專利名稱:工件的電腐蝕加工方法和設備的制作方法
本發(fā)明是有關(guān)按專利要求1和7的前言，用電腐蝕加工工件的方法和設備的。
電腐蝕加工方法，尤其是電腐蝕切割方法，在很大程度上是依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)和假定，因為，迄今對工作間隙中的放電過程尚無一確定的物理描述。因此，就使用線電極或帶形電極的切割過程而言，除重力之外，由于電磁、靜電，以及機械或液壓作用而造成的振動也會造成問題。由于這種振動，及主要要求的精加工條件，對使用的脈沖發(fā)生器要求因此很高;這種精加工條件要求的放電時間極短，也就是說在微秒范圍內(nèi)，而頻率范圍約為100～500KHz。雖然放電時間短，這種脈沖發(fā)生器必須能提供約200安培的電流。目前，放電過程的時間控制基本上是通過控制脈沖發(fā)生器的開或關(guān)進行的。
為了最好地和無干擾地保持電腐蝕加工過程，已知脈沖發(fā)生器(例如根據(jù)德國2，908，696或2，909，073號專利)可在出現(xiàn)過程異?；螂姌O磨損超過一極限值時立即中斷放電過程。為了控制放電能量的分配，已知利用附加的時間移位疊加各工作電路發(fā)出的脈沖可得到整形脈沖，例如瑞士第495，812號專利。然而這種脈沖發(fā)生器只適合較長的脈沖。
本發(fā)明的問題是，就有關(guān)放電電流可選脈沖波形的可調(diào)性進一步發(fā)展現(xiàn)有方法和設備。根據(jù)本發(fā)明，這個問題是用專利要求1和7的主題內(nèi)容解決的。
本發(fā)明還為設定要求的短脈沖波形提供了可能。另外，本發(fā)明更大優(yōu)點是，通過分配每次放電所需的能量，使腐蝕率或腐蝕能力得到提高，并在緊接著的全部放電中大大提高切割速度。另外，在電極上的力的作用也得到了改善，所以可更為有效地進行過程控制。此外，雖腐蝕能力高，因而切割率也高，還可以使加工工件保持極為一致的表面質(zhì)量，也可以很容易地控制腐蝕過程。
下文中，將針對非限定的具體設備并參照附圖對本發(fā)明作更為詳盡的闡述，其中圖1、按舉例的方式闡述的脈沖發(fā)生器的方框圖示。
圖2a至七為根據(jù)圖1的脈沖發(fā)生器上的脈沖序列的示意性時間波形圖。
圖3、另一個和圖2c的脈沖序列相似的脈沖序列。
圖4、某優(yōu)選具體裝置的波形圖。
優(yōu)選的具體裝置的詳細說明根據(jù)圖1，工作間隙103是借助于線電極102在工件101上切出的。線電極102是在下線電極導向架104a和上線電極導向架104b之間導向的。切割曲線的圖形是用XY座標儀的指示形控制的，或用其它方法控制，但最好是用NC控制。
脈沖發(fā)生器的正極+與工件101的一個連接點105連接，而在上、下線電極導向架104a、104b鄰近的地方，負極-被引到線電極上。
脈沖發(fā)生器包括基本電流源1、電壓源2和脈沖變壓器11，控制信號3接于變壓器的初級端11a，而變壓器的次級端11b、11c則與電子開關(guān)連接，例如開關(guān)晶體管12或15，以及二極管13。脈沖發(fā)生器利用一限流電阻14連接于線狀電極102。
由電壓源2提供一明確確定的直流電壓(例如5V)施加于開關(guān)晶體管12的基極-發(fā)射極結(jié)則開關(guān)晶體管12的基極-發(fā)射極結(jié)被關(guān)閉。如果用現(xiàn)有的包括一脈沖序列的控制信號3驅(qū)動脈沖變壓器11的初級端11a，在脈沖變壓器11的兩個次級繞組11b和11c中便會產(chǎn)生相應的次級控制電壓。由于次級繞組11b上的控制電壓，開關(guān)晶體管12被打開，而在第二個次級繞組11c上產(chǎn)生的控制電壓引發(fā)一次跨接二極管13的開關(guān)晶體管12的快速導通。
脈沖變壓器11這樣定尺度和連接，可以使它在這些過程中總是在不飽和范圍內(nèi)運行。因此，在關(guān)斷控制信號3時，通過電壓源2的作用開關(guān)晶體管12可很快地回到不導通狀態(tài)。第二個開關(guān)晶體管15用于使脈沖變壓器11的兩個次級端11b和11c短路，以阻止開關(guān)晶體管12再做任何開關(guān)動作。
在實際設備中，好幾個這種電源開關(guān)電路(例如a到n個)是并聯(lián)的并全部按下文所述的形式用相應的控制信號3控制，這種電源開關(guān)電路包括脈沖變壓器11、被控開關(guān)。(在這種情況下是開關(guān)晶體管12和15)、基本電流源1、電壓源2和二極管13。
為了控制上述電源開關(guān)電路，高頻時鐘脈沖發(fā)生器20把一個具有例如5MHz脈沖重復頻率的脈沖式基本時鐘周期，通過一時鐘線路f0加到一個脈沖計算裝置21上。例如，該脈沖序列如圖2a所示。脈沖計算裝置21可以基本上構(gòu)成一計數(shù)電路，在控制信號線路f1和f2上的控制信號的影響下，可用一個明確確定的時鐘脈沖數(shù)，就如圖2b所示那樣，作為以后的脈沖整形，特別是按照時間圖的基礎。據(jù)此，在控制信號線f1上的控制信號確定的開關(guān)(ON-OFF)周期T，開(ON)中，按圖2a的基本頻率到達時鐘線路F0的脈沖，可以按時間圖作進一步整形。隨后是間隔T，關(guān)(OFF)，它的持續(xù)時間是線路f2上的控制信號決定的。在一個周期T，開(ON)結(jié)束時，脈沖計算裝置21向脈沖波形存儲器24(例如電可編程序只讀存儲器)發(fā)出一個同步控制信號SO。這個同步信號使存儲器停止并觸發(fā)一個專門存儲的時間脈沖整形程序轉(zhuǎn)換，以形成時間模。
脈沖波形存儲器24中存儲了一定數(shù)量的這種程序。該程序是借助于選擇控制信號m選定的，該信號由連接于裝置的控制或伺服系統(tǒng)(未示出)發(fā)出的。脈沖計算裝置21按所選定的脈沖波形用控制線S1和S2連接。圖2c顯示出這種脈沖整形時間模的一個例子。在目前的情況下，S1＝3的定時間隔用于形成單個脈沖，S2＝1的定時間隔用于形成脈沖間隔。所得到的時間成形脈沖信號通過脈沖計算裝置21的輸出線22接到放大裝置23上。
對根據(jù)波幅作進一步的脈沖整形來說，脈沖組波幅構(gòu)形用的各種模存儲在脈沖波形存儲器24中。更好的辦法是，使這些波幅模與脈沖波形存儲器24中的時間模結(jié)合，這樣它們就能用相同的控制信號m進行轉(zhuǎn)換了。這就是說在重新設定之后，由于控制信號So的作用，脈沖波形存儲器24可為輸出線25上的電流波幅提供一個波幅圖，波幅圖是作為線路S1和S2上的時間脈沖整形信號的函數(shù)出現(xiàn)的。這個波幅圖在放大器26中被放大并被送到并聯(lián)定位的電源開關(guān)電路的第二個電子開關(guān)15。這許多電源開關(guān)電路(a…n)被控制，因此得出的脈沖電流的總和與就其波幅所要求的波幅模是一致的。圖2d是這種電流波幅模的一個例子，其中第二個脈沖是第一個脈沖波幅的二倍，第三個脈沖是第一個脈沖波幅的四倍。
另外，參與脈沖整形的并聯(lián)電源開關(guān)電路的選擇最好是能通過借助于線路25的相應控制進行，使得在排列方面來說，開(ON)相位能夠盡量在全部現(xiàn)有電源開關(guān)電路上均勻分配。這就會使所用的各電源開關(guān)電路有一致的熱負荷。因此，這種電路數(shù)量的選擇最好是按大于產(chǎn)生脈沖所需的最大數(shù)量的方式來定。
與圖2c的例子不同，如圖3所示，屬于脈沖序列的各個脈沖也可以有不同的寬度。屬于一序列的各個脈沖之間的間隔也可以不一樣。總而言之只要它對要求的切割特性有好處，各脈沖組之間的間隔T，關(guān)(OFF)是可以作為要求應用的函數(shù)改變的。
圖4a示出了一個電壓波形圖，圖4b示出了一次放電的電流波形圖，根據(jù)圖1，在每種情況下工作間隙103上均包括四個不同的脈沖。根據(jù)所示的例子(用于切割鋼)，電流脈沖序列包括大致呈三角形的，波幅上升的單個脈沖，它們之間的間隔大致相同。根據(jù)圖2a，電壓梯度表示幾個疊加的電壓曲線，即有關(guān)幾個連續(xù)的放電過程的。對第一個脈沖，存在某一種無負荷頻率，在第二和第三個脈沖時它不再出現(xiàn)。這就表明，不是所有連續(xù)放電的主脈沖都一定會觸發(fā)點火。實際上，在以后的各個脈沖中不會再出現(xiàn)無負荷信號，所以放電的效能顯然是很大的。所有放電均發(fā)生在一個放電通道中。因此，新電離起動不需要高的點火電壓。
實際試驗已證明，這種脈沖序列會明顯提高腐蝕速度。這可以用下述事實來闡明，即使第一個起始脈沖不會觸發(fā)放電，也可以因為從其釋放出來的電磁力的作用，把線電極置于工作間隙正中的一個良好位置上。因此可以特別有效地形成以后的放電。一次放電的各次脈沖觸發(fā)一次局部的，極為集中的腐蝕，但是，由于它的電流強度提高也會使推斥力增大，而這個力反作用于線電極的質(zhì)量力。在脈沖間隔中(電流不必降到零)，上述推斥力暫時減小，所以可更精確地引導線電極。另外，在脈沖間隔中，電流的減小能降低放電通路中的壓力，這有助于蝕除材料的排除。后序的脈沖就能觸擊干凈的材料表面，就通電條件而論它是均勻的。最后，由于改善了各種條件和加大了電流強度，因而能實現(xiàn)完全令人滿意的腐蝕，即便在較大的表面距離上亦是如此。
權(quán)利要求
1.借助工具電極通過在工件與電極之間施以脈沖型直流電壓對工件進行電腐蝕加工的方法，其中有和要求的切割曲線一致的在工件與電極之間的連續(xù)軌跡控制，所施加的電壓為脈沖組形式，其中每一組脈沖在位于工件與電極之間的工作間隙中觸發(fā)一次放電過程，而脈沖組是由具有不同量值的電流波幅的單個脈沖構(gòu)成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其時間-整形脈沖組的波形圖案是從時鐘脈沖序列得到的，通過對幾個電源開關(guān)電路的受控平行聯(lián)接，這些波相互疊加，以給出所要求的振幅圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，在此方法中用于脈沖整形的并聯(lián)開關(guān)電路是以這樣一種方式選擇的，即，與置換關(guān)系一致，諸相位盡可能均勻地被分布在所有現(xiàn)用的電源開關(guān)電路上?？赡芫鶆蚍峙洹?br>4.根據(jù)專利要求3的方法，其設置的電源開關(guān)電路的數(shù)量要大于產(chǎn)生-脈沖圖案所需的最大數(shù)量。
5.根據(jù)至少是上述權(quán)利要求
中的一項的方法，在這方法中，是由具有上升振幅的諸單個電流脈沖形成的。
6.根據(jù)至少是上述權(quán)利要求
中的一項的方法，在這方法中，是由寬度不同的諸個脈沖組成的。
7.通過在工件與電極之間施以脈沖型直流電壓對工件進行電腐蝕加工的方法;其中有和要求的切割曲線一致的，在工件與電極之間的連續(xù)軌跡控制，所施加的電壓為脈沖組形式，其中每一組脈沖在位于工件與電極之間的工作間隙中觸發(fā)一次放電過程，特別是在為了實施權(quán)利要求
1的方法，在放電過程中會提供很多并聯(lián)在工作和/或工具電極上的獨立控制電源開關(guān)電路，其中屬于每個電源開關(guān)電路的每個脈沖變壓器的初級端會與一個第一裝置連接，用于脈沖組時間整形用，而至少有一個屬于每個電源開關(guān)電路的被控開關(guān)也會連接一個第二裝置，以形成電流脈沖波幅，第一和第二裝置均帶有脈沖波形存儲器。
8.根據(jù)專利要求7的設備，在這設備里脈沖變壓器的設計使它能在非飽和范圍內(nèi)運行，而開關(guān)則作為脈沖變壓器的兩個次級繞組的短路開關(guān)使用。
9.根據(jù)專利要求8的設備，在這設備里，脈沖變壓器的次級繞組按與繞線方向相同的方向串聯(lián)，在串聯(lián)時，一個第二控制開關(guān)經(jīng)一控制電壓源和一個二極管與第一個開關(guān)并聯(lián)，第二個開關(guān)的控制輸入與脈沖變壓器次級繞組的中心抽頭連接。
10.根據(jù)專利要求9的設備，在這設備里，第二個開關(guān)的連接方式是當切斷提供給脈沖變壓器初級繞組的時間成形信號時，它直接轉(zhuǎn)入不導通狀態(tài)。
11.根據(jù)專利要求7～10中的至少一項設備，在這設備里，脈沖波形存儲器是為接收幾個不同的電流波幅模而設計的，并可以控制作這些模的發(fā)送之用，和用于借助控制線路對電源開關(guān)電路作模形控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的設備，在這設備里，脈沖波形存儲器的設計是為接收與電流波幅模有關(guān)的時間波形模以形成脈沖組，并且把這些時間波形模提供給脈沖計算裝置，脈沖計算裝置在輸出端與脈沖變壓器的初級端連接。
專利摘要
對工件進行電浸腐蝕加工的方法和設備，通過工件與電極之間施以脈沖形直流電壓來利用工具電極(所施電壓為脈沖組形式)中，脈沖組是由有不同幅值的電流脈沖組成的。屬于一脈沖組的各電流脈沖具有上升的幅值更好。配備了幾個并聯(lián)于工件和(或)工具電極的可單獨控制的電源開關(guān)電路。屬于每個電源開關(guān)電路的脈沖變壓器的初級端與一個裝置連接使脈沖組按時序成形。至少有一個屬于每個電源開關(guān)電路的控制開關(guān)與一個第二裝置連接，以形成電流脈沖波幅。
文檔編號B23H7/04GK85104690SQ85104690
公開日1986年12月24日 申請日期1985年6月19日
發(fā)明者西爾瓦諾·德雷斯蒂, 厄斯脫·比勒·薩里塔, 勒內(nèi)·德里黑梯 申請人:洛迦諾電子工業(yè)股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan