专利名称:工件的电腐蚀加工方法和设备的制作方法
本发明是有关按专利要求1和7的前言，用电腐蚀加工工件的方法和设备的。
电腐蚀加工方法，尤其是电腐蚀切割方法，在很大程度上是依据经验数据和假定，因为，迄今对工作间隙中的放电过程尚无一确定的物理描述。因此，就使用线电极或带形电极的切割过程而言，除重力之外，由于电磁、静电，以及机械或液压作用而造成的振动也会造成问题。由于这种振动，及主要要求的精加工条件，对使用的脉冲发生器要求因此很高;这种精加工条件要求的放电时间极短，也就是说在微秒范围内，而频率范围约为100～500KHz。虽然放电时间短，这种脉冲发生器必须能提供约200安培的电流。目前，放电过程的时间控制基本上是通过控制脉冲发生器的开或关进行的。
为了最好地和无干扰地保持电腐蚀加工过程，已知脉冲发生器(例如根据德国2，908，696或2，909，073号专利)可在出现过程异常或电极磨损超过一极限值时立即中断放电过程。为了控制放电能量的分配，已知利用附加的时间移位叠加各工作电路发出的脉冲可得到整形脉冲，例如瑞士第495，812号专利。然而这种脉冲发生器只适合较长的脉冲。
本发明的问题是，就有关放电电流可选脉冲波形的可调性进一步发展现有方法和设备。根据本发明，这个问题是用专利要求1和7的主题内容解决的。
本发明还为设定要求的短脉冲波形提供了可能。另外，本发明更大优点是，通过分配每次放电所需的能量，使腐蚀率或腐蚀能力得到提高，并在紧接着的全部放电中大大提高切割速度。另外，在电极上的力的作用也得到了改善，所以可更为有效地进行过程控制。此外，虽腐蚀能力高，因而切割率也高，还可以使加工工件保持极为一致的表面质量，也可以很容易地控制腐蚀过程。
下文中，将针对非限定的具体设备并参照附图对本发明作更为详尽的阐述，其中图1、按举例的方式阐述的脉冲发生器的方框图示。
图2a至七为根据图1的脉冲发生器上的脉冲序列的示意性时间波形图。
图3、另一个和图2c的脉冲序列相似的脉冲序列。
图4、某优选具体装置的波形图。
优选的具体装置的详细说明根据图1，工作间隙103是借助于线电极102在工件101上切出的。线电极102是在下线电极导向架104a和上线电极导向架104b之间导向的。切割曲线的图形是用XY座标仪的指示形控制的，或用其它方法控制，但最好是用NC控制。
脉冲发生器的正极+与工件101的一个连接点105连接，而在上、下线电极导向架104a、104b邻近的地方，负极-被引到线电极上。
脉冲发生器包括基本电流源1、电压源2和脉冲变压器11，控制信号3接于变压器的初级端11a，而变压器的次级端11b、11c则与电子开关连接，例如开关晶体管12或15，以及二极管13。脉冲发生器利用一限流电阻14连接于线状电极102。
由电压源2提供一明确确定的直流电压(例如5V)施加于开关晶体管12的基极-发射极结则开关晶体管12的基极-发射极结被关闭。如果用现有的包括一脉冲序列的控制信号3驱动脉冲变压器11的初级端11a，在脉冲变压器11的两个次级绕组11b和11c中便会产生相应的次级控制电压。由于次级绕组11b上的控制电压，开关晶体管12被打开，而在第二个次级绕组11c上产生的控制电压引发一次跨接二极管13的开关晶体管12的快速导通。
脉冲变压器11这样定尺度和连接，可以使它在这些过程中总是在不饱和范围内运行。因此，在关断控制信号3时，通过电压源2的作用开关晶体管12可很快地回到不导通状态。第二个开关晶体管15用于使脉冲变压器11的两个次级端11b和11c短路，以阻止开关晶体管12再做任何开关动作。
在实际设备中，好几个这种电源开关电路(例如a到n个)是并联的并全部按下文所述的形式用相应的控制信号3控制，这种电源开关电路包括脉冲变压器11、被控开关。(在这种情况下是开关晶体管12和15)、基本电流源1、电压源2和二极管13。
为了控制上述电源开关电路，高频时钟脉冲发生器20把一个具有例如5MHz脉冲重复频率的脉冲式基本时钟周期，通过一时钟线路f0加到一个脉冲计算装置21上。例如，该脉冲序列如图2a所示。脉冲计算装置21可以基本上构成一计数电路，在控制信号线路f1和f2上的控制信号的影响下，可用一个明确确定的时钟脉冲数，就如图2b所示那样，作为以后的脉冲整形，特别是按照时间图的基础。据此，在控制信号线f1上的控制信号确定的开关(ON-OFF)周期T，开(ON)中，按图2a的基本频率到达时钟线路F0的脉冲，可以按时间图作进一步整形。随后是间隔T，关(OFF)，它的持续时间是线路f2上的控制信号决定的。在一个周期T，开(ON)结束时，脉冲计算装置21向脉冲波形存储器24(例如电可编程序只读存储器)发出一个同步控制信号SO。这个同步信号使存储器停止并触发一个专门存储的时间脉冲整形程序转换，以形成时间模。
脉冲波形存储器24中存储了一定数量的这种程序。该程序是借助于选择控制信号m选定的，该信号由连接于装置的控制或伺服系统(未示出)发出的。脉冲计算装置21按所选定的脉冲波形用控制线S1和S2连接。图2c显示出这种脉冲整形时间模的一个例子。在目前的情况下，S1＝3的定时间隔用于形成单个脉冲，S2＝1的定时间隔用于形成脉冲间隔。所得到的时间成形脉冲信号通过脉冲计算装置21的输出线22接到放大装置23上。
对根据波幅作进一步的脉冲整形来说，脉冲组波幅构形用的各种模存储在脉冲波形存储器24中。更好的办法是，使这些波幅模与脉冲波形存储器24中的时间模结合，这样它们就能用相同的控制信号m进行转换了。这就是说在重新设定之后，由于控制信号So的作用，脉冲波形存储器24可为输出线25上的电流波幅提供一个波幅图，波幅图是作为线路S1和S2上的时间脉冲整形信号的函数出现的。这个波幅图在放大器26中被放大并被送到并联定位的电源开关电路的第二个电子开关15。这许多电源开关电路(a…n)被控制，因此得出的脉冲电流的总和与就其波幅所要求的波幅模是一致的。图2d是这种电流波幅模的一个例子，其中第二个脉冲是第一个脉冲波幅的二倍，第三个脉冲是第一个脉冲波幅的四倍。
另外，参与脉冲整形的并联电源开关电路的选择最好是能通过借助于线路25的相应控制进行，使得在排列方面来说，开(ON)相位能够尽量在全部现有电源开关电路上均匀分配。这就会使所用的各电源开关电路有一致的热负荷。因此，这种电路数量的选择最好是按大于产生脉冲所需的最大数量的方式来定。
与图2c的例子不同，如图3所示，属于脉冲序列的各个脉冲也可以有不同的宽度。属于一序列的各个脉冲之间的间隔也可以不一样。总而言之只要它对要求的切割特性有好处，各脉冲组之间的间隔T，关(OFF)是可以作为要求应用的函数改变的。
图4a示出了一个电压波形图，图4b示出了一次放电的电流波形图，根据图1，在每种情况下工作间隙103上均包括四个不同的脉冲。根据所示的例子(用于切割钢)，电流脉冲序列包括大致呈三角形的，波幅上升的单个脉冲，它们之间的间隔大致相同。根据图2a，电压梯度表示几个叠加的电压曲线，即有关几个连续的放电过程的。对第一个脉冲，存在某一种无负荷频率，在第二和第三个脉冲时它不再出现。这就表明，不是所有连续放电的主脉冲都一定会触发点火。实际上，在以后的各个脉冲中不会再出现无负荷信号，所以放电的效能显然是很大的。所有放电均发生在一个放电通道中。因此，新电离起动不需要高的点火电压。
实际试验已证明，这种脉冲序列会明显提高腐蚀速度。这可以用下述事实来阐明，即使第一个起始脉冲不会触发放电，也可以因为从其释放出来的电磁力的作用，把线电极置于工作间隙正中的一个良好位置上。因此可以特别有效地形成以后的放电。一次放电的各次脉冲触发一次局部的，极为集中的腐蚀，但是，由于它的电流强度提高也会使推斥力增大，而这个力反作用于线电极的质量力。在脉冲间隔中(电流不必降到零)，上述推斥力暂时减小，所以可更精确地引导线电极。另外，在脉冲间隔中，电流的减小能降低放电通路中的压力，这有助于蚀除材料的排除。后序的脉冲就能触击干净的材料表面，就通电条件而论它是均匀的。最后，由于改善了各种条件和加大了电流强度，因而能实现完全令人满意的腐蚀，即便在较大的表面距离上亦是如此。
权利要求
1.借助工具电极通过在工件与电极之间施以脉冲型直流电压对工件进行电腐蚀加工的方法，其中有和要求的切割曲线一致的在工件与电极之间的连续轨迹控制，所施加的电压为脉冲组形式，其中每一组脉冲在位于工件与电极之间的工作间隙中触发一次放电过程，而脉冲组是由具有不同量值的电流波幅的单个脉冲构成的。
2.根据权利要求
1的方法，其时间-整形脉冲组的波形图案是从时钟脉冲序列得到的，通过对几个电源开关电路的受控平行联接，这些波相互叠加，以给出所要求的振幅图案。
3.根据权利要求
2的方法，在此方法中用于脉冲整形的并联开关电路是以这样一种方式选择的，即，与置换关系一致，诸相位尽可能均匀地被分布在所有现用的电源开关电路上。可能均匀分配。
4.根据专利要求3的方法，其设置的电源开关电路的数量要大于产生-脉冲图案所需的最大数量。
5.根据至少是上述权利要求
中的一项的方法，在这方法中，是由具有上升振幅的诸单个电流脉冲形成的。
6.根据至少是上述权利要求
中的一项的方法，在这方法中，是由宽度不同的诸个脉冲组成的。
7.通过在工件与电极之间施以脉冲型直流电压对工件进行电腐蚀加工的方法;其中有和要求的切割曲线一致的，在工件与电极之间的连续轨迹控制，所施加的电压为脉冲组形式，其中每一组脉冲在位于工件与电极之间的工作间隙中触发一次放电过程，特别是在为了实施权利要求
1的方法，在放电过程中会提供很多并联在工作和/或工具电极上的独立控制电源开关电路，其中属于每个电源开关电路的每个脉冲变压器的初级端会与一个第一装置连接，用于脉冲组时间整形用，而至少有一个属于每个电源开关电路的被控开关也会连接一个第二装置，以形成电流脉冲波幅，第一和第二装置均带有脉冲波形存储器。
8.根据专利要求7的设备，在这设备里脉冲变压器的设计使它能在非饱和范围内运行，而开关则作为脉冲变压器的两个次级绕组的短路开关使用。
9.根据专利要求8的设备，在这设备里，脉冲变压器的次级绕组按与绕线方向相同的方向串联，在串联时，一个第二控制开关经一控制电压源和一个二极管与第一个开关并联，第二个开关的控制输入与脉冲变压器次级绕组的中心抽头连接。
10.根据专利要求9的设备，在这设备里，第二个开关的连接方式是当切断提供给脉冲变压器初级绕组的时间成形信号时，它直接转入不导通状态。
11.根据专利要求7～10中的至少一项设备，在这设备里，脉冲波形存储器是为接收几个不同的电流波幅模而设计的，并可以控制作这些模的发送之用，和用于借助控制线路对电源开关电路作模形控制。
12.根据权利要求
11的设备，在这设备里，脉冲波形存储器的设计是为接收与电流波幅模有关的时间波形模以形成脉冲组，并且把这些时间波形模提供给脉冲计算装置，脉冲计算装置在输出端与脉冲变压器的初级端连接。
专利摘要
对工件进行电浸腐蚀加工的方法和设备，通过工件与电极之间施以脉冲形直流电压来利用工具电极(所施电压为脉冲组形式)中，脉冲组是由有不同幅值的电流脉冲组成的。属于一脉冲组的各电流脉冲具有上升的幅值更好。配备了几个并联于工件和(或)工具电极的可单独控制的电源开关电路。属于每个电源开关电路的脉冲变压器的初级端与一个装置连接使脉冲组按时序成形。至少有一个属于每个电源开关电路的控制开关与一个第二装置连接，以形成电流脉冲波幅。
文档编号B23H7/04GK85104690SQ85104690
公开日1986年12月24日 申请日期1985年6月19日
发明者西尔瓦诺·德雷斯蒂, 厄斯脱·比勒·萨里塔, 勒内·德里黑梯 申请人:洛迦诺电子工业股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan