴嘴而且相對(duì)于先前技藝，能夠以較低成本達(dá)到一較精確的材料移除與較高的精確度。
[0010]上述本發(fā)明目的可憑借一電化學(xué)加工工件的方法來(lái)達(dá)成，例如利用電化學(xué)加工方法來(lái)加工噴嘴，尤其是具有一盲孔的噴嘴，其特征是利用工件與陰極在加工過(guò)程中彼此不斷旋轉(zhuǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。依據(jù)本發(fā)明，一陰極，例如可樞接于一夾持裝置內(nèi)，可朝向被固定在一夾具內(nèi)的一工件進(jìn)給。該陰極在其內(nèi)部至少具有一通道，以便能夠?qū)㈦娊庖簩?dǎo)入盲孔的小孔。利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠利用同時(shí)旋轉(zhuǎn)陰極與工件將電解液輸送至盲孔的小孔，尤其是能夠逆向旋轉(zhuǎn)。如此，在一很短時(shí)間內(nèi)時(shí)間可進(jìn)行噴嘴小孔的電化學(xué)加工，而不會(huì)損壞到已經(jīng)硬化處理過(guò)的噴嘴，尤其是盲孔的表面。此外，可達(dá)到材料移除的理想結(jié)果，尤其是噴嘴小孔的平滑度，以便日后在使用噴嘴時(shí)具有較高的抗壓強(qiáng)度而達(dá)到較順暢的流量。因?yàn)榫哂休^佳的表面平滑度，所以可進(jìn)一步降低內(nèi)燃機(jī)的燃料損耗。利用該電化學(xué)加工工件的方法與裝置，相對(duì)于先前技藝，如今能夠以較少的成本來(lái)加工盲孔或其小孔，而且機(jī)械加工所產(chǎn)生的不精確度問(wèn)題完全可利用電化學(xué)「后加工」來(lái)解決?，F(xiàn)在已不再需要針對(duì)各種不同的用途分別花費(fèi)高成本來(lái)制造合適的陰極而且也不再需要不精確的機(jī)械加工方法。制造合適的噴嘴的不合格率幾乎可減少至零不合格率。
[0011 ] 利用電化學(xué)加工，如上所述，其材料移除量可達(dá)到約40 μ m。由于盲孔噴嘴小孔其最大直徑為0.8mm，所以要將電解液輸送至噴嘴小孔當(dāng)然是一個(gè)問(wèn)題。此問(wèn)題可利用本發(fā)明的方法與裝置來(lái)解決，其中該陰極至少具有一通道以便將電解液擠壓入噴嘴小孔內(nèi)。為此目的，其系統(tǒng)壓力需是約5至lObar。利用施加壓力可將電解液輸送至噴嘴小孔，以便進(jìn)行電化學(xué)加工。利用工件與陰極的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可將電解液均勻地噴灑分配至噴嘴小孔內(nèi)，以便表面至少?gòu)氐椎乇怀睗?。由于尺寸可以想象，不再需要很多空間來(lái)排放已使用過(guò)的電解液而且尤其是也需確保電解液能夠均勻地抵達(dá)噴嘴小孔。此目的可憑借在陰極的內(nèi)部具有一通道來(lái)達(dá)成，以便電解液能夠均勻地分配至噴嘴小孔的整個(gè)表面。當(dāng)然在此有利的是，如果在陰極內(nèi)的電解液出口具有弧度地稍為往外朝向噴嘴小孔的邊緣的設(shè)計(jì)，以便電解液并非剛好噴射至噴嘴小孔的中心而是從側(cè)面抵達(dá)材料移除的關(guān)鍵范圍。利用安排陰極與工件尤其是能夠反方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也能夠解決進(jìn)一步的問(wèn)題，也即精確度問(wèn)題。甚至于在精密定心(中心校正)時(shí)，換句話說(shuō)，在將陰極精確進(jìn)給與測(cè)量至噴嘴小孔內(nèi)部時(shí)，可能發(fā)生一稍為偏心的噴嘴小孔，因?yàn)殛帢O也許并非準(zhǔn)確地被定位在中心點(diǎn)。如果使用者現(xiàn)在讓工件與陰極同時(shí)地旋轉(zhuǎn)，尤其是以反方向或以不同的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，該二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)重疊而補(bǔ)償可能產(chǎn)生的不精確度，以便產(chǎn)生一精確而具有真圓度的噴嘴盲孔。
[0012]開(kāi)始進(jìn)行電化學(xué)加工時(shí)，例如只需令一滴電解液進(jìn)入盲孔即足夠。在此當(dāng)然也可以在陰極進(jìn)給的際于必要時(shí)短時(shí)間起動(dòng)電解液，以便進(jìn)行中心校正陰極。于完成陰極定心后，可在陰極與工件開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)同時(shí)施加電力與施加壓力輸送電解液，以便進(jìn)行精密加工。然而，本發(fā)明并非局限于此種方法。其實(shí)利用本發(fā)明也可能，在陰極已經(jīng)精確地完成定心后，才開(kāi)始施輸送電解液。
[0013]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，利用此種創(chuàng)新的加工方法，能夠精確地加工位于例如介于盲孔與實(shí)際的噴嘴出口孔的一個(gè)過(guò)渡范圍。依據(jù)現(xiàn)有技藝，在此所謂的某些弧形凸出部通常是存在于往噴嘴出口孔方向的盲孔出口處。借助于本創(chuàng)新的方法現(xiàn)在也可能將這些范圍進(jìn)行拋光處理，以便在實(shí)際使用噴嘴時(shí)在該處也可能產(chǎn)生比較有利的流量。
[0014]本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于，如果噴嘴小孔本身需再進(jìn)行一次可能的后加工時(shí)，該電化學(xué)加工即可利用電解研削來(lái)補(bǔ)充。有利的是，此外當(dāng)然也可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)的重疊，以便能夠在此同時(shí)施加電力與供給電解液來(lái)結(jié)合一電化學(xué)加工與一電解研削加工。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，如上所述，例如依據(jù)德國(guó)專利DE 10 2004 054 587所述的一種解決方法顯示，其是在工具與工件之間形成有一相對(duì)運(yùn)動(dòng)。然而，在此解決方法例如工件在電化學(xué)加工前需先進(jìn)行激光鉆孔(Laser Boring)，然后利用電化學(xué)加工至所需要的尺寸。然而，這并不是本發(fā)明所希望的解決方法，因?yàn)樵诖送ǔＴ诶脵C(jī)械或激光或其他方法預(yù)先加工的內(nèi)孔，已經(jīng)完全具有充分的平滑度，尤其是已事先經(jīng)過(guò)硬化處理。該硬化處理應(yīng)該保留，以便不需重新進(jìn)行后處理。此外，利用此解決方法絕對(duì)不可能將在小孔范圍存在的粗糙度或不精確度利用一電化學(xué)加工來(lái)改善。依據(jù)DE 10 2004 054 587所述的解決方法，電解液能利用預(yù)先完成的貫穿孔排放而不需或不能在一“小孔范圍”另外加工。此外，往陰極方向排放電解液根本不可能。尤其是在關(guān)鍵范圍內(nèi)的精確的電化學(xué)加工更不可能。陰極與工具的相同或相反方向旋轉(zhuǎn)在此專利文件也不明顯，因此，利用本發(fā)明的解決方法現(xiàn)在才可能加工盲孔或盲孔噴嘴至理想尺寸。在此，材料移除量可達(dá)到約40至50 μ m。在此與例如在DE 10 2004 054 587所述的解決方法互相比較時(shí)，可獲得要求具有一高精密加工的一較小尺寸。
[0016]此外，德國(guó)專利DE 103 12 986也沒(méi)有電化學(xué)加工一盲孔的說(shuō)明。其實(shí)在此所述的放電加工方法也具有一預(yù)先完成的內(nèi)孔充當(dāng)貫穿孔，而且由上往下看必須是圓錐形結(jié)構(gòu)。此外，加工工具在電極進(jìn)給時(shí)很容易彈性變形。如果此方法應(yīng)用在例如加工盲孔噴嘴時(shí)，則可能導(dǎo)致短路。此外，利用德國(guó)專利DE 103 12986所述的方法也不可能加工盲孔的底部，也即實(shí)際的小孔，因?yàn)樵诖耸巧婕耙环烹娂庸?。至于其它專利文件所述的現(xiàn)有技術(shù)所說(shuō)明的所有解決方法，例如在一盲孔噴嘴內(nèi)進(jìn)行盲孔加工是不可能的。因此，只有利用本發(fā)明的解決方法才可能用來(lái)高度精確地加工盲孔，尤其是在小孔范圍內(nèi)，也即噴嘴孔可能有效影響燃料流量的實(shí)際范圍。在此，制程可以隨意地，換句話說(shuō)，隨意重復(fù)加工許多噴嘴小孔而不至于導(dǎo)致工具損壞或磨損。
[0017]依據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)，其特征在于，其工件是利用一裝置的夾具夾持而且充當(dāng)陽(yáng)極來(lái)進(jìn)行電化學(xué)加工。在此該陰極為加工目的具有一順應(yīng)工件或被加工的盲孔的大約外形。然后將陰極進(jìn)行在盲孔內(nèi)的中心校正及將電解液通過(guò)至少設(shè)在在陰極內(nèi)部的一個(gè)流量通道導(dǎo)入陰極尖端。有利的是，電解液從側(cè)面往被加工表面的方向排放而且工件也或陰極在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同時(shí)施加電解液與電力。利用此措施可將電解液均勻地分配至噴嘴小孔的整個(gè)表面而且尤其是可獲得一均勻的材料移除。此外，利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，盲孔本身的不精確度能夠利用電化學(xué)加工來(lái)補(bǔ)償而且整個(gè)表面從上方觀察是能夠圓形均勻地被移除也或加工。然后，盲孔小孔的表面可以很均勻地拋光處理。
[0018]依據(jù)本發(fā)明其陰極是順應(yīng)盲孔的外形而且是大約針形結(jié)構(gòu)以及具有一尖端。在陰極的例如呈圓錐形的尖端，電解液可以從側(cè)面而且相對(duì)于陰極尖端的對(duì)稱軸具有弧度地被導(dǎo)入被加工工件的表面。在此，加工后從上方觀察尤其是也可以形成一噴嘴小孔理想的圓形。尤其是，與傳統(tǒng)方法不同，不但噴嘴小孔的尖端或中心可以被加工，而且其側(cè)面的表面也可以被加工。此外，機(jī)械加工的不精確度利用此電化學(xué)加工方法現(xiàn)在可以解決。因此，依據(jù)本發(fā)明方法的另一有利結(jié)構(gòu)，電解液能被輸送至盲孔的小孔，以便加工整個(gè)小孔的頭部表面。
[0019]有利的是陰極也或工件在加工過(guò)程是以每分鐘轉(zhuǎn)速20?40rpm的速度不斷旋轉(zhuǎn)。在此不管陰極與工具是否是在一相同或一相反方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，有利的是陰極與工具是以相反方向或相同方向而且以相對(duì)不同的速度不斷地旋轉(zhuǎn)。
[0020]依據(jù)本發(fā)明方法的一可行的變化，其加工時(shí)間是2秒至30秒，最好是5秒。被加工工件的表面例如在裝置內(nèi)的加工時(shí)間可從30至180安培秒。在工件上的加工電流可施加具有高峰電流強(qiáng)度的直流電流或脈沖直流電流。脈沖/暫停比值在選擇時(shí)應(yīng)考量能夠在間隙內(nèi)充分散熱為原則。視利用電化學(xué)加工需在表面上的材料移除量而定，電流強(qiáng)度也或電解液或電解液壓力可以有變化。此外，當(dāng)然加工時(shí)間也可能適當(dāng)?shù)刈兓?br> [0021]至于電解液，有利的是使用濃度為5-30%的硝酸鈉(Sodium Nitrate)，尤其是含有20%濃度者。電解液的制程壓力為5至10巴(Bar)。然而,無(wú)論如何電解液不限制使用硝酸鈉。依據(jù)本發(fā)明方法也可以使用合適的其他電解液。
[0022]電解液可將移除的材料(氫氧化合物，Hydroxide)排放至一處理設(shè)備，然后加以清理與整理，以便重新回收使用。
[0023]依據(jù)本發(fā)明的另一可行的變化方法，被加工工件的表面可替代性地或額外地利用電解搪孔(electrochemical Boring)也或電解磨削(electrochemical grinding)或拋光(polishing)等方法來(lái)加工處理。在此，也可以進(jìn)一步改善表面加工精度與表面品質(zhì)。
[0024]為了能夠判斷電化學(xué)加工的結(jié)果，本發(fā)明建議另一進(jìn)一步結(jié)構(gòu)，也即進(jìn)行一光學(xué)檢測(cè)，尤其是利用光學(xué)掃描來(lái)分析加工的結(jié)果，以便如果被加工工件的表面的材料移除可能不充分時(shí)，可考慮重新以可能的適當(dāng)?shù)膮?shù)再次加工。在此，例如可利用一攝影機(jī)或一光學(xué)感測(cè)器光學(xué)系統(tǒng)來(lái)拮取、捕捉或掃描加工表面的加工品質(zhì)。然后由光學(xué)掃描的結(jié)果能夠加以評(píng)估，是否需要重新加工以及是否因此而可能需要改變噴嘴的進(jìn)刀角度或加工時(shí)間，電解液壓力或電解液或脈沖/暫停-比值的電流強(qiáng)度或脈沖強(qiáng)度。
[0025]依據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)建議，為了進(jìn)行噴嘴小孔的非破壞檢驗(yàn)，在加工前需為盲孔內(nèi)部制造一測(cè)試件。
[0026]然后，在加工后，需為盲孔內(nèi)部制造另一測(cè)試件而且將二個(gè)測(cè)試件彼此加以比較，以檢查加工結(jié)果。這是一非常好的工序，以便能夠判斷加工結(jié)果。該比較可利用專為此類用目的而設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置。在此也可能將這些測(cè)試件適當(dāng)?shù)刈鞒蓤D像紀(jì)錄而且例如利用表面的重疊放置來(lái)比對(duì)圖像。
[0027]在制造測(cè)試件時(shí)有利的是使用快速成型材料來(lái)制造。該材料例如在牙科技術(shù)是供制造齒模用途。在此，例如可使用艾吉諾材料(Aginal)。該快速成型材料具有優(yōu)點(diǎn)，也即可以被快速地置入，尤其是材料也能夠快速地固化，從而能夠制造出一精確的壓模。該材料具有特別少的收縮特性。該快速成型材料固化后取下也沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)樵摬牧喜粫?huì)與盲孔內(nèi)部表面與加工的表面密切連接。
[0028]當(dāng)然，依據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)也建議，也即加工過(guò)程的檢驗(yàn)是在加工前與加工后利用磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)或超音波科技進(jìn)行，以判斷加工結(jié)果。在此也當(dāng)然可以利用加工前與加工后的結(jié)果的適當(dāng)?shù)闹丿B圖像分析來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。
[0029]依據(jù)本發(fā)明的另一可行的變化，其特征在于，為了陰極的定心，其陰極本身是逼近至噴嘴的盲孔來(lái)定位。首先是一線性進(jìn)刀，以便陰極與其尖端相對(duì)逼近至盲孔來(lái)定位。然后為了也能夠定心盲孔起見(jiàn)，將陰極往盲孔的對(duì)稱軸方向自側(cè)面移動(dòng)而逼近理想的盲孔的直徑。當(dāng)確認(rèn)陰極已完成中心校正(定心)而且定位后，可以進(jìn)行加工。于加工也或工件同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用陰極不斷旋轉(zhuǎn)移動(dòng)能夠達(dá)到表面加工處理的最佳結(jié)果也或相對(duì)于內(nèi)孔的中心軸能夠改善嗔嘴小孔的定心。
[0030]本發(fā)明也建議利用一裝置來(lái)電化學(xué)加工工件，例如加工噴嘴，尤其是具有一盲孔的噴嘴。所建議的裝置特別是應(yīng)用于進(jìn)行上述的不同的實(shí)施例的本發(fā)明方法與變化。該裝置其特征在于，具有一在一夾持裝置內(nèi)樞接的陰極與一樞接的工件夾，其余設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)如同昔式用來(lái)電化學(xué)加工的裝置。因此，當(dāng)然也具有電解液的輸送與排放的功能。此外，具有處理電解液的容器與壓力產(chǎn)生器以及電源供應(yīng)，以便加工時(shí)提供適當(dāng)?shù)碾娏鲝?qiáng)度。當(dāng)然，該裝置也具有適當(dāng)?shù)牟竭M(jìn)馬達(dá)或設(shè)備。它例如可以是一線性馬達(dá)。在此，它也可以是一油壓裝置供用來(lái)進(jìn)給例如陰極用途。工件的夾具也是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。然而，依據(jù)本發(fā)明不但陰極是在夾持裝置內(nèi)樞接，而且?jiàn)A具或工件是在夾具內(nèi)樞接。當(dāng)然，依據(jù)本發(fā)明的裝置也具有一適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)裝置以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它可以是一共同的或分離的傳動(dòng)裝置。
[0031]陰極或夾具或二者的樞接的最大優(yōu)點(diǎn)于上述有關(guān)方法的說(shuō)明中已有詳細(xì)說(shuō)明。此樞接結(jié)構(gòu)的目的在于能夠進(jìn)行最佳的加工，尤其是加工盲孔而且在此特別是加工噴嘴的小孔。陰極與夾具的樞接能夠產(chǎn)生上述的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0032]另一優(yōu)點(diǎn)在于，如果陰極也/或夾具是朝相同方向或相反方向可線性移動(dòng)。如此可允許陰極例如在噴嘴小孔內(nèi)最佳地定位。此種可移動(dòng)性對(duì)陰極本身的定位很重要，換句話說(shuō)，在加工過(guò)程前的進(jìn)刀。在此，如上所述，陰極首先被導(dǎo)入盲孔內(nèi)而且往噴嘴小孔的方向線性移動(dòng)。在此以前需暫停加工，以便于必要時(shí)進(jìn)行測(cè)量或檢查，然后再移動(dòng)前往另一個(gè)位置。其間，陰極也或夾具必要時(shí)需檢查陰極或鉆孔刀具是否有稍為偏離對(duì)稱軸的情形以便適當(dāng)加以調(diào)整，使其能置于盲孔的內(nèi)部。然后移動(dòng)至另一邊。利用在X-與Y-方向所接觸的數(shù)值的中心校正能將陰極進(jìn)行最佳地的定位。此移動(dòng)不但可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整相對(duì)于對(duì)稱軸可擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的陰極，而且也可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整可擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的夾具。線性運(yùn)動(dòng)尤其對(duì)進(jìn)給陰極至工件內(nèi)部是必要的。
[0033]本發(fā)明，其特征在于，依據(jù)一進(jìn)一步結(jié)構(gòu)在陰極內(nèi)部至少具有一電解液流動(dòng)通道而且該通道至少具有一出口而且該出口設(shè)置在陰極尖端的附近或設(shè)置在朝向被加工的工件的一邊。該出口是相對(duì)于陰極的對(duì)稱軸往外而且相對(duì)于垂直角度設(shè)計(jì)。如此的設(shè)計(jì)，不但可以加工處理盲孔或噴嘴小孔的中心，而且也可以加工處理噴嘴小孔外部的表面范圍。利用一斜度，換句話說(shuō)，相對(duì)于偏離對(duì)稱軸的電解液出口，能夠達(dá)到整體均勻與一致的加工。另一特別有利的結(jié)構(gòu)是，該陰極具有二個(gè)流動(dòng)通道而且分別具有一電解液出口。在此進(jìn)一步有利的是，如果在每一電解液出口處或在鄰近尖端處具有導(dǎo)槽或?qū)Эp，以便在理想方向控制也/或分配電解液至被加工的工件表面上。在此也可以達(dá)到整體均勻的加工，換句話說(shuō)，在噴嘴小孔內(nèi)一均勻的材料移除。陰極的直徑最好是小于盲孔的直徑。由于陰極在電化學(xué)加工是所謂的材料移除，因此，有利的是，陰極在其朝向盲孔的一邊不是尖銳而是倒角的結(jié)構(gòu)。在此該倒角僅在陰極的尖端范圍。此外當(dāng)然也有可能，將陰極的移動(dòng)范圍或移動(dòng)弧度選擇比現(xiàn)有的弧度較大。在此，例如可擴(kuò)展盲孔的孔洞。該盲孔也可以是半球形的結(jié)構(gòu)。在此情形，陰極必須往小孔內(nèi)部深入。深入加工速度與材料移除速度的補(bǔ)償關(guān)是會(huì)形成一足以排放電解液的加工間隙。
[0034]另一有利的解決方法是，陰極的直徑是小于盲孔的直徑。其優(yōu)點(diǎn)在于，在此同時(shí)可確保一充分的電解液供給，因此不再需要適配的結(jié)構(gòu)。
[0035]另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，如果該陰極依據(jù)一進(jìn)一步結(jié)構(gòu)在裝置內(nèi)相對(duì)于加工軸或盲孔的對(duì)稱軸可在工件內(nèi)部移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)說(shuō)明，因?yàn)槠湓诩庸で暗倪M(jìn)行陰極定位很重要。如果夾具相對(duì)于加工軸或?qū)ΨQ軸可移動(dòng)或可旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可以獲得相同的結(jié)果。當(dāng)然本發(fā)明也有另一解決方法，也即不但裝置內(nèi)的陰極而且裝置內(nèi)的夾具相對(duì)于加工軸可移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。
[0036]依據(jù)本發(fā)明該陰極主要是針形結(jié)構(gòu)。如同原子筆一樣，該陰極是往朝向被加工的工件的一邊逐漸變細(xì)，尤其是在其外徑明顯比較小，特別是只有被加工的盲孔的內(nèi)徑的大約一半大。與此相反，陰極上方部位的直徑，換句話說(shuō)，在其與工件呈相反方向的一邊，其外徑是大約與盲孔的內(nèi)徑相同。
[0037]依據(jù)本發(fā)明該陰極是一導(dǎo)電與防腐蝕材料結(jié)構(gòu)。至于材料種類并沒(méi)有進(jìn)一步限制。在此所有的防腐蝕或?qū)щ姴牧咸貏e適合。當(dāng)然在此特別有利的是不銹鋼材料。
[0038]當(dāng)然，依據(jù)本發(fā)明的裝置也包括電解液供應(yīng)或排放，陰極與陽(yáng)極連接以及電源供應(yīng)。因此，依據(jù)本發(fā)明的裝置其結(jié)構(gòu)與其他的電化學(xué)加工裝置大致相同，也即具有上述適當(dāng)?shù)妮o助設(shè)備。
[0039]此外應(yīng)特別注意，本發(fā)明所說(shuō)述裝置的所有特征與實(shí)踐方法是也可應(yīng)用在本發(fā)明所述的方法上，視同已被揭示。同時(shí)也適用于反方向，換句話說(shuō)，在涉及所述的方法所稱的結(jié)構(gòu)與裝置上的特征也可以被考慮在裝置的請(qǐng)求項(xiàng)提出請(qǐng)求，這些也屬于本發(fā)明所揭示的范圍。
[0040]以下依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)手段，列舉出一有利的實(shí)施例，并配合圖示說(shuō)明如后。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1a至圖1e是本發(fā)明其加工裝置的主要組件的各種示意圖；
[0042]圖2a與圖2b是本發(fā)明的工件與測(cè)試件的示意圖；
[0043]圖3圖是本發(fā)明一圖像分析示意圖；
[0044]圖4a至圖4d是本發(fā)明的加工方法實(shí)施陰極定位也或定心的步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]示意圖中相同的或彼此相符的元件分別以相同的元件符號(hào)來(lái)表示。因此，如無(wú)特別目的，不予重新說(shuō)明。
[0046]圖1a至圖1e是本發(fā)明其加工裝置的主要組件的各種示意圖；圖1a在此是顯示一陰極I，其設(shè)在一夾持裝置2內(nèi)部。依據(jù)本發(fā)明，在此該陰極I可以與該夾持裝置2樞接或如示意圖所示，該夾持裝置2也可以往圓形雙箭頭方向a，b旋轉(zhuǎn)。在此，該夾持裝置或陰極可以往方向a，也可以往方向b旋轉(zhuǎn)。該陰極在此是顯示其在定位過(guò)程以前的狀態(tài)。在圖1a的下方顯示有一夾具4供在其中心固定工件3。所圖示的實(shí)施結(jié)構(gòu)在此例如是一個(gè)三顎夾頭。在此較有利的是，該夾持裝置2可以在雙箭頭方向a，b旋轉(zhuǎn)或也可以在一圖中未顯示的實(shí)施結(jié)構(gòu)，該工件可與夾持裝置本身樞接。這可以在例如夾緊過(guò)程后來(lái)進(jìn)行。圖1b是顯示依據(jù)本發(fā)明的陰極I。在陰極I內(nèi)部具有一流量通道11供輸送電解液至陰極的尖端
13。該陰極1，如圖所示，在下方內(nèi)部，也即在加工時(shí)面朝工件3的一邊，是逐漸變細(xì)的結(jié)構(gòu)。該逐漸變細(xì)的部位在此是以元件符號(hào)14表示。以圓圈A符號(hào)標(biāo)示處，其放大圖如圖1e所示。換句話說(shuō)，陰極由于其尺寸很小，所以在圖1e中予以放大顯示。換句話說(shuō)，它是陰極I面朝工件3的方向在加工位置內(nèi)陰極I最強(qiáng)的末端部份。因此，如圖1e所示，該陰極I具有二個(gè)流量通道11，11’。該出口 12，12’并非直接位在陰極的尖端13，而是位在圓錐形尖端13的側(cè)面。因此，出口 12，12’是往外部側(cè)面具有弧度，以至于它并不是直接直線地往加工表面出口，而是稍為具有角度彎曲地設(shè)計(jì)。在該示意圖中未顯示的結(jié)構(gòu)是，在尖端13的表面，在出口 12開(kāi)始處具有導(dǎo)槽或?qū)Эp。其功能在于，在加工過(guò)程可在工件3與陰極I之間相對(duì)狹窄的空間內(nèi)輸送電解液。圖1c是顯示工件3，顯示該陰極I可往箭頭方向a，b旋轉(zhuǎn)。此外，也表示，在箭頭方向，陰極是沿著對(duì)稱軸y進(jìn)行加工，而且被導(dǎo)入工件內(nèi)以及必須在該處適當(dāng)?shù)乇欢ㄎ慌c定心。其進(jìn)一步說(shuō)明詳圖如4a至4d的說(shuō)明。
[0047]圖1d是顯示被加工的工件3。該工件3具有一盲孔32。該盲孔32具有噴嘴小孔31，依據(jù)本發(fā)明方法其目的在加工此類的盲孔。該噴嘴30是圓錐形而且在與噴嘴小孔31相反方向擴(kuò)展。同樣地，盲孔32也是圓錐形而且在與噴嘴小孔31相反方向擴(kuò)展。
[0048]圖2a與圖2b是本發(fā)明的工件與測(cè)試件的立體示意圖。圖2a是本發(fā)明工件的外形示意圖。圖2b是一測(cè)試件5的示意圖，該測(cè)試件例如在電化學(xué)加工前可以利用一快速成型材料來(lái)制造，例如在牙科技術(shù)用來(lái)制造齒模的材料，例如將艾吉諾材料(Aginal)擠壓入盲孔32內(nèi)而且需完全填滿該與盲孔?？焖俪尚筒牧显谀Y(jié)或固化后，能毫無(wú)問(wèn)題地不需花費(fèi)很大力氣即可將測(cè)試件自盲孔取出，而且不致于影響盲孔的表面。然后利用該測(cè)試件5與一在圖中未顯示的電化學(xué)加工后的第二測(cè)試件互相比較?，F(xiàn)在可將該測(cè)試件5照相或進(jìn)行光學(xué)重疊以便進(jìn)行加工結(jié)果的檢驗(yàn)。換句話說(shuō)，將電化學(xué)加工前的測(cè)試件5與電化學(xué)加工后的測(cè)試件5互相比較，以便評(píng)估材料移除的公差。這可以例如如圖3所示利用圖像分析的方式來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。然而，該圖像也可以利用其它方法，例如利用磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)或超音波科技產(chǎn)生。如實(shí)線7所示，在此是顯示噴嘴小孔31的被加工的范圍在加工前的位置。虛線6是表示噴嘴小孔31在加工后的位置。在此明顯地可以了解，材料移除幾乎可不斷地進(jìn)行。實(shí)線7通常并非如此光滑，而是有裂痕與不規(guī)則。然而，這點(diǎn)很難利用圖示來(lái)表達(dá)。
[0049]圖4a至圖4d是本發(fā)明的加工方法實(shí)施陰極定位也或定心的步驟示意圖。該陰極1，如圖4a所示，將以方向d被導(dǎo)入工件3的盲孔內(nèi)部。在此，該陰極首先在一距離I小心地掃描掃描，以便該陰極，如圖4b進(jìn)一步所示，進(jìn)一步往噴嘴小孔31的方向移動(dòng)。然后，該陰極在一距離II內(nèi)，在其被帶入其電化學(xué)加工的最終位置前，于必要時(shí)再進(jìn)行一次檢測(cè)。然而，在進(jìn)行該最終定位前，需要針對(duì)陰極I或工件3是否有偏離對(duì)稱軸進(jìn)行移動(dòng)與調(diào)整，而且需確認(rèn)陰極I已接觸到盲孔32的內(nèi)部表面，但是不致?lián)p壞該盲孔的內(nèi)部表面。此外，陰極I或工件3可往方向e-f旋轉(zhuǎn)也或往X-/Y-方向移動(dòng)。其加工制程是如此，其噴嘴工件在交貨供電化學(xué)加工前，即已事先預(yù)先進(jìn)行最終加工，以便然后只需進(jìn)行噴嘴小孔31的加工。因此，重要的是，不允許陰極從側(cè)面接觸到盲孔32。然而，正確的定位也非常重要，擺動(dòng)方向e，f需相對(duì)于噴嘴小孔31進(jìn)行，使陰極I能最佳地為電化學(xué)加工目的被定位，以便在末端固定一噴嘴小孔31，使其能夠?qū)φ行牡剡M(jìn)行電化學(xué)加工，以保證在使用噴嘴時(shí)能獲得最佳地保證順暢的流量。
[0050]現(xiàn)在隨申請(qǐng)書與日后呈報(bào)的權(quán)利要求書試圖無(wú)偏見(jiàn)地陳述以實(shí)現(xiàn)更廣泛的保護(hù)。
[0051]如果在此于進(jìn)一步審查時(shí)，尤其是對(duì)相關(guān)的【背景技術(shù)】，發(fā)現(xiàn)有任何或其他特征對(duì)本發(fā)明目的有利但并非關(guān)鍵性者，當(dāng)然會(huì)努力于陳述此一特征，尤其是在申請(qǐng)范圍的獨(dú)立項(xiàng)中予以排除。同時(shí)一此類的組合也涵蓋了本申請(qǐng)案中所揭示的技術(shù)特征。
[0052]此外應(yīng)注意，本發(fā)明所說(shuō)明的各種不同的具體實(shí)施例以及如示意圖所示的可行的變化實(shí)施例可以隨意彼此加以組合。在此，個(gè)別的或多數(shù)的特征可以隨意彼此互換。這些特征組合也是屬于本發(fā)明所揭示的范圍。
[0053]在權(quán)利要求書的個(gè)別從屬權(quán)利要求項(xiàng)所述的特征是關(guān)于獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)的技術(shù)主題的進(jìn)一步發(fā)展。然而，這些不應(yīng)被理解為是放棄為一種獨(dú)立的對(duì)相關(guān)從屬權(quán)利要求項(xiàng)所述特征要求保護(hù)的權(quán)利。
[0054]只在專利說(shuō)明中揭示的特征，或在申請(qǐng)專利范圍的具有多數(shù)特征的個(gè)別特征，可能隨時(shí)會(huì)納入本發(fā)明的獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)或其他從屬權(quán)利要求項(xiàng)，甚至在此類特征與其他相關(guān)特征組合可以達(dá)到特別有利的結(jié)果情形，能夠隨時(shí)被放在獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)以區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電化學(xué)加工工件的方法，例如用來(lái)加工噴嘴，有利的是具有一盲孔的噴嘴工件，其中工件與陰極在加工時(shí)具有一相對(duì)運(yùn)動(dòng)充當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于，陰極與工具是以相同或相反方向旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該工件憑借一夾具被夾持在一裝置內(nèi)而且充當(dāng)陽(yáng)極，其中盲孔具有大約相當(dāng)于工件或在被加工的內(nèi)孔的外形的陰極而且陰極可在該盲孔內(nèi)被定心處理以及一至少設(shè)在一陰極內(nèi)的流量通道內(nèi)可供導(dǎo)至陰極尖端的電解液，該電解液可從側(cè)面方向往被加工工件的表面排放而且工件與陰極是在一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下同時(shí)地施加電解液與電力。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該電解液是從尤其是針形陰極的尖端的側(cè)面與相對(duì)于陰極尖端的對(duì)稱軸具有角度彎曲地往被加工工件的表面導(dǎo)引而且尤其是在該處均勻地分配，該電解液是被導(dǎo)引至盲孔的小孔，以便加工小孔頭部表面，其中陰極與工件是以每分鐘轉(zhuǎn)速20至40rpm的速度不斷旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其加工時(shí)間是2秒至30秒，有利的是5秒也或被加工工件的表面施加30至180安培秒。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該電解液有利的是使用濃度為5-30%的硝酸鈉，尤其是20%濃度者而且有利的電解液壓力為5~IOBar，也或被加工工件的表面可替代性地或額外地利用電解研削也或電化學(xué)加工或拋光處理。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行一光學(xué)檢測(cè)，有利的是利用光學(xué)掃描，以便如果被加工工件的表面的材料移除可能不充分時(shí)可重新以適當(dāng)?shù)膮?shù)進(jìn)行加工。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在加工前制造一盲孔內(nèi)部測(cè)試件以及與加工后制造另一測(cè)試件，以便比較二件測(cè)試件來(lái)判斷加工結(jié)果，其中有利的是利用一快速成型材料來(lái)制造測(cè)試件，該材料例如可以是利用牙科技術(shù)制造齒模的材料。`
8.根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了陰極的定心(中心校正)，該陰極本身是逼近噴嘴的盲孔來(lái)定位而且是相對(duì)于盲孔的對(duì)稱軸從側(cè)面移動(dòng)進(jìn)刀，以便陰極于加工時(shí)能夠最佳地，尤其是在中心地被定位，其中，該陰極在定心制程開(kāi)始前，最遲在完成定心后被供給電解液。
9.一種電化學(xué)加工工件的裝置，例如加工噴嘴，尤其是具有一盲孔的噴嘴，尤其是供進(jìn)行根據(jù)上述權(quán)利要求其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該陰極(I)是樞接在一夾持裝置(2)內(nèi)而且具有一樞接的夾具(4)，供夾持至少具有一傳動(dòng)裝置的被加工的工件(3)，該傳動(dòng)裝置能夠以相同或相反方向來(lái)傳動(dòng)與旋轉(zhuǎn)固定有陰極(I)的夾持裝置(2)以及固定有工件⑶的夾具⑷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該陰極(I)也或夾具(4)是朝相同或相反方向可線性移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，在陰極內(nèi)部至少具有一電解液流量通道(11)，而且電解液流量通道至少具有一出口(12)，而且該出口設(shè)在近陰極(I)尖端(13)處或設(shè)在朝向被加工工件(3)的一邊。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該至少一出口(12)是相對(duì)于陰極(I)的對(duì)稱軸(y)往外部具有角度可彎曲的設(shè)計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該每一個(gè)電解液出口(12，12’)在陰極(I)的尖端(13)處具有導(dǎo)槽或?qū)Эp，供控制也或分配電解液至被加工的工件表面分配。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該設(shè)在裝置內(nèi)的陰極(I)或夾持裝置(2)是相對(duì)于盲孔(32)的加工軸或?qū)ΨQ軸(y)在工件(3)內(nèi)旋轉(zhuǎn)也或裝置內(nèi)的夾具(4)是相對(duì)于盲孔(32)的加工軸或?qū)ΨQ軸(y)在工件(3)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在陰極(I)上而且在朝向被加工的工件(3)的一邊具有一逐漸變細(xì)的結(jié)構(gòu)(14)，尤其是在其外徑明顯較小，特別是只有盲孔(32)的內(nèi)直徑的大約一半，其中尤其是陰極(I)上方部份的直徑，換句話說(shuō)，在其與工件(3)呈相反方向的一邊其外徑是大約與盲孔(32)的內(nèi)徑相同，也或該陰極(I)是一導(dǎo)電防腐蝕材料結(jié)構(gòu)而且該裝置具有電解液供應(yīng)或排放，陰極與陽(yáng)極連接以及電源供應(yīng)。
【文檔編號(hào)】B23H9/16GK103561895SQ201280013539
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月17日
【發(fā)明者】奧利佛·岡瑟, 湯瑪士·赫格, 漢斯-求赫辛·柯尼布茲尼 申請(qǐng)人:史多寶特別機(jī)械有限公司