CN102245338A - 手持电火花装置 - Google Patents

Abstract

本发明的手持电火花加工紧固件去除装置将EDM电极和其支持接地引脚和电介质流体结构带到工作区(例如飞机机身)中的紧固件处。手持装置将电介质流体、电源和控制系统结构带到冲击工具中的紧固件处以允许EDM加工被带至大结构处。

Description

手持电火花装置

相关申请

此申请要求2008年10月21日提交的美国临时专利申请序列号61/196,806的完全巴黎公约的利益和优先权，如同其全部在本文被记载，其全部内容并入本文以供参考。

技术领域

本公开涉及电火花加工(electrical discharge machining)(EDM)。

背景技术

一次性紧固件(例如在组装过程中形成的铆钉或航空紧固件)在很多工业中非常普遍。在航空航天工业中，机体的维护经常需要去除数以百计的紧固件以便更换或修理结构元件，例如纵梁、隔离壁、中间桶和类似物。紧固件通常包括已经被延展性破坏的铆钉或螺纹紧固件，因此它们不能被直接去除。这些紧固件很多用钛或其他难以加工的材料制造。

例如，在组装期间，经常被称为紧固件的“柄”的伸出的部分延伸穿过一个或更多个框架并且可以相对于相对侧上的卡圈(collar)被拉出。当紧固件柄中达到适当张力时，卡圈可以被延展性地被压在紧固件的柄上以形成永久性结构。由于紧固件和卡圈的固定、用于紧固件和卡圈的材料的韧性和应用它们的周围框架的易碎条件，从框架去除紧固件和卡圈可能是有挑战性的。

已经被利用了很多年的用来去除这些紧固件的传统方法是用手动定位的钻来加工去除紧固件的头。钻增加压力到被钻的区域和头。此外，当紧固件是钛或其他难以加工的材料时，这么钻导致严重的钻头消耗。传统的钻紧固件的操作具有对紧固件所接合的结构产生损害的公知风险。对周围结构的损害可能由振动、钻头打滑或钻得太深引起。如果钻头打滑损害发生在周围材料，或如果孔被挖得太深，则在重新组装期间可能使用超大的紧固件，或整个组件可能需要被更换。克服这种不期望的损害的措施可能产生与操作相关的额外消耗。

在一些情况下，安全规程和准则指明了在工件的整个部分必须被抛弃或被更换之前能够被诊断和处理的最大数量的错误。一些规程和准则可能还要求检查出现钻损害的区域以在需要时评定合适的纠正措施。这些诊断要求时间，可能引起延误，并且可能产生花费。

电火花加工或EDM是用来加工金属的已确立方法和设备。它通过利用电火花来操作以从工件去除金属。在EDM过程中，电极被带得非常靠近工件。高电压以高频率的脉冲被施加。此过程发生在存在电介质流体的情况下。这通常在工件与电极之间的最近位置处产生火花。当火花被熄灭(quench)时，从工件去除微粒。火花的持续时间(接通时间)和恢复时间(断开时间)被控制使得工件和电极的温度没有上升到大部分熔化温度。因此，侵蚀基本上被限制到汽化过程。

发明内容

根据一些实施方式，本公开的装置、系统和方法涉及手持电火花加工紧固件去除方法和装置。手持EDM装置提供电极、电介质、电介质抑制、重整和流体去除。装置通过柔性带(umbilical)连接以支撑装备，装备可以包括一个或更多个等离子电源系统、等离子控制器、电介质流体加压系统、电介质流体输送系统、电介质流体排放系统、电介质流体清洗和去离子系统。

与目标项(工件)被带到EDM装置的传统EDM相比，手持装置可以被带到工件。

在一些示例性实施方式中，手持EDM和系统能够去除紧固件的至少一部分并且对紧固件所接合的材料产生较小的损害或不产生损害。

在一些示例性实施方式中，装置可以被用来去除已经被插入组装体(例如框架)中的紧固件结构的部件，使得紧固件能够被去除以便拆卸主体和周围结构。

在一些示例性实施方式中，手持装置可以被连接至服务模块，服务模块不需要手持，但给手持装置供应电源、冲洗液、用过的冲洗液的返回路径和控制手持装置的电源管理中的至少一个。

装置可以被带到工件并且以如下方式操作，即去除紧固件的足够部以能够从框架或结构去除紧固件而不损伤框架的结构。

根据一些示例性实施方式，公开了手持EDM装置，其组合包括：基座；在基座的远端附连到基座的罩，所述罩被配置成当被带到工件时封罩工作区；侵蚀电极，其具有被布置在工作区内的远端并且相对于基座沿轴线可移动；接地电极，其具有被布置在工作区内的远端并且相对于基座沿轴线可移动，其中接地电极被配置成接触工件的至少一部分；电介质入口，其被配置成将电介质流体传输到侵蚀电极与工件之间；电介质出口，其被配置成排出电介质流体；其中手持EDM装置被配置成被用户手持并被带到工件。柄或把手可以被附连到基座。

根据一些示例性实施方式，公开了EDM紧固件去除装置，其组合包括：在基座的远端被固定地附连到基座的罩，所述罩被配置成封罩在罩和框架之间的工作区，且使紧固件的至少一部分在工作区内；侵蚀电极，其具有中空管状并且具有被布置在工作区内且相对于紧固件可移动的远端；接地电极，其具有被布置在工作区内的远端并且被配置成接触工件的至少一部分；电介质入口，其被配置成将电介质流体输送到侵蚀电极与工件之间；其中侵蚀电极的中空管状被配置成侵蚀紧固件的至少一部分而不侵蚀框架。

根据一些示例性实施方式，公开了用于从框架去除紧固件的方法，其组合包括：提供具有罩、接地电极和侵蚀电极的手持EDM装置；将罩提供到框架，由此工作区被封罩在罩和框架之间且紧固件的至少一部分在工作区内；使紧固件与接地电极接触；在侵蚀电极与紧固件之间传输电介质；使侵蚀电极前进靠近紧固件；在侵蚀电极中产生电火花，直到侵蚀电极与紧固件之间的电介质流体中发生击穿(breakdown)，由此紧固件的一部分被侵蚀到电介质流体中；以及去除包含紧固件的被侵蚀部分的电介质。

附图说明

结合附图参考下述说明，本公开的上述特征和目的将更清楚，其中相同的参考数字表示相同的元件，并且其中：

图1示出了工人将手持EDM装置应用到工件的视图；

图2示出了手持EDM装置的正视图；

图3示出了手持EDM装置的侧视图；

图4A示出了手持EDM装置的截面图，其与接纳导孔的紧固件联合示出；

图4B示出了手持EDM装置的截面图，其与具有导孔的紧固件联合示出；

图5A示出了手持EDM装置的截面图，其示出了侵蚀过程期间并与要被去除的紧固件联合示出；

图5B示出了手持EDM装置的截面图，其示出了侵蚀过程之后且与要被去除的紧固件联合示出；

图6A示出了手持EDM装置的截面图，其示出了侵蚀过程之前并与要被分离的紧固件和卡圈联合示出；

图6B示出了手持EDM装置的截面图，其示出了侵蚀过程期间并与要被分离的紧固件和卡圈联合示出；

图6C示出了手持EDM装置的截面图，其示出了侵蚀过程之后并与要被分离的紧固件和卡圈联合示出；

图7示出了等离子电源系统和手持EDM装置的组件的示意性电气原理图；

图8示出了电介质供应和废弃系统的示意图；

图9示出了穿过手持EDM装置的前部中的接地引脚的纵截面；

图10示出了被配置成分配电介质流体的手持EDM装置的组件；

图11A示出了伸出端附近的侵蚀电极；

图11B示出了侵蚀伸出端的侵蚀电极；

图11C示出了被侵蚀的伸出端；

图11D示出了侵蚀电极和旋转轴线的截面图；以及

图12示出了在手持EDM装置的示例性启动过程期间进行的测量图。

具体实施方式

图1示出了被用户手持着的手持装置10。在此实施方式中，手持装置10是经由支持单元(support unit)14供应动力、控制和电介质流体(其还可以是冷却剂)的系统的一部分。柔性带16互连手持装置10和支持单元14，使得手持装置能够根据需要定位。

根据一些示例性实施方式，图2示出了手持装置10的侧视图。根据一些示例性实施方式，图3示出了侧视图。

如图中所示，手持装置10可以被定位以去除延伸穿过一个或更多个框架的紧固件18。如图中进一步示出的，紧固件18和紧固件卡圈24固定一个或更多个框架。如本领域中的技术人员将清楚的，任意各种紧固件和相关组件可以是本公开的装置和方法的一些示例性实施方式可以在其上操作的对象。

图4A、图4B、图5A、图5B、图6A、图6B和图6C示出了根据示例性实施方式的穿过手持装置10的纵截面。手持装置10的主要结构参考部分为基座26。基座可以由手柄28操纵，手柄28被固定到基座。手柄28可以被配置成被拿在工人手中。可以提供各种配置以提供装置10的手持操作。根据一些示例性实施方式，如本文所公开的，手柄28可以带有开关30以致动手持装置10的组件。

根据一些示例性实施方式，罩32被安装在基座26的远端上。罩32限定了侵蚀活动可以在其中发生的工作区。罩32可以被配置成密封工件的一部分，例如框架，由此封罩工作区使得工作区包括到紧固件18的至少一部分、卡圈24或另一个工件的通路。被封罩的部分可以是紧固件18的柄、紧固件18的头和卡圈24中的至少一个。根据一些示例性实施方式，当罩32接合工件时，罩32可以被配置成封罩工作区以便使它与工作区外的环境基本隔离。因此，如本文所公开的，除了通过受控制的入口和出口之外，可以包含在工作区内的物质。例如，罩32的至少一部分可以是柔性或可变形的材料，其适于与工件的表面20相接以在界面处产生密封。可以提供用于将手持装置10稳定到工件(例如，如图所示，在表面20处)的刚性结构。可以提供用于电介质流体通过的通道。

根据一些示例性实施方式，手持装置10可以包括接地电极38和侵蚀电极66。侵蚀电极66可以被配置成可控制地接近要被侵蚀的工件的一部分，例如紧固件18或卡圈24。

可以为侵蚀电极66提供各种电极形状、几何尺寸和形态。电极形态可以根据期望的用途(即，侵蚀结果和应用具体变量)选择。

根据其他示例性实施方式，其多个方面在图5A、图5B、图6A、图6B和图6C中示出，侵蚀电极66可以是中空管结构。在一些实例中，一个示例性实施方式的多个方面可以适当地适合另一个示例性实施方式。侵蚀电极66的中空管结构可以是关于轴线对称的，并且可以被配置成沿轴线纵向行进，由此侵蚀工件的环形部分。这个形状有助于从紧固件18的柄分离紧固件18的头部法兰(如图5A和图5B所示)或侵蚀紧固件18的柄与卡圈24之间的界面22(如图6A、图6B和图6C所示)。当不期望侵蚀框架时，通过提供中空管状侵蚀电极66可以最小化或避免这个侵蚀，其中中空管状侵蚀电极66的外直径大约等于或小于紧固件18的柄的外直径或框架的孔的内直径。

根据一些示例性实施方式，具有中空管结构的侵蚀电极66可以被进一步配置成当它沿轴线纵向前进时绕它的对称轴线旋转。中空管结构的旋转有助于减少与侵蚀电极66远端处的侵蚀电极66的不均匀磨损相关的问题。不均匀的电极导致相应地不均匀工件侵蚀。这个对应的侵蚀引起侵蚀电极66的不均匀部分保持不均匀，因为侵蚀电极66与工件之间的间隙距离(火花间隙)在每个点处是相等的。当装置被应用到下一个紧固件时，不均匀的侵蚀电极66将变细，因为侵蚀电极66的“高”部分将首先接触但在多个循环不会被完全消除。旋转电极将比不旋转电极更快地恢复。由于中空管结构随前进而旋转，所以侵蚀电极66的不均匀表面的取向根据相应不均匀的工件被改变。变化的相对取向引起具有更大不均匀程度的侵蚀电极66的部分被移动到可以导致增加其侵蚀活动的其他位置中，由此侵蚀电极66的连续磨损在一些条件下在提供均匀的侵蚀电极66和均匀侵蚀的工件的方面至少部分地自我纠正。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66可以通过平移运动和旋转运动来移动。根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66的平移运动可以同时产生旋转运动。例如，丝杆可以被旋转以使侵蚀电极66前进并且同时使它绕轴线旋转。根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66的平移和旋转运动可以被独立使用，使得旋转和平移可以同时或单独提供。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66可以是被配置成穿透紧固件18的实心销，如图4A和图4B所示。这个形状有助于在紧固件18中提供导孔用于随后的机械钻眼。这些导孔有助于通过提供防滑位置来控制机械钻的操作。这种形状的电极还有助于侵蚀紧固件18的头的中心部分以便允许从柄去除法兰(未示出)。导孔还可以是任何形状和横截面(例如正方形或矩形)，并且当之前的旋转方法已经被破坏或表现出无效时，导孔可以被用来拔出螺纹紧固件。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66可以包括多个尖的电极尖端(未示出)。电极尖端可以距轴线等距分布，并且被配置成当它们沿轴线纵向前进时绕轴线旋转。工件的最终侵蚀是环形的，与由中空管结构的操作所产生的侵蚀类似。根据一些示例性实施方式，可以给多个尖的电极尖端中的每一个分别提供各自的等离子控制系统86。可以提供例如刷子的结构，以便当每个尖的电极尖端绕轴线旋转时允许每个尖的电极尖端被相应的等离子控制系统86充电。多个电源通过使多个同时材料侵蚀位置有效来减少循环时间。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66可以配置成侵蚀并减少小块、毛边、凸起部分或伸出端36，例如螺纹地穿过框架21并从表面20延伸出的紧固件的末端，如图11A所示。侵蚀电极66可以被配置成瞄准伸出端36以将它带得更近，与表面20平齐，如图11C所示，其中侵蚀电极66从表面20延伸。例如，侵蚀电极66可以具有面向表面20的基本平的尖端，伸出端36从表面20延伸出，如图11A所示。当侵蚀电极66向工件前进时，伸出端36被侵蚀，如图11B和图11C所示。此外，可以提供接地电极38以完成穿过侵蚀电极66与伸出端36之间的火花间隙的回路。接地电极38可以与伸出端36的一部分(未示出)接触或者接触工件的与伸出端36电传导的另一部分(例如，框架21)。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66靠近不均匀工件(例如伸出端36)可以倾向于经历其自身侵蚀。在这一情况下，侵蚀电极66的被侵蚀的部分对应于发生等离子事件的部分，其通常是最靠近工件的部分。在侵蚀伸出端36的情况下，侵蚀电极66上的磨损将是不均匀的，使得侵蚀电极66不能够均匀减少伸出端36与它从其延伸的表面20等高，因为面向工件表面20的侵蚀电极66的尖端不再是平的。为了减少侵蚀电极66上的不均匀磨损，侵蚀电极66相对于伸出端36的位置在处理期间可以改变，使得等离子事件的位置分布成遍布侵蚀电极66。例如，当侵蚀电极66向伸出端前进时它可以被旋转。根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66可以绕通过伸出端36一部分但不通过侵蚀电极66的中心的轴线旋转，如图11A、图11B、图11C和图11D所示。结果是，在侵蚀电极66旋转期间，侵蚀电极66的不同部分作用于伸出端36的任何给定暴露部分。例如，侵蚀电极66的右侧在图11A中被示为与伸出端36的中心对齐，并且侵蚀电极66的左侧在图11B中被示为与伸出端36的中心对齐。根据一些示例性实施方式，其他类型的旋转可以被应用或结合以分配在侵蚀电极66上的磨损，例如绕侵蚀电极66的中心轴线的旋转。

根据一些示例性实施方式，可以提供具有电介质入口54的侵蚀电极66，电介质入口54由在侵蚀电极66内并沿侵蚀电极66延伸的一个或更多个通道提供，如图11A、图11B、图11C和图11D所示。这一配置允许电介质流体被直接提供到火花间隙中的等离子事件的位置。可以提供与工作区流体相通的电介质出口34。

根据一些示例性实施方式，图11A、图11B、图11C和图11D中所示的和本文公开的配置可以被用来侵蚀到工件的外表面20之外(未示出)。在这些示例中，埋头孔、壁凹、井眼或草皮型痕迹将会产生。

根据一些示例性实施方式，可以提供组件以实现侵蚀电极66相对于基座26或工件的前进和后退。根据一些示例性实施方式，可以提供马达60以影响侵蚀电极66相对于基座26或工件的位置。例如，马达60可以是线性马达或适于引起线性运动的任何马达。例如，步进电机可以被用作马达60。当手持装置10被提供到工件时，侵蚀电极66相对于基座26的位置可以对应于侵蚀电极66相对于工件的位置。

根据一些示例性实施方式，接地电极38可以被配置成接触工件的至少一部分，其中所述至少一部分与被侵蚀电极66侵蚀的工件的另一部分电传导。例如，当紧固件18的头、法兰或柄的部分被侵蚀时，接地电极38可以被配置成接触紧固件18的一部分，使得侵蚀电极66与紧固件18之间的电介质击穿可以被实现。

根据一些示例性实施方式，接地电极38可以是任何导电结构，其被配置成当被放置得与侵蚀电极66电传导时完成电路。例如，接地电极38可以起到“浮动接地”的作用。接地电极38可以具有与施加到侵蚀电极66的电荷相反的施加电荷，而不管接地电极38是否提供零电压参考点。可替换地，接地电极38可以被连接到“大地”，使得来自侵蚀电极66的任何电荷被吸引到接地电极38。

根据一些示例性实施方式，接地电极38可以被布置在管状侵蚀电极66的中心并与管状侵蚀电极66同心，如图5A、图5B、图6A、图6B和图6C所示。根据一些示例性实施方式，接地电极38可以是侵蚀电极66布置在其中的中空管结构，如图4A和图4B所示。

当不期望或不要求通过框架导电时，通过框架的导电性可以通过保持接地电极38与被侵蚀的工件接触来避免。例如，电荷可以从侵蚀电极66通过电介质流体到达紧固件18。从那，它可以直接到接地电极38而不是通过框架。提供在紧固件18、卡圈24或框架上的涂层和在这些组件之间的界面处的其他因素可以进一步抑制中间组件的传导性。由此，框架或其他不期望的部分中的电活动性以及其他相关附属问题可以被避免。

根据一些示例性实施方式，并且如图5A、图5B、图6A、图6B和图6C所示，接地电极38可以被同心地布置在侵蚀电极66的中空管结构内，并且被配置成接触紧固件18的中心部分，与侵蚀电极66完成的侵蚀活动同心。

根据一些示例性实施方式，为了保持这种同心性，可以提供引导结构70，如图9所示。提供引导管72，引导管72是绝缘材料的以用作接地电极38与侵蚀电极66之间的缓冲器。绝缘轴承80可以被沿引导管72提供在开口76中。轴承80保持接地电极38与侵蚀电极66之间的绝缘隔离，并且便于接地电极38与侵蚀电极66之间的相对纵向运动。可以提供这种配置以便保持电介质流体流过引导结构70的流体相通。

根据一些示例性实施方式，电介质入口54和电介质出口34被提供成与由罩32限定的工作区流体相通。根据一些示例性实施方式，电介质流体可以通过各种结构和方法被提供到工作区或侵蚀电极66与工件之间的间隙。例如，电介质入口54可以提供电介质流体的定向高速流动，其中该电介质流体被引导到侵蚀电极66与工件之间的火花间隙。

根据一些示例性实施方式，电介质入口54被配置成提供电介质流体到侵蚀电极66与工件之间的间隙。根据一些示例性实施方式，电介质入口54可以沿侵蚀电极66的至少一部分提供电介质流体，使得电介质流体直接被输送到在侵蚀电极66的末端处的等离子事件发生的位置。例如，当侵蚀电极66是中空管结构时，电介质入口54可以在中空管结构内提供电介质流体，使得电介质流体被吸引通过火花间隙到达位于中空管结构外侧的电介质出口34。当侵蚀电极66被布置在中空管结构内时，电介质入口54同样可以将在中空管结构内的电介质流体提供到火花间隙。本领域中的技术人员将认识到在一些实例中流体冷却剂可以是电介质流体。在其他情况中，可以依次提供电介质流体和流体冷却剂。例如，可以在侵蚀过程已经完成之后提供流体冷却剂。

根据一些示例性实施方式，电介质出口34可以被提供并且可以被配置成排出电介质流体和来自工作区的其他碎屑。电介质出口34可以通过流动的定向通道来排出电介质流体和其他碎屑，例如在火花间隙被布置在电介质入口54和电介质出口34之间的情况下。根据一些示例性实施方式，电介质出口34一般可以从由罩32限定的工作区排出电介质流体，其中工作区内的湍流为电介质流体和其他碎屑提供通过电介质出口34被去除的机会。

根据一些示例性实施方式，可以通过连接到电介质入口54的入口泵92和连接到电介质出口34的排放泵84中的至少一个来促进电介质流体的流动，如图8所示。入口泵92可以通过向电介质入口54施加高压来增加通过火花间隙的电介质流体的速度。排放泵84可以通过向电介质出口34施加低压来进一步增加电介质流体通过火花间隙的速度。根据一些示例性实施方式，入口泵92和排放泵884的结合提供了对火花间隙的高速冲刷，这导致碎屑的更快排放，否则碎屑会不利地影响侵蚀电极66的性能。例如，由入口泵92提供的在最高达80PSI的范围内的压力提供了改进的侵蚀性能。80PSI以下的压力被示为增加实现侵蚀目标所需的时间(循环时间)。例如，针对一些工件材料，60PSI的压力几乎使循环时间加倍。提供的压力可以达到允许在操作者力/压力下保持与工件的密封的水平，使得当用户操作手持装置10时电介质流体基本被容纳在被罩32封罩的工作区内。

根据一些示例性实施方式，电介质流体提供等离子事件通过其发生的通道。例如，侵蚀电极66与工件之间的火花间隙两端的足够的电压差可能引起电介质流体击穿和通过由此形成的等离子的导电。电介质流体可以是去离子的水、油或通常不导电的其他合适的物质。

根据一些示例性实施方式，电介质出口34可以排出在手持装置10操作期间从工件去除的碎屑。侵蚀电极66与工件之间存在碎屑可能通过改变间隙中材料的性质而不利地影响手持装置10的操作。因为工件碎屑通常是导电材料，所以它存在于电介质流体中可能将流体环境改变为电介质。足够大的碎屑可能提供跨过间隙的导电桥，而该间隙是用于防止电介质流体击穿和形成等离子。因此，可以提供具有高流速的电介质流体以便于冲刷碎屑。

根据一些示例性实施方式，电介质流体可以为手持装置10的操作中所涉及的组件提供冷却。例如，发生在侵蚀电极66与工件之间的间隙中的等离子事件的高能状态可能趋向于加热电极和/或工件。然而，电介质流体提供的冷却效果可以保持电极和/或工件处于提高用户安全性和效率的温度。例如，在手持装置10操作之后，电极和/或工件可以立即被用户操作，而没有在工件中存在残余高温的危险。

根据一些示例性实施方式，电介质入口54和电介质出口34可以是循环电介质流体并隔离工件碎屑的闭环系统的部分，如图8所示。例如，电介质入口54可以从电介质供应箱56传输电介质流体到工作区；电介质流体和碎屑可以从工作区通过电介质出口34排到碎屑提取区，在碎屑提取区，碎屑可以从电介质流体分离；以及电介质流体回到电介质入口54。如果去离子的水被用作电介质流体，则系统可以包括重建电介质流体的去离子特征的子系统。

根据一些示例性实施方式，碎屑隔离区可以在手持装置10内或在手持装置10的外面以提供更紧凑的手持部分。例如，电介质入口54和电介质出口34可以连接到带16以提供到支持单元14和从支持单元14的流体相通，碎屑分离区可以位于支持单元14。碎屑分离区可以包括过滤器、沉淀物沉积部分或从电介质流体分离碎屑的其他特征。例如，在沉淀物沉积中，满载碎屑的电介质流体可以以低流速被供应到箱，这给(密度高于电介质流体的)碎屑提供了聚集在箱底部的机会。可以从被收集的碎屑之上的部分取走电介质流体并且其循环到电介质入口54。

根据一些示例性实施方式，流动到工作区的电介质流体可以被控制，以便当适当的密封形成于罩32与工件的界面处时发生流动。例如，电介质流体的流动可以通过由用户操作的开关30或对应于当手持装置10准备流动电介质流体时的时间的其他事件来致动。

根据一些示例性实施方式，接地电极38应用到工件可以使电介质流体流动。例如，接地电极38可以安装到与工作区流体连接的接地管40。接地管40可以可滑动地布置在阀块42内，如图10所示。在未被致动的位置，接地管40倚靠阀球48，由此限制来自电介质入口54的电介质流体的流动，其中阀球48通过阀压缩弹簧52弹性地抵靠阀块42。当接地电极38被压在工件上时，接地电极38和接地管40导致阀球48从阀块42滑离，由此允许从电介质入口54到工作区的流动。因此，当接地电极38从工件去除时，弹簧52导致阀球48约束电介质流体的流动。此外，如果接地电极38接触的工件部分被去除，例如，如果紧固件的柄滑出工作区，则此配置可以自动限制电介质流体的流动。因此，电介质流体的流动可以基于接地电极38的状态是自动化的。

根据一些示例性实施方式，公开了用于在手持装置10操作期间提供工作区的目测观察的装置和方法。根据一些示例性实施方式，图像传感器94设在由罩32封罩的工作区处或附近。例如，图像传感器可以包括电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、另一个有源像素传感器或被配置成捕捉例如数字图像的图像的另一个装置。图像传感器94被配置成捕捉图像或一系列图像，其对应于手持装置10与工件之间的界面。例如，图像传感器94可以捕获紧固件18的图像，其包括与接地电极38和侵蚀电极66中的至少一个接触的突出点。图像传感器94可以连接至被配置成提供由图像传感器94捕获的图像的显示的目标显示器96。例如，目标显示器的一部分可以被公知为对应接地电极38或侵蚀电极66接触工件的位置。因此，用户可以基于由图像传感器94和目标显示器96提供的可视化来适当地相对于工件安置并定向手持装置10的组件。

根据一些示例性实施方式，电源86可以在操作期间给手持装置10提供电力。电源86可以位于支持单元14内与手持装置10连接，或者电源86可以被机载于手持装置10上。电源86可以为马达60、图像传感器94、目标显示器96、入口泵92、排放泵84、侵蚀电极66或可用电力操作的任何其他组件的操作提供动力。

根据一些示例性实施方式，本文公开了操作手持装置10和去除紧固件18的方法。在使用中，用户将手持装置10带到工件处。工件可以包括紧固件18、卡圈24和伸出端中的至少一个。例如，手持装置可以被带到紧固件18的头、紧固件18的柄或卡圈24处。

图12的图中表示了在启动过程的示例性实施方式期间电介质压力(电极的末端附近)(“v”)、火花间隙的大小(“d”)和侵蚀功率(“p”)之间随时间的关系。

根据一些示例性实施方式，用户将罩32接合到工件的一部分上以产生并保持封罩工作区的密封。排放泵84可以导致在工作区中产生负的或相对较低的压力，以便于将罩32接合到工件上。负的或相对较低的压力还可以便于从电介质入口54引入电介质流体。这个操作被演示为在图12中开始的点1。

根据一些示例性实施方式，手持装置10居中到工件上。居中可以对应于侵蚀电极66或接地电极38相对于被侵蚀的工件的位置。例如，手持装置的位置可以确定侵蚀电极66前进的目标路径。用户可以使用由图像传感器94捕获并在目标显示器96示出的视图来相对于工件定位手持装置10。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66被带到与要被侵蚀的工件部分接触；接地电极38被带到和与要被侵蚀的部分电传导的工件的一部分接触(见图12中的点2)。之后，手持装置10确认穿过工件从侵蚀电极66到接地电极38所通过的通路所提供的闭合电路(见图12中的点3)。这个步骤确认工件从要被侵蚀的部分到接地电极38接触的部分是导电的。这个步骤还确认接地电极38与工件接触。其他方法被考虑用来确认接地电极38与工件接触，例如当接地电极38接触工件时接地电极38前进的可检测极限，或在装置与工件之间的界面处致动传感器。

根据一些示例性实施方式，当侵蚀电极66接触工件时侵蚀电极66的位置可以被记录并且被用作校准位置，切割深度可以根据校准位置计算。例如，以下值之间的差值可以指示出在给定时刻切割的近似深度：(1)在校准步骤期间当接触工件时侵蚀电极的位置，和(2)在侵蚀过程期间在所述给定时刻的位置。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66在接触工件之后被从工件缩回一段距离(见图12的点4)。缩回距离可以至少约是等离子事件发生时火花间隙的期望距离。

根据一些示例性实施方式，电介质流体的流动开始进出被密封并封罩的工作区，特别是穿过火花间隙。电介质流体可以被提供作为从入口泵92提供的压力的结果。例如，提供的压力可以导致可控制的流速。流动可以如本文所公开的根据各种事件被启动。例如，如本文所公开的，流动可以通过供应接地电极38到工件来自动启动。如本文所公开的，在确认为等离子事件提供了适当条件之后，流动可以被启动。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66沿轴线向工件前进。跨过侵蚀电极66和工件的电压差被建立(见图12的点5)。火花间隙变窄直到电介质流体击穿并且穿过火花间隙形成等离子。当火花间隙变窄时，电介质流体的流动可以被约束(见图12的点6)。最终的等离子事件导致侵蚀电极66附近的工件的侵蚀(见图12的点7)。

根据一些示例性实施方式，电介质流体的流动和压力被稳定在一个正值，以防止空气进入工作区(见图12的点7)。

根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66被再次充电并前进以产生一系列等离子事件，由此侵蚀工件直到达到期望的切割形状。根据一些示例性实施方式，侵蚀电极66的前进可以由它相对于基座26的位置来确定。例如，马达60可以使侵蚀电极66相对于基座26前进。前进可以是恒定的、被预编程的或手动控制的。根据一些示例性实施方式，维持侵蚀电极66与工件之间的间隙可以被保持以避免短路、便于电介质击穿、产生等离子事件和从工件去除材料。需要时，侵蚀电极66还可以从工件缩回以保持侵蚀电极66与工件之间合适的火花间隙。例如，如果侵蚀电极66接触工件并且使电路短路，则侵蚀电极66可以被缩回。

根据一些示例性实施方式，如图4A中所示的手持装置10的操作可以提供如图4B所示的导孔。

根据一些示例性实施方式，如图5A所示的手持装置10的操作可以通过侵蚀壁凹23的形状而便于从紧固件18的柄分离紧固件18的法兰，如图5B所示。

根据一些示例性实施方式，如图6A和图6B所示的手持装置10的操作可以便于在界面22处从卡圈24分离紧固件18的柄，如图6C所示。

根据一些示例性实施方式，如图11A和图11B所示的手持装置10的操作可以导致减少暴露伸出端，如图11C所示。

根据一些示例性实施方式，手持装置10可以基于感测的条件禁用一些组件。例如，缺少电介质流体可以被感测到并且引起系统停止直至被补救。

根据一些示例性实施方式，当预编程的过程完成时，手持装置10可以禁用一些组件。当操作完成时，用户停止致动开关30并从工件附近去除装置10。根据一些示例性实施方式，禁用开关30可以引起还没有被禁用的系统和组件被禁用。根据一些示例性实施方式，去除允许接地管40向前移动并引起阀球48抑制来自电介质入口54的流动。

根据一些示例性实施方式，本文公开的装置的组件可以以任何组合提供以实现期望的功能。同样，公开的方法的操作可以以任何顺序和组合提供以实现如本文公开的结果。

已经根据目前被认为是最实际并且优选的示例性实施方式描述了方法和手段，应该理解的是本公开不需要被限制到所公开的示例性实施方式。它意欲覆盖包含在权利要求的宗旨和范围内的各种修改和相似布置，权利要求的范围应该与最宽范围的解释一致，以便包括所有这些修改和相似结构。本公开包括所附权利要求的任何和所有示例性实施方式。

还应该被理解的是可以进行各种改变而不脱离于本发明的本质。这些变化还被暗含在说明书中。它们仍落入此发明的范围内。应该被理解的是此公开意欲产生覆盖本发明的许多方面的专利，包括独立和作为总体系统的，以及方法和设备模式。

此外，本发明和权利要求的各种元件中的每一个还可以以各种方式实现。此公开应该被理解为包括每个这种变化，它是任何设备实施方式、方法或过程实施方式或几乎任何元件的变化的示例性实施方式的变化。

特别地，应该被理解的是当本公开涉及本发明的元件时，每个元件的措辞可以用相当设备术语或方法术语表达，即使仅功能或结果是相同的。

这些相当的、更宽或甚至更一般的术语应该被认为包括在每个元件或动作的说明中。当希望明确此发明所赋予的隐含覆盖范围时，这些术语能够被代替。

应该被理解的是所有动作可以被表达为采取那个动作的手段或被表达为引起那个动作的元件。

类似地，所公开的每个物理元件应该被理解为包括那个物理元件促进的动作的公开。

任何专利、公布或此专利申请中提及的其他参考在此合并作为参考。另外，当使用每个术语时，应该被理解的是除非在此申请中的利用与这些解释不一致，否则通常字典定义应该被理解为例如包含在技工公认的标准技术字典和Random House Webster的Unabridged Dictionary的至少一个中的每个术语和所有定义、可替换术语和同义词的合并，最新版此处合并作为参考。

最后，与本申请一起提交的信息公开声明或其他信息声明中所列出的所有参考在此被附加上并在此合并作为参考；然而，如上面的每一个一样，合并作为参考的信息或声明的程度可以被认为与这个(这些)发明的专利权授予不一致，这些声明没有明确地被认为由申请人所做。

在这点上，应该被理解的是出于实际的原因并且为了避免增加潜在的数以百计的权利要求，申请人仅用原始从属关系表述了权利要求。

支持应该被理解为在新法(包括但不限于：美国专利法35USC132或其他这种法律)所要求的程度存在以允许增加任何各种从属关系或在一项独立权利要求陈述的其他元件或概念作为任何其他独立权利要求或概念的从属或元件。

对于进行非实质性替代的程度，对于申请人实际上没有起草任何权利要求以便逐字包括任何特定的示例性实施方式，并且对于其他可适用的程度，当申请人仅可能不能够期望所有可能事件时，申请人不应该被理解为以任何方式意欲或实际放弃这个覆盖；本领域中的技术人员不应该合理期望已经起草了已经逐字包括这些可替换示例性实施方式的权利要求。

此外，根据传统的权利要求解释，过渡性短语“包含”的使用被用来保持“开放式”权利要求。因此，除非语境要求，否则应该被理解的是术语“包含”或例如“包括”或“具有”的变化意欲暗指包括陈述的元件或步骤或元件或步骤的组，但不排除任何其他元件或步骤或元件或步骤的组。

这些术语应该被解释为他们最广的形式，以便给申请人提供最广的法律许可覆盖范围。

Claims (24)

1.一种手持EDM装置，其组合包括：

基座；

在所述基座的远端附连到所述基座的罩，所述罩被配置成当被带到工件处时封罩工作区；

侵蚀电极，其具有布置在所述工作区内的远端并且沿轴线相对于所述基座可移动；

接地电极，其具有布置在所述工作区内的远端并且沿所述轴线相对于所述基座可移动，其中所述接地电极被配置成接触所述工件的至少一部分；

电介质入口，其被配置成将电介质流体传输到所述侵蚀电极与所述工件之间；

电介质出口，其被配置成排出所述电介质流体；

其中所述手持EDM装置被配置成被用户手持并被带到工件处。

2.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其中所述工件是紧固件。

3.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其中所述工件是紧固件卡圈。

4.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其中所述侵蚀电极是被配置成侵蚀相应环形的中空管结构。

5.根据权利要求4所述的手持EDM装置，其中所述接地电极沿所述侵蚀电极的所述中空管结构的中心轴线对齐。

6.根据权利要求5所述的手持EDM装置，其中所述接地电极被配置成当它沿所述轴线移动时绕所述轴线旋转。

7.根据权利要求4所述的手持EDM装置，其中所述电介质入口的至少一部分被布置在所述侵蚀电极的所述中空管结构内。

8.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其中所述侵蚀电极进一步包括被配置成绕所述轴线旋转的至少两个电极。

9.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其进一步包括被配置成探测所述接地电极与所述工件之间的接触的电接触传感器。

10.根据权利要求9所述的手持EDM装置，其中所述接地电极被配置成当接触所述工件时压缩弹簧，其中当所述罩被带到所述工件处时所述弹簧保持所述接地电极与所述工件之间的接触。

11.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其进一步包括被配置成可控制地使所述侵蚀电极前进和缩回的马达。

12.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其进一步包括附连到所述基座的手柄。

13.根据权利要求1所述的手持EDM装置，其进一步包括：

接地管，其与所述工作区流体连接并且可滑动地布置在阀块内；

阀球，其通过阀压缩弹簧可选择地抵靠所述阀块；

其中所述接地电极被配置成压缩所述阀压缩弹簧，从所述阀块移动所述阀球，并当所述接地电极被置于所述工件上时将电介质流体的流动引入所述工作区。

14.一种EDM紧固件去除装置，其组合包括：

在基座的远端能够固定地附连到所述基座的罩，所述罩被配置成封罩所述罩与框架之间的工作区且使所述紧固件的至少一部分在所述工作区内；

侵蚀电极，其为中空管状并具有被布置在所述工作区内的远端并且相对于所述紧固件可移动；

接地电极，其具有被布置在所述工作区内的远端并且被配置成接触所述工件的至少一部分；

电介质入口，其被配置成将电介质流体传输到所述侵蚀电极与所述工件之间；

其中所述中空管状的所述侵蚀电极被配置成侵蚀所述紧固件的至少一部分而不侵蚀所述框架。

15.根据权利要求14所述的EDM紧固件去除装置，其中所述侵蚀电极被配置成侵蚀紧固件法兰与紧固件柄之间的界面。

16.根据权利要求15所述的EDM紧固件去除装置，其中所述中空管状的所述侵蚀电极具有大约为紧固件法兰与紧固件柄之间的所述界面的直径的外部直径。

17.根据权利要求14所述的EDM紧固件去除装置，其中所述侵蚀电极被配置成侵蚀紧固件柄与紧固件卡圈之间的界面。

18.根据权利要求17所述的EDM紧固件去除装置，其中所述中空管状的所述侵蚀电极的外部直径大约小于所述紧固件柄的外部直径。

19.一种从框架去除紧固件的方法，其组合包括：

提供具有罩、接地电极和侵蚀电极的手持EDM装置；

将所述罩提供到所述框架，由此封罩在所述罩与所述框架之间的工作区且使所述紧固件的至少一部分在所述工作区内；

使所述紧固件与所述接地电极接触；

将电介质传输到所述侵蚀电极与所述紧固件之间；

使所述侵蚀电极前进到所述紧固件附近；

在所述侵蚀电极中产生电荷，直到在所述侵蚀电极与所述紧固件之间的所述电介质流体中发生击穿，由此所述紧固件的一部分被侵蚀到所述电介质流体中；以及

去除包含所述紧固件的被侵蚀部分的电介质。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述电介质还可以是冷却剂。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述侵蚀电极是被配置成侵蚀相应环形的中空管结构。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法完成紧固件法兰与紧固件柄之间的界面的侵蚀以便于从所述紧固件柄去除所述紧固件法兰。

23.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法完成紧固件柄与紧固件卡圈之间的界面的侵蚀以便于从所述紧固件卡圈去除所述紧固件柄。

24.根据权利要求19所述的方法，其中在所述紧固件中设有导孔用于随后的钻孔操作。

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