电腐蚀加工装置的制作方法

专利名称：电腐蚀加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及放电加工装置，它包括形成加工间隙各电极的工具电极和工件电极；至少一个电压/电流源，它由电路连接到工件电极和工件电极，并配置成产生电脉冲和在工具电极和工件电极之间产生放电激发。
具体地说，所用的工具电极可以是张紧在两个导轨之间的导线。此后主要关心的是利用导线电极的放电加工进行超精细的表面抛光，使得可以获得最精细的表面状态。
为了通过利用导线的放电加工切割工件，通常要做几道；首先，一道粗切割为导线打开通道，所获得的表面状态非常粗糙；另外，所获得的工件尺寸有意放宽，以便可以进行随后的几道加工，用于精细抛光和超精细抛光，以便接近最后的尺寸，并产生更光滑的表面状态。
大部分放电加工机床都包括两个电压/电流发生器；一个用来促进放电的激发；另一个具有较高功率，为大部分腐蚀放电提供能量。在超精细抛光方式下，希望减小放电加工所获得的表面粗糙度，从而减少腐蚀放电的能量。因此，一般只用”放电激发”发生器，而把高功率发生器连接到加工区域的继电器保持断开。
这里，遇到的问题与把所述发生器连接到工件和导线电极的电流线路有关。这些线路一般是同轴电缆，其基本特性具有低电感，允许粗切割发生器产生数量级达1000安培/毫秒的边沿非常陡峭的脉冲。但是，在表面抛光方式(regime)过程中，线路的这种低电感不再提供明显的优点。更糟糕的是，同轴电缆包括高的分布电容，它构成一些与表面抛光方式不相容的能量储存器。
本专业技术人员已知，放电激发发生器把一个高得足以激发放电的电压加到加工间隙上，但不能提供高电流，而只要放电已经激发，粗切割发生器便起大电流源的作用。放电激发发生器，例如，在一个不确定的时间施加80至240V电压，直至出现经常所述的雪崩现象为止。在超精细抛光方式下，放电的总能量不仅取决于放电激发发生器所提供的电流脉冲(尽管低)，而且首先取决于与连接到间隙的两端的分布电容(激发电压加到该电容的两端)所包含的能量总和，，在电弧冲击的一瞬间所述电容将其能量卸空到离子化的通道中。
超精细表面抛光加工的主要问题在于使杂散电容局部化(这可以使它们的能量在电弧冲击时释放在所述间隙的两端)，然后阻断或减弱这种能量。专利申请EP 1 193 016 A2图解说明某些典型的情景。特别是，在所述文件的

图1中，对于每一个所示的杂散电容，可以发现一个穿过所述间隙的电流回路，可以在所考虑的电容的能量冲击时通过该电流回路把所述考虑的电容的能量转换为腐蚀放电。通过断开设置在粗切割发生器和间隙之间的开关，阻断多个杂散电容对加工过程的影响。粗切割发生器连同其同轴电缆被断开。只有作为放电激发发生器的第二表面抛光发生器连接到间隙，以便把附于所有线路上的分布的杂散电容减到最小。通过在要加工的工件及其夹具之间插入绝缘板，形成一个电容器，其电容量减弱导线电极以及所述导线的整个导出和移动系统相对于地杂散电容的作用。只有导线和工件之间的电容，包括间隙本身的电容既不能减弱，也不能阻断。诸如EP 1 193 016 A2中描述的，无论附在表面抛光发生器和间隙之间的线路上的分布杂散电容还是附在表面抛光发生器的电容在这个问题上的表现都不明显，在这里假定可以忽略不计。
不幸的是，最后发现这些电容不能被认为是无关紧要的。本发明旨在克服这些缺点，并创造一种加工装置，它使得可以实现一种能量非常低的高质量和高可靠的精细或超精细表面抛光过程。根据本发明的这个方面，所述加工装置的特征是，它包括至少一个设置在一个或两个加工头内部的电容元件，最好紧靠所述电路和工具电极之间的触点，或在其中，串联在电源和加工间隙的一个电极之间，并且其特征在于，它防止来自电源的电脉冲的DC分量加到到加工间隙两端，并使来自电源的可变电流分量可以流动，使得它减小所述电路相对于加工间隙的总电容。
由于这些特征，可能非常有效地但简单地减小腐蚀放电的能量。这样，便获得质量非常高的精细和超精细表面抛光过程。另外，所述装置的生产成本不高，而其结构不是非常复杂。
所述加工装置最好包括第一电容元件，它串联在第一电源的第一电极和工具电极之间；和第二电容元件，它串联在第一电源的第二电极和工件电极之间。
因此，放电能量的减小特别明显。
按照推荐的实施例，所述电容元件设置成尽可能靠近加工间隙的一个电极，最好设置在位于所述电路和工具电极之间的触点附近或在其内。
这些特征允许甚至进一步减小腐蚀放电的能量，以便实现优异的超精细表面抛光过程。
工具电极最好是导线，而电容元件由导线的引导件形成，所述导线的引导件与所述导线接触的一部分由绝缘材料制成，而所述导线的引导件的另一部分由导电材料制成。
因而，可以获得特别有效并靠近电极导线的电容元件，保证腐蚀放电具有非常低的能量电平。
第一电源最好包括短路装置，用于产生具有陡峭的电压前沿斜率的电脉冲。
可以这样配置所述第一电源，以便产生频率在0.1至10MHz范围内的电脉冲，电压振幅在60至300V范围内，正或负电压前沿斜率在0.2至5V/ns的范围内。
这些特征保证腐蚀放电的有效激发，尽管存在至少一个串联在所述电路内的电容元件。
按照推荐的实施例，能量减小装置包括以电流方式连接到加工间隙两电极的自感元件。
由于这些特征，在间隙两端测量的平均电压可以维持为零。因而，可以避免对所述过程有害的电解现象。
最好这样选择所述自感元件的电感值，使得所述电路谐振频率低于第一电源的电脉冲频率。
按照特别有利的实施例，能量减小装置包括与加工间隙两电极之间的自感元件串联的可调DC电压源。
所述电压源允许把在所述间隙两端测量的平均电压调整到给定值。因而使锯开的工件的受控的电解沉淀和着色处理成为可能。
另外，可以进一步改善超精细抛光过程的质量。
从由从属权项表达的特征和此后参照附图对本发明的更详细的描述中，将明白其他优点。这些附图简要地并以举例方式表示实施例及其变型。
图1示出第一实施例的电路图。
图2a至2f图解说明图1的电路随着所述电路图的电容逐渐合并而逐渐简化。
图2g至2h是图1中电路图变型的部分电路图。
图3a和3b是作为放电激发发生器的第一发生器输出端的电流和电压的示意图。
图4a、4b和4c示出加工间隙G处的瞬时电压、电流和平均电压的曲线图。
图5示出第二推荐的实施例的电路图。
图6图解说明所述第二实施例的变型的部分电路图。
图7a和7b图解说明第二实施例的加工间隙两端的瞬时电压和平均电压的曲线图。
图8a、8b和8c示出第二实施例的加工间隙两端的瞬时电压、电流和平均电压的曲线图。
图1中图解说明的加工装置的第一实施例包括结合在第一加工发生器G1中的第一电压/电流源U1，所述第一发生器G1由电路E通过第一线路10连接到工具电极F并通过第二线路11连接到工件电极P。
结合在第二加工发生器G2的第二电源通过第三线路12连接到工具电极F并通过线路13连接到工件电极P。
第一发生器G1设计成引起工具电极F和工件电极P之间放电的激发，并提供比第二发生器G2低的功率，G2递送大部分腐蚀放电的功率并维持所述腐蚀放电。
当需要进行精细或超精细表面抛光过程时，设置在线路12和13上的两个开关SW1和SW2使第二发生器G2能够与工具电极F及工件电极P断开。
这里，工具电极是一根导线F，从馈线卷轴(未示出)被导出并被回收到回收装置(未示出，但本身是已知的)中。在加工区域15内，在导线电极和工件电极之间存在加工间隔或间隙G，在间隙G两端激发腐蚀放电。由于第一和第二触点W1和W2，导线F与线路10和11的电流接触。
元件L1和L2代表两根线路10和11的自感应.
工件电极P通过绝缘元件J，例如，用塑料制成的支持板固定在夹具T上。导线F和夹具T可以彼此相对移动，以便按照给定的几何配置通过放电加工切割出工件P。
按照本发明，加工装置包括能量减少装置RE，后者设计成减小用于精细加工的腐蚀放电的能量。
装置RE包括连接在第一发生器G1和加工间隙G之间的至少一个电容元件C1，它具有这样的特征，使得它阻止来自第一发生器G1的电脉冲的DC分量加到加工间隙G上并允许来自第一发生器G1的交变电流分量横跨加工间隙流动。于是，电路E对于间隙G的总电容量大大减小。
在所述第一实施例中，所述电容元件由设置在第一线路10内的电容C1形成，其数值可高达0.1μF，但一般在0.1nF至1nF的范围内。当要求增大腐蚀放电的能量时，开关SW3使得可以将电容C1短路。
可以在第二线路12中设置采取数值低的第二电容C5的形式的另一个电容元件，以便更进一步减小腐蚀放电的能量。第二电容C5可以用开关SW4短路。其数值最好在0.1nF至1nF的范围内。
这样，加工装置呈现以下杂散电容-与第二粗切割发生器G2相联系的和与线路12和13相联系的杂散电容，总的用CG2表示，当两个开关SW1和SW2断开时，这些电容CG2与间隙G断开；-C2，它是第一线路10相对于地Te的杂散电容；-C3，它是线路10和11之间的杂散电容；-C4，它是第二线路11相对于地Te的杂散电容；-C6，它是第一发生器G1的内部杂散电容；-C7，它是第一电源U1的第一电极P1相对于地Te的杂散电容；-C8，它是第一电源U1的第二电极P2相对于地Te的杂散电容；-CW1，它是第一触点W1附近区域相对于地的杂散电容；-CW2，它是第二触点W2附近区域相对于地的杂散电容；-Cj，它是工件电极P和夹具T之间的电容；-Cf，它是导线和地之间的杂散电容；以及-Cg，它是工具电极F和工件电极P之间间隙G的电容。
在图1中，串联在发生器G1两条线路之一中的低数值电容器C1是减弱杂散电容C3和C6对加工过程的影响的简单装置。在C3中积累的电荷通过下列路径C3、C1、L1、W1和W2、E、P、L2、SW4、C3参与加工过程。等效电容为C1*C3/(C1+C3)＜C1。同样的推理可以应用于杂散电容C6。
杂散电容CW1+CW2+Cf+C2+C7的电荷可能加在一起并参与腐蚀放电，但被电容Cj减弱。这里必须指出，Cj和绝缘板J形成一个最简单的装置，使得特别是可以限制Cf的影响，Cf是附在导线和整个导出和回收系统上的杂散电容。在其中把用旧的导线直接存储在加工斗内的某些机器的情况下，Cf可以达到高值。
若开关SW4导通，则杂散电容C8+C4+Cj把它们的电荷加在一起，可以经由等效于CW1+CW2+Cf+C2+C7的电容找到相对于地的通路，而加在间隙两端。串联在发生器G1的另一条线路11中的低值电容C5，设计成减弱这后一个放电能量，此后将更详细地描述。图1表示电容C5被开关CW4短路，因而在所述示例中不起作用。
分布在加工间隙中的电容Cg的作用不能通过在放电电路中设置任何类型的电容来减弱，因为它们的电荷被可能的最短路径跨于所述间隙两端。能够影响这些分布电容数值的唯一已知手段是使用不同的介电液，例如，用油代替水，或者改变气隙或加工间隙的几何形状。
图2a、2b、2c、2d、3e和2f将说明相对于加工间隙G图1中的每一个电容如何与其他电容组合在一起。
图2a是图1的第一次简化，其中只呈现加工间隙和能够参与加工过程的各组电容以及它们相对于地的连接。
图2b把与地的连接引导到单一点Te上，并使得可以看到通过电容Cj、C1和C5起作用的相应的电极，它们用来减弱所有分布的杂散电容的能量。
图2c图解说明变量的简单改变。
A＝C1B＝CW1+CW2+CfC＝C2+C7D＝C3+C6E＝C4+C8
F＝CjG＝C5图2d图解说明利用下列等式从电容的三角形配置向所述组电容ABC和所述组电容EFG的星形电容配置的过渡H＝(A*B+A*C+B*C)/CI＝(A*B+A*C+B*C)/BJ＝(A*B+A*C+B*C)/AK＝(E*F+E*G+F*G)/GL＝(E*F+E*G+F*G)/FM＝(E*F+E*G+F*G)/E按照图2e，似乎是1/N＝(1/H)+(1/M)1/O＝(1/I)+(1/D)+(1/L)1/P＝(1/J)+(1/K)而且，按照图2f，全部加工装置的总等效电容Ceq可以用以下方程式计算Ceq＝Cg+(N+O+P)/(O*N+P*N)电容C1和C5完成由电容Cj产生的减弱作用。为了估计C1、C5和Cj各自的作用，下面将考虑必须考虑的不同杂散电容的一般数值。线路10和11的约为500nH的自感应L1和L2在所述估算过程中不予以考虑，所述估算过程采用以下数值C1或C50.5nFCj0.1至10nF，取决于要加工的工件尺寸C2+C75nFC4+C85nFC3+C6100nFCW1+CW2+Cf从1至5nFCg0.5nF
所述计算是针对Cj＝10nF和CW1+CW2+Cf＝5nF的数值进行的。
按照上表第7行，与第8行相比，可以看出，在工件P和它的夹具T之间只引入绝缘板J并不能提供明显的改进，与第4行比较，这里只用电容C1的令人惊讶的作用变得明显；加到加工间隙上的等效电容现在除以18，见第4和8行。
第6行表明，只用电容C5效果比只用C1(第4行)差；这里，等效电容除以7。
杂散电容C3+C6的值越高，电容C1的作用越有决定性，正如下面从其他8个变型可以看出的，使用C3+C6＝20nF，而不是上表的100nF的电路。
但是，第4a和7a行的比较证实，只用电容C1比只用电容Cj的效果更大，特别是在由于要加工的工件的尺寸而难以减小电容Cj的值的某些情况下。比较计算当然可以通过应用上面详细说明的方法根据需要扩展。
在存在非常高的导线电极Cf的杂散电容(例如，大于20nF)的情况下，引入与电容C1相关的电容Cj，而不是只用C1再次是有利的为清楚起见，在图1中电容C1和C5，连同相关的开关CW3、CW4已经表示在图1中心，而且是在把第一发生器连接到加工间隙G的两条线路的每一条上。在上面的演示之后，将会清楚地表明，若这两个电容C1和C5可以尽可能靠近加工区域15安装，则效果会更大。换句话说，电容C1尽可能靠近加工触点W1、W2，而电容C5尽可能靠近要加工的工件P。
例如，电容C1可以安装在上加工头(图2g)内CW1和W1之间，处于退回位置的下加工头内的加工触点W2退回不再与导线接触。这样，保存在杂散电容CW1和CW2的能量也将因而被减弱。
若将上述原理用到其极限，通过用由绝缘材料制成的圆柱形套圈(它将起串联在从第一发生器G1引导到间隙G的线路中的电容的作用)代替触点W1，即可获得电容C1的最大效果。电极导线F将被引入圆柱形套圈内。图2h表示电极导线F在绝缘陶瓷圆柱体WG内，所述圆柱体上面装有锥体，目的是便于导线进入。所述圆柱体的外面覆盖导电表面，例如，由铜制成，电流连接到发生器G1的电极之一。处于退回的位置的下加工触点W2不与导线接触。在这后一个实施例中，电容采取圆柱体的形式，处于电极导线F的周围。
电子部件制造商经常使用25℃和1MHz频率下抗电强度为20kV/mm的工业陶瓷。这些陶瓷的介电常数εr一般可达20至100。对于特殊用途，可以找到大于100的εr值并高达12,000，例如，采用基于钛酸锶、钡等的陶瓷，具有50至300V/mm范围内的抗电强度。
对于直径为0.250mm的电极导线，例如可以设计内径等于0.260mm，介电常数为εr＝100的陶瓷绝缘圆柱体导管。陶瓷的厚度等于0.1mm，这样一个长约50mm的圆柱形导管给出0.5nF的电容量，并能承受2kV的过压。
在这种类型的电容元件中，后者设置成尽可能靠近加工间隙G的电极之一，最好靠近处于电路E和工具电极之间的触点W1或W2或在其中。这个电容元件可以由导线导管WG形成，所述导线导管WG的与导线G接触的一部分由绝缘材料制成，而连接电路的另一部分由导电材料制成。
总而言之，以与来自发生器G1的线路10、11串联并且尽可能靠近加工间隙G的方式引入了电容C1和(或)C5，因此，与EP 1 193 016A2所描述的在工件和它的夹具之间只引入绝缘板而且断开来自粗切割发生器G2的电流馈线的解决方案相比，使超精细表面抛光方式下的放电能量得以减少。
但是，在这种情况下，必须考虑串联在电路中的低值电容C1或C5导致放电激发发生器G1提供的电压的DC分量在间隙内消失这一事实。结果是，这时激发放电的可能性明显降低，这导致精细表面抛光方式下加工效率降低。
为了纠正这种特异性，本发明建议改变放电激发发生器G1的操作。传统上，激发发生器施加一个足够高的电压一段相对较长的时间，直至放电的激发发生为止。但是，经验表明，在放电加工中，激发也可以通过非常快速地增大加工间隙端子两端的电场而引起。在目前加工的情况下，正的或负的几V/ns的电压增大，换句话说，约0.1至5V/ns，加到间隙两端会造成触发腐蚀放电的高几率，假定放电激发现象具有随机的性质。
为了按照本发明利用电压快速上升所触发的所述放电激发现象，发生器G1需要最好通过选择0.1至10MHz范围内的重复频率产生陡变的(aggressive)电压/电流脉冲。例如，在图3a和3b图解说明的例子中取1MHz的值。
图3a是发生器G1的输出端电流i1随时间(ns)而变的示意图。图3b是发生器G1输出端上加到用符号C2、C3、C4(图1)标示的在下文中称作线路电容的线路分布杂散电容上的电压V的示意图，。
在这里图解说明的示例中，发生器G1能够提供振幅从60至300V的，例如200V的信号。
正如从图3a和3b可以看出的，在信号开始时，线路电容两端的电压为0。所述信号以4A的电流阶跃开始，所述电流开始给这些线路充电。只要发生器G1输出端的电压低于200V，电流便维持在4A。当输出电压变得高于200V时，电流停止，然后重新建立，使之维持200V的电压。从开始算起经过第一预定时间之后，此后400nS，线路电容通过一个欧姆电阻，在本示例中为20欧姆使线路电容短路，使10A的负电流峰值出现，它突然使线路电容放电。短路装置在图1中未示出，在一个实施例中描述，由利用4个来自制造商”InternationalRectifier”的MOSFET晶体管IREP 22N 50A的桥路形成。
于是，所述线路电容迅速放电，并在持续1000nS的第二预定周期之后，在下一个信号开始时再次提供+4A电流。
这里描述的电压/电流特性只是以示例方式给出的。当然应该明白，可以设计其他装置，在加工间隙的两端允许产生电压的迅速上升。
从图4a、4b、4c可以看出，所述激励方式在间隙G中产生短的未经校准的约100nS的放电，这是由发生器G1提供的电压/电流信号的快速跃变引起的。图4a表示所述间隙两端的瞬时电压Ug(伏)随着时间(nS)的变化。图4B是间隙G两端的电流i2。放电激发点与大于约1A和低于-1A的电流i2的峰值一致。
由于已经把电容C1设置成与放电电路串联，因此，提供给间隙G的电流i2的平均值(图4b)为零。因而，若能够把间隙简化为简单的欧姆阻抗，则其两端的平均电压亦为零。但实际情况并非如此，正如在相应的以伏标定的图4c看到的是，已经利用10μS的RC滤波器进行了测量。在图4c中，可以看出，由于放电激发过程的不规则，平均电压Um波动，例如在所述特定的情况下从+2V到-6V。
因为放电激发是随机过程，正如可以看到的，平均电压可以在约+或-8伏范围内变化，例如，这里在小于10个周期的时间内。这里可以清楚看出另一个与发生器G1的放电电路中串联的电容的存在相关的特异性。这意味着，像在利用导线的放电加工系统目前经常做法的那样，把0的平均电压加在所述间隙两端已经是不再可能了。
平均电压的波动可能产生本专业技术人员众所周知的电解现象。当不能把所述间隙两端的平均电压维持在接近于零的状态时，要加工的工件中某些金属或合金晶粒的完整性可能变化。在某些类型的碳化钨的情况下尤为如此，所述碳化钨在电解电流的作用下可能破碎。
本发明参见图5图解说明的实施例，建议一种消除上述缺点的装置。所述解决方案是连接自感元件Lm，例如，以高值电感线圈的形式，与所述间隙两端的可调DC电压源Sm串联。
图5的实施例在其他特征上与图1的相同。同样的部件和元件用相同的标号标示。
新的元件是与所述间隙两端连接的可调DC电压源Sm串联的电感线圈Lm，亦即连接到加工触点W1、W2和工件P，连同开关SW5，后者使所述电感线圈Lm和电压源Sm能与间隙分开，使得间隙两端的平均电压Um自由波动。
夹具T接地，而工件P由于绝缘板J而处于浮动电位，所述绝缘板在工件和夹具之间产生电容Cj。这个细节对本发明并不重要。为了在间隙两端施加恒定的平均电压Um，无论工件P是否接地，换句话说，绝缘板J存在与否，与电压源Sm串联的电感线圈Lm必须以电流的方式一方面连接到工件P而在另一方面连接到工具电极或加工触点W1、W2。同样的说明也适用于图2h图解说明的装置，其中电容C1以由绝缘材料制成的导管的形式设置在导线周围。若电感线圈Lm与电压源Sm串联在电压源的配置中，则触点W2(在图2h中显示为退回的位置)会再次需要与电极导线F接触，但所述触点W2此时并不连接到线路10，而是通过元件Lm、Sm和SW5连接到工件P，如图6所示。
自感元件Lm的值必须足够大，使得所述电路的谐振频率Fo＝1/2π*(Lm*Ceq)1/2低于自放电激发发生器G1的电脉冲的激励频率，一般低100倍。
这样选择自感元件Lm的值，使得发生器G1的激励频率和所述电路的频率之间的比率处于10至500的范围内，最好在50和150之间。
例如，正如上面选择的，激励频率为1MHz，而Ceq＝5nF，用电感5μH会获得所述谐振频率。因此建议，在这种情况下，采用最小值500μH和高达10mH的自感量。
电感线圈Lm相对较高的值意味着，间隙两端的平均电压不能变化得太快。若电感线圈Lm包括比所述间隙(例如，Lm＝5mH而Ceq＝5nF)的欧姆阻抗低的欧姆阻抗，则可调DC电压源Sm在从所述线圈Lm连接在间隙G两端的时刻起延迟约30μS之后把它的电压加到间隙两端。随后，若加工状态突然改变，例如，放电激发频率或所述间隙的电阻发生变化，则在从可调DC电压源Sm恢复电压Um(伏)的数值之前，平均电压经历短时间的波动过程，换句话说小于30μS的时间。
图7a和7b表示Sm调整到-4V时的瞬时电压Ug和平均电压Um。尽管有零星的放电激发事件出现，在加工间隙两端仍维持接近-4V的平均电压。
指出以下一点是重要的，跨接在间隙两端的电压线圈Lm并不改变使腐蚀放电得以激发的快速电压跃变。采用所述装置，通过在间隙G两端施加几伏的正的或负的平均电压，可以预想取决于电极材料的表面处理。因而工件P的表面通过电解被金属薄膜覆盖并通过着色过程被处理。
上述解决方案特别简单。可以设想，例如，用数量级为10kΩ的高值电阻代替所述电感线圈。在所述间隙的电阻为0.5至2kΩ的情况下，建立一个分压器，传递间隙两端电压的一部分。这种装置的缺点是，必须在其内安装调整控制回路换句话说，连续监视间隙两端的电压，并随加工过程随机波动而变地控制所述电压源Sm的输出电压。反之，电感线圈Lm不需要任何调整回路。
为了把调整平均电压Um装置断开，断开开关SW5。这允许所述系统回到两端的平均电压仍能自由波动的操作状态。
最后，不控制间隙两端的平均电压，便无法预测在哪一种极性下产生放电正的或负的。确实，若促进正极性下放电的激发，或者，最低限度，若能减少在负极性方式下冲击的放电能量，则在恒定的功率下，仍旧可能改善表面状态。
与自感元件Lm相关的可调电压源Sm，取决于用途，特别是当电解不认为是问题时，放电的激发(不论是正方式还是负方式)的几率大大增加，正如从图8a、8b和8c中看到的。在这个特定的示例中，通过把源Sm调整至DC电压Um为+20伏(图8c)，已经选择对间隙G进行正极化。在流过所述间隙的电流i2(图8b)的示意图上，可以看到电流峰值超过+1A的正放电的优势，这相当于在图8a中可见的放电激发。
当断开DC电压源Sm时，或者当所述电压源被调整为零时，间隙P两端的平均电压Um等于零。
按照图5和6图解说明的简化的变型实施例，现在可以不用DC电压源Sm。间隙G两端的平均电压Um现在仍将是常数，并由于电感线圈Lm的存在而为零，但是所述电压不再能够由于有电压源Sm而可能做到那样被调整以便获得表面处理操作、着色处理或改善表面状态。
当然，应该明白，上面描述的实施例无论如何都没有限制的意义，而且在权项1定义的范围内可以作任何所需的改变。具体地说，减少能量的装置RE可以只包括电容元件C1，设置在从第一发生器G1的第一电极引导到形成加工间隙G的第一电极的工具电极F的电连接上。
能量减少装置RE作为另一方案可以只包括设置在从第一发生器G1的第二电极引导到形成加工间隙G的第二电极的工件电极P的电连接上的电容元件C5。
能量减少装置RE也可以在线路10和11上配备两个电容元件C1和C5。
这些电容元件C1和C5可以是任何类型电容；结合在触点W1和/或W2中的电容电极；形成电容元件的导线导管，例如，采取金属导体覆盖绝缘材料(例如陶瓷)的形式；或者特殊形状的导线导轨，过滤器漏斗形的，如图6所示。
能量减少装置RE任选地可以由自感元件结束，诸如电感线圈Lm，后者以电流的形式连接到间隙的两电极，亦即工具电极和工件电极，以免间隙两端平均电压Um的波动和漂移。
另外，可调DC电压源Sm任选地与间隙的两个电极之间的电感线圈Lm串联。
第一电压/电流源U1可以是任何类型，但将需要允许电流上升的斜率dI/dt具有高值，这最好在0.1至5V/nS的范围内。
设置在工件电极P及其夹具之间的绝缘元件，诸如绝缘板J，在某些应用中可以不用。
工具电极F可以由不同类型的工具导线形成，例如，空心或实心棒、旋转的或固定的、或者金属挤压靠模(hobbing master)。
用于激发和用于维持腐蚀放电的两个电压/电流源U1和U2可以结合为单一的允许进行两种不同操作方式的电压和/或电流发生器。
权利要求
1.一种放电加工装置，它包括形成加工间隙(G)各电极的工具电极(F)和工件电极(P)；至少一个电压/电流源(U1)，所述至少一个电压/电流源(U1)由电路(E)连接到所述工具电极(F)和工件电极(P)并配置成产生电脉冲以及在所述工具电极(F)和工件电极(P)之间建立放电激发，其特征在于所述放电加工装置包括至少一个电容元件(C1)，所述至少一个电容元件(C1)设置在一个或两个加工头内，最好靠近位于所述电路(E)和所述工具电极(F)之间的触点(W1、W2)或在其中，串联在所述电源(U1)和所述加工间隙(G)的所述电极之一之间，所述至少一个电容元件(C1)具有这样的特性，使得它阻止来自所述电源(U1)的电脉冲的DC分量加到所述加工间隙(G)两端，而允许可变电流分量流动并且使得它减小所述电路(E)对于所述加工间隙(G)的总电容量(Ceq)。
2.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于它包括第二电容元件(C5)，所述第二电容元件(C5)串联在所述第一电源(U1)的第二电极之间并设置成靠近所述工件电极(P)。
3.如权利要求1和2中任一个所述的加工装置，其特征在于所述工件电极(P)通过绝缘体(J)安装在夹具(T)上。
4.如权利要求1和2中任一个所述的加工装置，其特征在于它包括至少一个开关(SW3，SW4)，所述至少一个开关(SW3，SW4)安装在所述一个或多个电容元件(C1，C5)的两端并用来短路所述开关所安装于其两端的所述电容元件或使其变成被激励的。
5.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于所述工具电极是导线(F)，并且所述电容元件(C1)由导线引导件(WG)形成，所述导线引导件(WG)与所述导线(F)接触的一部分由绝缘材料制成，而所述导线引导件(WG)的另一部分由导电材料制成。
6.如上述权利要求中的一个所述的加工装置，其特征在于所述电源(U1)包括短路装置，用于产生具有陡峭的电压前沿斜率的电脉冲。
7.如上述权利要求中的一个所述的加工装置，其特征在于所述电源(U1)配置成产生频率在0.1至10MHz范围内的电脉冲，电压振幅在60至300V范围内，正或负电压前沿斜率在0.2至5V/ns的范围内。
8.如上述权利要求中的一个所述的加工装置，其特征在于自感元件(Lm)，它以电流方式连接到所述加工间隙(G)的所述两电极。
9.如权利要求8所述的加工装置，其特征在于这样选择所述自感元件(Lm)的电感值，使得所述电路谐振频率(Fo)低于所述第一电源(U1)的电脉冲的频率。
10.如权利要求9所述的加工装置，其特征在于这样选择所述电感(Lm)的值，使得所述电脉冲的所述频率对所述谐振频率(Fo)的比值在10至500的范围内，最好在50至150的范围内。
11.如权利要求10所述的加工装置，其特征在于与所述加工间隙(G)的所述两电极之间的所述自感元件(Lm)串联的可调DC电压源(Sm)。
12.如权利要求10和11中的任一个所述的加工装置，其特征在于与所述加工间隙(G)的所述两电极之间的所述自感元件(Lm)串联的开关(SW5)。
全文摘要
电腐蚀加工装置包括用于放电激发的第一电压/电流源(U1)，它连接到形成加工间隙(G)各电极的工具电极(F)和工件电极(P)；和可以通过两个开关(SW1，SW2)断开的第二电压/电流源(U1)。电容元件(C1，C5)与把第一电源连接到加工间隙(G)各电极的线路(10、11)串联。另外，这些电极可以通过与可调DC源(Sm)串联的自感线圈(Lm)连接。由于这些特征，腐蚀放电的能量可以明显减小，以便获得高质量的超精细表面抛光过程，而同时精确地控制加工间隙两端的平均电压。
文档编号B23H1/02GK1791488SQ200480014010
公开日2006年6月21日 申请日期2004年4月30日 优先权日2003年5月22日
发明者F·雅克斯, S·多尔特, M·托诺利尼, G·德穆勒, E·比勒 申请人:查米莱斯技术有限公司