[发明专利]控制电火花刻蚀工序的方法与设备

说明书

本发明涉及控制电火花刻蚀工序、即切割和挖槽工序的方法和设备。

电火花刻蚀工序用于通过电极对导电工件进行的高精密加工。制成工件的形状由不同因素如电极形状、加工强度等所决定。对加工的质量、特别是对所希望精度的调整而言，除精确的轮廓控制外，加工电极尽可能恒定和稳定的特性具有决定性的作用；特别重要的是尽可能精确保持电极与正在加工的工件区域之间当时所希望的工艺条件所需要的距离；同样对从属于此的加工时间和加工强度也需进行精确控制。这些特别是对很薄的和柔韧的电极是有困难的，例如把它们应用于微刻蚀领域、如微钻孔时。在此，特别是在故障情况下、如短路时将出现困难。

在文献CH-PS-525061(KONDO)中公开发表了电火花刻蚀工序自动控制的基础理论。其中主要包括若干测量电压和电流的检测装置、和一个对这里取得的信息进行处理的逻辑电路和一个在此基础上控制电火花刻蚀工序的控制装置。电极的运动依据当时实际狭缝的电导率(即电极与工件之间介质的电导率)经一个伺服机构来实现。此外，短路或电弧等故障通过限制短路电流或者将电极从工件移开加以排除。

专利文献EP-A-0333170(AGIE)或US-DS-4864091把额定距离即对于加工工件实际所希望的工艺条件相应的距离、与刻蚀电极与工件之间的实际距离进行比较。由此比较可能得到一个误差信号，此误差信号经低通滤波器电路传送到电极运动的控制电路。当时的实际距离优先由实际的刻蚀电压求得。

专利文献US-PS-5159167(CHAIKIN等)借助电火花传感器研究了电极的位置控制和借助对放电的“完全的”控制研究了对孔径尺寸的精确调整。

专利文献DE 3204799A1(YAMADA等)涉及一种工件放电加工设备，该设备在“加工过程结束时”，即在电极穿透工件的瞬间自动关断。

由文献DE 3300552C2(GARBAJS等)已知一种电火花刻蚀加工工序的控制方法，在这种方法中，检测在工具和被加工工件之间的工作狭缝中出现的放电脉冲并且基于其当时的电压分布特性对其进行分析。此外，此方法对不规则的放电和基于电流短路所产生的短路脉冲加以区分，根据此区分刻蚀机以不同方式作出反应。

这种已知设备和/或方法往往不能适当地对刻蚀条件的突然变化作出反应，比如对微钻孔电极在钻透工件底边的瞬间所出现的突然变化作出反应。从此瞬间开始刻蚀冲洗液体即可以向下流动或者更概括地说流过工件。从而冲洗压力、冲洗速度和冲洗液的运动方向出现极大的改变。因此，电极的位置变得不稳，在钻孔狭缝中形成气泡，并且已被刻蚀下的颗粒(只要这些颗粒还位于钻孔狭缝中)同样也将改变运动方向而且再被向下冲洗。从而导致“非机械的”或者“其它的”短路、电压突然改变和控制测量值的失真，因为狭缝电压失去了其正常的意义(与狭缝宽度成比例)。在此，已知的控制系统对上述情况作出反应，把电极快速撤回，并由此增加了非稳定性，或者不管实际上所实现的加工结果是否与所希望的相符而结束加工。其结果特别是在第一种情况下导致了在钻孔的出口区域电极滞留时间加长。因为这些已知的方法和/或设备不能把此种极端情况作为极端情况加以处理，所以在非稳定过程期间继续发出刻蚀脉冲，这些脉冲把孔径不规则地、和以不希望的以及不可控制的方式增大。

以上述情况为出发点，本发明的目标是实现无干扰的电火花刻蚀工序。本发明从两个方面的构思实现了此目标。

根据本发明的第一方面(即权利要求1)，规定一种控制至少一个在至少一个工件和至少一个电极、特别是一个微钻孔电极之间的电火花刻蚀工序的方法，其中，至少在一个待刻蚀段的一个间距内要采集至少一个工序参数的若干测量值。由这些至少一个工序参数的测量值求得(模拟的或者随后的)一个或者数个控制数值，并把这些值、至少是其中部分值在至少一个随后时间的刻蚀间距内应用于控制电火花刻蚀工序。根据本发明的第二方面(即权利要求15)，提出一种适用于此方法的设备，该设备配备有用于至少一个工件和一个电极之间相对运动的驱动器和驱动器控制部件、用于产生刻蚀火花的发生器部件、用于测量工序参数数值的部件、用于将这些测量数值转换为控制值的部件和存储部件。其中，用于测量工序参数数值的部件至少在一个待刻蚀段的一个间距内采集至少一个工序参数的若干测量值。将这些测量值转换为控制值的部件由至少一个工序参数的若干测量值中求得一个或数个控制值。存储部件存储这样获得的这些控制值，并且驱动器控制部件最后把这些数值、至少这些值中的一部分应用于控制至少一个随后时间的刻蚀间距。