[发明专利]脉冲电化学加工的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年12月2日提交的俄罗斯专利申请RU2010149363的权益。该申请的内容在此通过引用全文并入。

发明背景

本发明涉及钢和合金的脉冲电化学加工(ECM)领域并且可以用于实施各种精密仿形和冲孔操作以制造由难加工材料例如回火钢和合金制成的机器和工具工件的复杂的轮廓表面。

已知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。(SU 717847，IPCB23H 3/02，1977)。

已知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当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，相对于当电极彼此相向移动到最短距离的时刻来调整脉冲供应，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加，加工电极(EDM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使得电压尖峰不超过多于脉冲的中间的电压值的20％。(1995年7月10日出版的专利RU 2038928，IPC B23H3/02)。

由于上述方法使用长的脉冲(具有数ms的持续时间)，它们不允许获得可靠的关于电极间间隙(IEG)的临界最小值的信息，在该值时，当使用不允许降低最小IEG值的微秒脉冲或微秒脉冲包时，在电极之间发生短路，并且因此不允许获得最大精度和质量。当使用长的脉冲(约1ms-10ms)时，电极间间隙填充有阳极溶解产物例如在脉冲期间的沉积物和汽气混合物，并且使电解液温度升高。如果电极间间隙小并且工艺稳定性恶化，这导致待加工表面的性能、质量和成形精度的下降。

还已知其中加工电极位于离工件电极表面预定距离的电化学加工的方法。在加工期间，电流脉冲通过加工电极和工件电极之间。测量表征电流强度的参数，如电阻并将其作为电极间距离(间隙)的标准。根据该方法，在相应的电压脉冲期间，当电流强度特性先超过具有其相似形式的特性的比较设置值随后低于所述特性设置值时的时刻被检测，这可以考虑作为电极间间隙标准。[2002年10月31日出版的WO 02/086198-PCT/DE02/01450 IPC B23H3/00]。

然而，由于电流强度特性例如电阻的变化的分析，所以当在加工过程中使用一组脉冲时，已知的方法是无效的，在该情况下未提供关于电极间间隙(IEG)性质的可靠信息。而且，当使用一组微秒脉冲((10μs及更少)，通常不可能基于单独的脉冲确定电流强度特性相对于比较值先超过并进一步降低。基于先超过并进一步低于比较值来计算电极间间隙是完全特殊的情况。涉及以下事实：在单独的脉冲期间，电流强度的变化依赖于所使用的电解液的性质以及待加工工件的组成。因此，已知的方法未给出允许可靠地进行加工过程和提高其性能、精度和质量特性的关于最小电极间间隙的可靠信息。

因此，在当使用微秒脉冲且振荡的电极运动与脉冲包供应同步的情况下，在成形复杂的轮廓表面的过程期间加工精度被预定时，已知的电化学加工方法未提供足够的精度和性能，因为这些方法不能可靠地维持小的电极间间隙而不发生电极间间隙的短路和击穿。

最接近本发明方法的方法是使用振荡的加工电极对耐热合金进行电化学加工的方法，包括以下步骤：施加与加工电极和工件彼此相向移动到最短距离的时刻同步的微秒电压脉冲包，测量每个脉冲中的至少一个谐和电压值(concordant voltage value)和谐和电流值(concordant current value)，计算对应的电极间间隙的电阻值，以及在加工过程期间根据包络曲线的形状变化调整加工电极进给速率，使用脉冲结合点的电极间间隙的电阻值来建立所述包络曲线(俄罗斯专利号2266177，国际专利分类B23H 3/00，公布日2005年12月20日)。