专利名称：电化学加工的方法
电化学加工的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2010年8月20日提交的国际申请PCT/RU2010/000472的权益。该申请的内容在此通过引用全文并入。
背景技术：
本发明涉及金属和合金的电化学加工(ECM)，且更特别地涉及高精密尺度的电化学加工。本发明可以用于在复杂成形的表面上形成规则的纳米层和微米层。与机械方法和热能方法相比，电化学加工的最重要的优点包括不存在工具磨损且生产率独立于待加工的材料的强度和刚度。然而，至近十年电化学加工一直很少用于精制工件加工阶段，因为其一直不能够提供加工表面所需的仿形精度和质量。例如，在许多情况下不能满足与使加工误差降低至小于IOym并使粗糙度误差降低至小于Ra 0. Iym相关的技术要求。
决方案。就此而言，使用根据本发明的振荡的加工电极进行脉冲电化学加工的方法被认为是有前途的方法。1980 年 7 月 22 日的出版物 US 4，213，834，IPC B23H3/02、B23H3/00、B23P1/14 公开了一种电化学加工的方法，在该方法中，具有电压脉冲(当使用电流源时)的形状变化特性的信号用于以小的电极间间隙值来执行过程。特别地，在脉冲期间，所使用的信号与在电极处的第二电压导数的最大值成比例。该方法的缺点在于以下事实当加工具有大的未绝缘的侧表面的特定工件时，高的电流通过这些表面，从而将工作电流分流。在这种情况下，由于前面的电极间间隙处的处理，具有电压脉冲的形变特性的信号将非常弱。例如，这发生在将具有复杂横截面的三维加工电极切割到工件中的阶段或在用具有未绝缘的侧表面的管穿出小直径开口的过程等。 与关于间隙大小的不可靠的数据有关的另一个问题在于下述事实由于成穴现象或由停滞区域的形成引起的电解液电导率的局部改变而不是由于电极间间隙改变，所以经常发生电压脉冲形状的特性失真。1977年的出版物SU717847，IPC B23H 3/02公开了一种用于电化学尺度加工的方法，其中，使用具有陡峭的电流电压特性的脉冲电源，同时其中一个电极是振荡的并且在电极彼此相向移动时的阶段期间施加电压脉冲来进行加工，其中通过分别选择电极彼此相向移动时和电极彼此相背移动时的位置处的电压尖峰来控制当前电压脉冲，通过改变电极间间隙的入口处的电解液压力来调整电压峰值。该方法的主要缺点在于下述事实未考虑当在小的电极间间隙值(小于0. 02mm) 下执行过程和对相对大的面积(尤其是高于15cm2)进行电化学加工时发生的临界条件特征。这些特征被视作电压脉冲、电阻或电流的波形图的失真。当在低的电极间间隙值下进行电化学加工时，过程行为的这些特征反映机器的加工系统的特定的动态特性和灵活性， 特别地通过显示与电极振荡的正弦曲线的显著偏离，并且因此，间隙的曲线在邻近其较低位置的相位的电极轨道的位置处发生改变。过程行为的所述特征被视作例如特定参数的波形图的规则形状的失真并预期电极间间隙的短路故障。然而，由于未获知电极间间隙处发生的临界条件的特征标志物(或信号)，所以当在低的电极间间隙值下执行过程时，已知的方法不允许检测电极间间隙处的临界条件。缺少这样的数据不允许基于主要结果因素来提供稳定的技术结果并使其必须在大的电极间间隙处进行加工，这又导致减小的与加工生产率、准确性和质量有关的过程特性以及增大的电化学加工过程的功率消耗。1995年7月9日公布的专利RU 2038928，IPC B23H3/02公开了一种使用具有陡峭的电流电压特性的脉冲电源来进行电化学尺度加工的方法。当其中一个电极是振荡的并且当电极彼此相向移动时的阶段期间施加电压脉冲时来进行加工，其中通过选择电极彼此相向移动时的位置处的前沿电压尖峰和电极彼此相背移动时的位置处的后沿电压尖峰来控制当前电压脉冲，相对于当电极彼此相向移动到最小距离时的瞬间来调整脉冲供应瞬间以便使前沿电压尖峰与后沿电压尖峰相等，当电压尖峰普遍在电极彼此相向移动的位置处时脉冲供应被延时，当电压尖峰普遍在电极彼此相背移动的位置处时脉冲电压被提前施力口，加工电极进给速率被增大直至第三局部电压极值在脉冲的中间形成并维持以便遵循下面的关系
权利要求
1.一种使用电流脉冲来在中性电解液中进行电化学加工的方法，所述电流脉冲与对应于电极间间隙中的电解液压力的最大值的振荡相位同步，其中依赖于振荡的预定频率和幅度来选择加工电极的振荡模式和电极靠近速度，所述电极靠近速度被选择以提供不超过所述电极间间隙处的所述电解液压力的可接受的最大值Pmax的所述电极间间隙处的所述电解液压力的最大值Pmax α)。
2.一种使用电流脉冲来在中性电解液中进行电化学加工的方法，所述电流脉冲与对应于电极间间隙中的电解液压力的最大值的振荡相位同步，其中依赖于振荡的预定频率和幅度来选择加工电极的振荡模式和电极靠近速度，所述方法还包括以下控制步骤当所述电极间间隙处的所述电解液压力的最大值Pmax(t)高于所述电极间间隙处的所述电解液压力的可接受的最大值Pmax时，减小所述电极靠近速度，而当所述电极间间隙处的所述电解液压力的所述最大值Pmax(t)低于所述电极间间隙处的所述电解液压力的所述可接受的最大值 Pfflax时，增大所述电极靠近速度，所述电极间间隙处的所述电解液压力的所述最大值Pmax(t) 被维持在范围0. SPfflax彡Pfflax(t)彡Pfflax内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在高于所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述可接受的最大值Pmax的所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述最大值 Pfflax(t)下使用所述加工电极的谐波正弦振荡时，减小所述加工电极的振荡频率，而在低于所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述可接受的最大值Pmax的所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述最大值Pmax(t)下使用所述振荡时，增大所述加工电极的振荡频率。
4.一种用于在中性电解液中进行电化学加工的装置，所述装置包括电流脉冲发生器，其用于产生与对应于电极间间隙中的电解液压力最大值的振荡相位同步的电流脉冲，以及振荡的加工电极，其中以使所述电极间间隙中的所述电解液的最大值Pmax(t)不超过所述电极间间隙中的所述电解液的可接受的最大值Pmax的方式来基于预定频率和幅度选择所述电极的形状和靠近速度。
5.一种用于在中性电解液中进行电化学加工的装置，所述装置包括电流脉冲发生器，其用于产生与对应于电极间间隙中的电解液压力最大值的振荡相位同步的电流脉冲，振荡的加工电极，其中基于预定频率和幅度来选择所述电极的形状和靠近速度，以及控制单元，其用于以下述方式来控制过程当所述电极间间隙中的所述电解液压力的最大值Pmax(t)高于所述电极间间隙中的所述电解液压力的可接受的最大值Pmax时， 减小所述电极靠近速度，而当所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述最大值Pmax(t) 低于所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述可接受的最大值Pmax时，增大所述电极靠近速度，所述电极间间隙中的所述电解液压力的所述最大值Pmax(t)被维持在范围 0. SPfflax ^ Pfflax (t) ^Pfflax 内。
6.一种制造物品，其由金属或金属合金制成，所述物品通过权利要求2所述的方法获得，其中所述物品具有特征为粗糙度小于Ra 0. 1 μ M的规则的表面层。
全文摘要
本发明涉及金属和合金的电化学加工的方法，更特别地涉及高精度尺寸的电化学加工。本发明可用于在复杂成形表面上形成规则纳米层和微米层。公开了一种使用与对应于电极间间隙中的电解液压力最大值的振荡相位同步的电流脉冲来在中性电解液中进行电化学加工的方法，其中以特定的方式设定预定频率和幅度时的加工电极的振荡模式和电极靠近速度，特征在于，以使电极间间隙处的电解液压力的最大值Pmax(t)不超过电极间间隙处的电解液压力的可接受的最大值Pmax的方式来设定电极靠近速度。本发明使用振荡的加工电极，通过调整最大压力值并确保最小电极间间隙与最大电解液压力的最优组合的瞬时的供应电流脉冲的可能性来允许提高精度，同时维持电化学加工的生产率。
文档编号B23H3/00GK102380676SQ201110132338
公开日2012年3月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年8月27日
发明者亚历山大·尼古拉耶维奇·扎伊特瑟夫, 尼克雷·瓦莱里维奇·谢拉夫基, 提姆菲·弗拉基米罗维奇·科萨列夫, 里纳特·米亚萨若维奇·萨拉赫丁诺夫 申请人:Pecm工业有限责任公司