CN101801580A - 用于电化学加工的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电化学加工至少一个工件(3)的一种装置(1)以及一种方法，该装置具有引导装置(8)以及用于一种电解液(6)的第一存储装置(17)，其中，用于测量电解液(6)的至少一种特性的至少一个测量单元(12)被安排在引导装置(8)上。

Description

用于电化学加工的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于电化学加工的一种装置并且涉及一种电化学加工的方法。工件的电化学加工使之有可能进行导电性的金属工件的一种特别精确的加工。加工在几乎无磨损并且对于材料给予极大保护的情况下发生。本发明特别地用于工业部门以及涉及很大数量的地方。

背景技术

电化学加工是根据电镀腐蚀的原理来起作用。例如，为此目的使工件接触阳极侧并且使工具接触阴极侧。一种导电液体(它还被指定作为一种电解液)被泵送通过在部件与工具之间保留的一个工作间隙。当在工件与工具之间施加一个电压时，流过一个电流并且开始电解作用，通过这种方式从部件中释放出金属离子。在这种情况下，实现了材料的一种限定的腐蚀。借助于这种电化学加工，即使在难于触及的位置也可以高度精确地加工半径和外形。此外，有可能同时加工不同的工件部位。因为在工具与工件之间不发生直接的接触，所以加工几乎无磨损地发生，并且确保了高度恒定的处理质量。此外，在有待加工的工件中不产生机械应力或热影响。通过这种加工方法，即使难于切削的材料也可以容易地进行加工。考虑到短的循环时间(它可能总计几秒钟)，有可能以高度的处理可靠性来加工相对大的数量。这种方法被特别广泛地使用在注射喷嘴中的管道的再次加工中。

除了以上提到的电化学加工过程所具有的众多优点外，实际上已经反复证明了在加工过程中所使用的电解液改变了它的特性并且影响了加工结果。

发明内容

因此，本发明的目的是要至少部分地解决在现有技术出现的这些问题，并且具体地是要限定一种装置以及一种方法，借助它们可以用一种改进的方式来调整所使用的电解液。

这些目的是通过根据权利要求1的特征的一种装置并且通过根据专利权利要求11的特征的一种方法来实现的。本发明的进一步有利的改进是在从属性阐述的专利权利要求中限定的。应当指出，在从属性阐述的专利权利要求中单独列出的这些特征能以任何在技术上方便的方式彼此相组合并且限定本发明的进一步的改进。此外，在说明书中对专利权利要求限定的这些特征给予了更具体地详述和解释，使本发明的进一步优选的示例性实施方案得到解说。

在本案中，这些目的是通过用于电化学加工至少一个工件的一种装置实现的，该装置具有引导装置、以及用于一种电解液的第一存储装置、用于测量该电解液的至少一种特性的至少一个测量安排被安排在该传导装置上。在这种情况下，该测量安排可以(例如)安装在一个管线上，该管道线旨在用于引导电解液。这种或其他已知的引导装置可以(例如)通向多个冷却组件或多个热交换器安排，它们用于处理该电解液。根据本申请，该测量安排可以被整合在该引导装置上、或另外在其中。然而，当多个测量安排被安排在存储装置(例如像储箱或槽)中时，可能发生不正确的测量，通过使该测量安排被安排在一个引导装置中或一个引导装置上这类不正确的测量被完全避免或至少是可以忽略的。其原因是，在大容积的存储装置中，已经积累在那的电解液趋向于形成多个层。这意味着包含在电解液中的这些物质本身可以形成具有不同特性的多个不同的层或多个相。在本案中，分层根据比密度而发生，但这对于电化学加工是一个缺点，因为一种非均匀的电解液正是具有这类特性。然而，最重要的是，因为这个原因，不再有可能可靠地用一种应当尽可能地代表整个电解液的方式来均一地检测电解液的这些特性。于是，本发明认识到，与大容积的存储装置相对比，这类不利的分层不发生在引导装置中(或者仅在很小程度上发生)，而结果是高度精确的测量成为有可能的。在这种情况下，大容积应被理解为特别是指那些存储装置，它们在电解液的流通方向上的结构长度大致对应于它们在垂直方向上的结构高度并且它们在流通量方向上的截面大于所使用的引导装置的截面的两倍。因此，即使在高度对应于长度的0.5倍或更多的一个存储装置的情况下，也可能发生不希望的分层。

首先这是因为在引导装置中发生了电解液的一种非常好的混合，并且因此最大可能地消除了多个层的形成。于是，安排在该引导装置中的这些测量安排能够因此传送与迄今已经可能的情况相比实质性地更精确并且更可靠的测量值。

有利地，在本发明的范围之内，这里进行的准备使所用的测量安排被设计为至少用于检测pH值、导电性、或温度。该测量安排在这种情况下可以被设计为使它能够检测电解液的这些特性中的一项或者甚至多项。术语“导电性”应理解为具体是指电解液的电传导性。然而，除了已经提到的电解液的这些特性之外，电解液的进一步的物理和化学特性也可以通过本发明的范围之内的一种测量安排来进行检测。

在本发明的一个完全不同的优选的发展中，这里进行的准备是提供一种计量安排用于将至少一种计量的物质引入电解液之中。虽然这个优选的发展是在本发明的范围内予以说明的，但此外还有可能以一种独立的并且有利的方式来实施和使用这个发展。因此，例如，通过加入一种计量的物质，该电解液的pH值可以连续地改变或者可以保持在一个预定值。在这种情况下该计量安排可以选择性地连续起作用或不连续起作用。具体地，可以使用多个不连续地起作用的计量安排(它们还被命名为灌输站)并且导致在该电解液中的一个特定的pH值得到保持或者导致在pH值中的一个突然的改变。首先，可以考虑的多种计量的物质是适合于调整或改变该电解液的pH值的多种碱液或酸。然而，也可以将其他计量的物质加入其中，这些计量的物质对于电化学加工方法具有有利的影响。

在本发明的一个进一步特别有利的实施方案中，这里进行的准备使至少一种用于电解液的混合装置被安排在该引导装置或该存储装置的区域中。在本发明的范围之内说明和提出权利要求的本发明的这个发展还可以被单独地实施并且被有利地使用，以便实现以下说明的有利的作用。因此，该混合装置可以被设计为(例如)一种无源混合器的形式，该混合器至少部分地使流经该混合器的电解液偏转，从而使它得到均匀地搅拌。例如，这可以通过多个导向板发生，在导向板处使该电解液的部分液流偏转到该电解液的其他部分的液流的方向上。然而，此外，还可以使用例如由多台电动机驱动的多个有源混合装置，这些混合装置被选择性地安排在该引导装置或该存储装置中。例如，这些混合装置可以包括多种搅拌机构或其他已知的多个混合装置，它们中的许多是已知的。

本发明的一个完全不同并且同样有利的发展(它还可以作为一个发明被单独地实施)提供了使其中提供一个第二存储装置，该第二存储装置被安排为至少部分地在该第一存储装置之内。一个第二存储装置可以被设计为(例如)用于接受一种计量的物质，例如像一种酸或碱，该酸或碱通过一种计量安排被加入电解液中。如果用于接受这种计量的物质的第二存储装置被安排成完全地或部分地在第一存储装置之内，则第一存储装置被设计为(例如)用于接受该电解液，于是这相当程度地提高了该装置的安全性。例如，如果被用作计量的物质的酸或碱液由于一个缺陷而从该第二存储装置中流出，它不直接进入周围环境中，而相反是与位于该第一存储装置中的电解液相混合。

有利地，在这种情况下进行的准备使第二存储装置被设计为用于接受至少一种计量的物质。如在以上已经说明的，这种计量的物质可以是一种酸或碱液。然而，此外，这里还可以进行的准备使第二存储装置被设计为用于同时或分别地接受两种或更多种计量的物质，以便由此将这些计量的物质引入电解液的一个支路或多个支路之中。

对于此目的同样最特别有利地的是，如果该装置被设计为将至少一个计量安排以及至少一个测量安排连接到一个控制安排上。具体地讲，在所述安排之间的连接应该理解为是指一种控制安排。这包括(例如)用于信号传输的装置，但还有用于能量传输的装置。总体上，在本发明的范围之内，控制连接应被理解为是指使计量安排或测量安排可以与控制安排连在一起的所有装置，这样使这些安排能够执行所希望的功能。这包括在该控制安排中根据规定的法则对通过该测量安排检测的这些测量值进行处理，并且随后将在这种情况下所产生的多个控制命令传输给该计量安排，这样使后者能以预期的方式来调节电解液。此外，调节应该理解为是指改变该电解液的多个特定性能。这些特性可以是(例如)pH值、温度、导电性、密度或流动速度，这仅仅是通过举例来提到几个。

此外，在本发明的范围之内，这里有利地进行的准备使至少该引导装置、第一存储装置、运送装置以及至少一个加工空间形成一个电解液回路。在这样一个电解液回路中，所使用的电解液可以循环并且因此被多次使用。一方面这节省了电解液并且就电解液的调节而言还减少了支出。在本发明的多个发展中，这里还可以进行的准备使第二存储装置在该第一存储装置之外也被使用在该电解液回路中。此外，还可以由一个共同的电解液回路对多个加工空间送料，其结果是为了调节该电解液而提供的这些成分可以仅库存一次。就用于调节所要求的这些装置而言，每个加工空间的支出因此被显著地减少了。

同样最特别有利的是，如果至少该计量安排、该混合装置或者该测量安排被安排在加工空间的下游。在于该加工空间的下游引导电解液的引导装置中发生了特别好的混合。特别当该计量安排被直接安排在一个混合装置的上游时，该混合装置可以混合先前加入电解液中的计量的物质。此外，特别好的是如果所使用的一个测量安排是直接坐在该混合装置的下游，因为在此发生电解液的最佳混合。然而，在另一个实施方案中，这里还可以进行的准备使该测量安排被安排在计量安排的上游，以便由此确定计量要求。

此外，同样有利的是如果至少该第一存储装置或该第二存储装置被安排在该加工空间的之下。本发明的这个方面也能够以一种独立并且有利的方式单独实施。在加工空间下面的安排减少了电解液引导所要求的引导装置的长度，其结果是同时减少了泄漏和其他故障的危险。此外，在该加工空间的下面，存在一个合适的结构空间并且确保了易于进入存储装置，这样，例如，可以在这些装置上进行维护工作。

此外，根据本发明设定的目标还可以通过一种电化学加工方法来实现，该方法用于运行在此根据本发明所描述类型的一种装置，使电解液的至少一种性能通过至少一个测量安排来进行监测。监测该电解液的这些特性(特别是在引导装置中)为操作者或一个控制安排给出了关于其性能并且因此关于其状态的连续性高度准确的信息。在电解液的调节中，这个信息可以手动或自动地进行评估并加以考虑。因此，“监测”意味着在加工过程中对性能的一种连续性控制，特别是在整个加工过程中(施加电压的时间段)。然而，还有可能的是，“监测”不连续地发生，例如，以具体规定的间隔和/或加工间歇(电压中断)。

在这种情况下，这里优选进行的准备使至少一种计量的物质通过一个计量安排被加入电解液中。通过该计量安排，可以对计量的物质特别准确地进行计量，这在手动加入的情况下最多将是以可观的花费才能实现的。此外，该计量安排还可以被设计为将多种计量的物质(按照要求)引入电解液中、或者将它们混合到电解液中。

因此，在一个优选的发展中，这里还进行的准备使该计量的物质的一次计量是根据类型或量值按照该电解液的这些测量性能来进行设定。这个方法步骤可以优选地通过一种自动运行的控制安排来进行，该自动运行控制安排能够以一种自动的、对操作者友好的、以及特别精确的方式来执行计量。

此外，在本发明的范围之内或者独立地，这里可以有利地进行的准备将至少一个提升安排提供在该装置上。这个提升安排可以(例如)用于将传送装置或存储装置从该装置提升出来。例如，为了维护的目的，这些装置必须相对经常地进行替换。当多个泵被用作传送装置时特别是这种情况。这些泵是沉重的并且因此对于手动卸下是高度复杂的。在此对于操作者来说，一个提升装置使事情变得特别容易。

附图说明

以下通过参考附图对本发明以及技术背景进行更详细的说明。应该指出在这种情况下附图示出了本发明的多个特别优选的设计变体，但本发明并非限于这些。在这些示意图中：

图1示出了用于电化学加工的一种装置；并且

图2示出了根据本发明用于电化学加工的一种装置的一个进一步的实施方案。

具体实施方式

图1通过一个示意性视图展示了用于电化学加工的一种装置1。在右上部展示了一个加工空间2，其中，被提供用于电化学加工的多个部件3被安排在一个阳极4与一个阴极5之间。在这种情况下，一种液体电解液6围绕这些部件3进行清洗。电解液6在这些第一箭头9的方向上穿过引导装置8在一个回路7中循环。这种移动是由一个传送装置10来驱动，该传送装置被设计为一个泵11。

在围绕这些部件3流动之后，电解液6向下流出加工空间2。电解液6的至少一种特性在此通过一个测量安排12来进行测量。在本案中，这种特性是pH值。测量安排12产生了代表电解液6的pH值的一个信号并且经由一个第一信号线13将这个信号送给一个控制安排14。控制安排14进而在此时产生用于控制一个计量安排16的另一个信号并且经由第二信号线15将这个信号送给计量安排16。计量安排16进而被安排在一个第一存储装置17之上，该第一存储装置用作电解液6的一个存储器并且它被设计为(例如)一个储箱。进而，计量安排16具有一个第二存储装置18，一种计量的物质19位于该第二存储装置中。对应于通过该第二信号线所接收的信号，计量的物质19(例如它可以是一种酸或碱液)被混合到回路7中并且因此在第二箭头20的方向上被混合到电解液6中。

一旦被加载到控制安排14中的规定的pH值中发生一个变化(因此这是由控制安排14通过来自测量安排12的信号而检测到)，通过加入一种计量的物质19来引发电解液6的一次相应的调节。因此电解液6可以被使用一段很长的运行时间并且始终具有这些被监测和调节的特性。

图2展示了用于电化学加工的一种装置1的另一个优选的实施方案。在此，同样，加工空间2再次被安排在右上部的区域中，在该加工空间中有待被加工的这些部件3被定位在阳极4与阴极5之间。电解液6再次在一个回路7中在这些第一箭头9的方向上循环。然而，在这种情况下，具有计量的物质19的第二存储装置18被安排在用于电解液6的第一存储装置17之内。其优点是(例如)由于泄漏而流出的酸或碱液不从第二存储装置18中流出而进入环境或周围地区之中。相反，流出的计量物质19被位于第一存储装置中的电解液6稀释，因此减少了人员或材料损害的危险。此外，设计为(例如)一种酸容器的第二存储装置18受到第一存储装置17的保护而免受损害。被计量的物质19再次通过计量安排16在这些第二箭头20的方向上从第二存储装置18被混合到回路7中。在由控制安排14经过第二信号线15来启动之后发生混合。此外，在本发明的这个优选的发展中，提供了一个混合装置21，该混合装置被安排在加工空间2的下游。在此情况下计量的物质19被直接引入上游或直接进入混合装置21中，以便由此与从中流过的电解液6直接进行混合。所展示的混合装置是无源的并且使电解液6的一个或多个部分液流偏转，这样这些液流以一个角度撞击电解液6的其他部分液流并且同时被混合。在所示出的实施方案中，控制安排14具有多条控制线22，通过这些控制管线它可以另外控制传送装置11的功率。结果它有可能改变电解液6在回路7中的循环速度以及的流动速度(例如，根据电解液6的温度)。进一步的，被混合的电解液6在中间被存储在第一存储装置17中，以便此后通过传送装置11经过一个过滤器安排23被传输到一个第三存储装置24中。在此，将经过净化并且调节的电解液6提供用于穿过加工空间2的一次新的运行。

此外，还提供了一个提升安排25，该提升安排具有一个钩26，作为围绕轴线27的旋转的结果并且作为在这些十字形箭头28的方向上运动的结果，该钩在空间中是自由地可移动的。这个提升安排25可以由装置1的操作者来使用，以便(例如)为了维护的目的将这些相对重的泵11提升到装置1之外。这还适用于将存储装置17、18以及24提升出来，如果这变为必要的话。安排一个提升安排25改善了操作的安全性并且使之更易于操作装置1。

此外，应该指出，本发明并非限于所展示的这些示例性实施方案。相反，在专利申请范围之内的所示出的装置的众多修改是可能的。因此，例如，除了所说明的存储装置和计量安排之外，还可以使用具有不同的运行原理但引起相同的效果的那些装置和安排。此外，计量安排、存储装置、引导装置、过滤器安排以及提升安排、并且还有测量安排以及控制安排的数目是可以改变的，以便另外实施多种特定的功能而无需脱离本发明的保护范围。

参考符号清单

1     装置

2     加工空间

3     部件

4     阳极

5     阴极

6     电解液

7     回路

8     引导装置

9     第一箭头

10    运送装置

11    泵

12    测量安排

13    第一信号线

14    控制安排

15    第二信号线

16    计量安排

17    第一存储装置

18    第二存储装置

19    计量的物质

20    第二箭头

21    混合装置

22    控制线

23    过滤器安排

24    第三存储装置

25    提升安排

26    钩

27    转动轴线

Claims (13)

1.用于至少一个工件(3)的电化学加工的一种装置(1)，该装置具有引导装置(8)、以及用于一种电解液(6)的第一存储装置(17)、用于测量该电解液(6)的至少一种特性的至少一个测量安排(12)被安排在该引导装置(8)上。

2.如前一权利要求所述的装置(1)，该测量安排(12)被设计为至少用于检测pH值、导电性、或温度。

3.如以上权利要求之一所述的装置(1)，提供了一种计量安排(16)，该计量安排用于将至少一种计量的物质(19)引入该电解液(6)中。

4.如以上权利要求之一所述的装置(1)，用于该电解液(6)的至少一种混合装置(21)被安排在该引导装置(8)或该存储装置(17)的区域中。

5.如以上权利要求之一所述的装置(1)，提供了一个第二存储装置(18)，该第二存储装置被安排为至少部分地在该第一存储装置(17)之内。

6.如以上权利要求之一所述的装置(1)，该第二存储装置(18)被设计为用于接受至少一种计量的物质(19)。

7.如以上权利要求之一所述的装置(1)，至少一个计量安排(16)以及至少一种测量安排(12)被连接到一个控制安排(14)上。

8.如以上权利要求之一所述的装置(1)，至少该引导装置(8)、第一存储装置(17)、运送装置(10)、以及至少一个加工空间(2)形成一个电解液回路(7)。

9.如以上权利要求之一所述的装置(1)，至少该计量安排(16)、该混合装置(21)、或者该测量装置(12)被安排在该加工空间(2)的下游。

10.如以上权利要求之一所述的装置(1)，至少该第一存储装置(17)或该第二存储装置(18)被安排在该加工空间(2)之下。

11.如以上权利要求之一所述的用于运行一种装置(1)的一种电化学加工方法，通过至少一个测量安排(12)对一种电解液(6)的至少一个特性进行监测。

12.如前一权利要求所述的方法，通过一个计量安排(16)将至少一种计量的物质(19)加入一个电解液(6)。

13.如以上权利要求之一所述的方法，该计量的物质(19)的一个计量是根据类型或量值依据该电解液(6)的这些测量的特性来进行设定的。

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