CN108941813B - 一种用电化学处理金属工件的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用电化学处理金属工件的设备，包括多个电极，所述电极通过相应的线性驱动单元相对于工件从起始位置至终点位置以线性方式运动，所述电极具有一个指向工件的再生面，其中，至少设置三个电极(4、5，6、7)，将所述电极设置成围绕工件(2)的圆周偏离，并且通过所述电极(4、5、6、7)的再生面(13、14、15、16)，在整个从起始位置至终点位置的可调节运动期间部分地彼此相互嵌合以便接触，并且通过所述电极(4、5、6、7)的再生面(13、14、15、16)，限定一流体管道(12)，流体管道以封闭方式环绕所述工件(2)的圆周。

Description

一种用电化学处理金属工件的设备
技术领域
本发明涉及一种用电化学处理金属工件的设备，包括多个电极，所述电极通过各自的线性驱动单元可以以线性的方式相对于工件从起始位置运动至终点位置，所述电极具有指向工件的再生面。
技术背景
当要生成复杂的几何形状时，一种用于电化学减法(ECM-电化学加工)的方法被用于处理金属工件，所述金属工件由一导体材料组成。一涡轮机的叶片组件例如一喷气发动机叶片或类似件是可以通过这种ECM加工生成工件的一个例子。
一种ECM方法中是不涉及芯片的再生方法。用于这种目的的设备包括多个电极，所述电极通过合适的线性驱动单元可以以线性的方式从工件还未加工的起始位置运动至工件已加工的终点位置。这些可移动的电极形成相应的阴极同时元件形成阳极。在整个再生方法的过程中，一间隙型流体管道形成于再生面及材料表面本身之间，所述流体管道以封闭的方式围绕工件，从而使吸收及输送释放的材料的电解液可以在所述管道中循环，所述再生面指向所述工件并且界定所述工件需要有的三维最终几何形状。
这样的设备可以从例如DE10201201052A1中知悉。在DE102012201052A1中的用于涡轮机的叶片的生产的设备包括多个单独的电极。当在工件的纵向方向上看时，在这种情况下的设备中设置有叶片及三个电极，所述叶片穿过位于叶片根部及护环之间的叶片刀片的长度，所述电极相对于叶片表面可以以各种角度运动，这使得电极能够运动至甚至在待维修的底切下面。当从周向方向上看时，设置有六个围绕叶片刀片本身的电极，其中所述电极构造叶片刀片上侧及叶片刀片下侧，当从叶片的纵向方向看时，反过来又由三个已述的电极组成。所述电极设置成围绕叶片刀片的周向分布，以线性的方式通过各自的线性驱动器类似地运动至叶片表面，所述电极在运动过程中相互间隔开，并且仅在到达终点位置时才相遇，从而在该位置上构造最终的三维刀片几何形状。
电极是围绕周向分布的并且在电极之间设置有相应的密封元件以使流体管道围绕待关闭和密封的叶片刀片，由于上述电极在几乎整个重复调整期间是各自相互间隔开的直至到达终点位置，或者说仅在那里被汇聚，因此未加加工或只被不充分加工的区域会在单个电极之间产生，这是由于各电极或再生面没有被分配到相互间隔开的电极之间的区域这种特定情况造成的。因此相应的材料部分只在最后时刻被加工或移除，所述加工或移除有时甚至会发生在已经移除的固体部件上，所述固体部件与工件的结合仅在到达终点位置之前或副近终点位置时通过在该情况下高密度汇聚的电极被快速切割。
由于不在正在汇聚的相邻的及相间隔开的电极之间的区域中进行初始加工，所述处理正当电极逐渐供给时有时也是不彻底的，所以会发生相对不均匀的表面处理。因此，区域总是被配置在工件上的两个相邻电极之间的邻接区域中，与在电极的供给运动期间通过一电极咬合穿过相邻表面的处理相比，所述区域的处理分别是不同的或不均匀的。这导致成品的工件表面会包含不均匀性。
特别是在叶片刀片边缘的区域中也会发生困难。叶片刀片的上侧和下侧通过一大面积电极来加工。因此，以一非常精确的角度设置的区域直至到达与相邻加工上侧及下侧的电极的运动方向平行的路线，才出现在有密集半径的边缘区域中。上述困难尤其发生在边缘区域中，在传统技术中的操作只通过一个非常狭窄的处理边缘区域的电极执行，该电极同样仅在到达终点位置之前不久与相邻上侧或下侧电极汇聚。
发明内容
因此本发明是基于与上述相比有所改进的目的，详细说明一用于金属工件的ECM处理的装置，具体地是一涡轮机的叶片组件。
为到达上述目的，根据本发明，在开头所述类型的设备的情况下至少提供三个电极，所述电极被设置成围绕工件的周向偏离，通过所述电极的再生面在整个从起始位置至终点位置的重新调整运动期间部分地彼此相互嵌合接触，并且通过所述电极的再生面，以封闭方式界定环绕所述工件的周向的流体管道。
本发明的特征在于，在整个重新调整运动期间，相邻的电极分别处于外围接触并且彼此接合或重叠，使得所述电极通过其再生面，所述再生面借助于彼此重叠邻接接触的优点界定封闭的及间隔型围绕工件的流体管道。由于在整个重新调整期间所述电极是相对于工件在不同的运动方向上重新调整的，所以即使电极改变其相互相应的位置，它们还是保持永久的接触，其中，在整个重新调整运动期间由于电极借助于材料的减少更加汇聚，所以重叠会增加。借助于永久接触，流体管道也通过再生面永久地保持限定和封闭。
这导致通过再生面相互作用而接合的整个待加工工件区域被永久地接合在一起，这意味在整个ECM加工期间通过组合的大的再生面的相互接合的工件区域的每个表面点都具有一相对的再生面。这反过来又导致整个相互接合的工件区域能够均匀地被加工；因此，在从一个电极至另一个电极的过渡不会产生边缘或外围区域，因为在这种分别借助于接合或重叠的过渡区域是没有电极间隙的。因此完全加工的工件在通过再生面加工的区域中显示出均匀加工的样式；相比与传统的作业这种工作的质量得到了显著的改善。
尽管相互接触，但为了保证电极在重新调整运动期间彼此之间是可移动的，一方面，提供密封的流体管道，另一方面，设置于再生面上两个电极之间的电极具有两个滑动平面，通过该滑动平面所述电极在两个相邻的电极的相应外部滑动平面上滑动。因此相互作用的电极具有相应的滑动几何形状，所述几何形状使所述电极能够以平坦的方式彼此承载并且以平坦的方式在相互之止滑动。例如，在一叶片组件的情况下，提供有两个相对的电极，其中一个电极具有一用于构造上侧几何形状的再生面，另一个具有一用于构造下侧几何形状的再生面。一第三电极被调置于所述两个电极之间，通过前者的再生面，来构造叶片组件的边缘区域。一方面，所述在其再生面上的第三中间的电极具有界定叶片边缘几何形状的最终几何形状的再生面，另一方面，还设置有两个滑动平面以相邻于所述再生面且对整个再生面赋予一大致V形几何形状。这两个滑动平面在半互补的滑动平面上滑动，所述半互补的滑动平面被构造于两个相邻电极的电极外侧。因此，一方面，借助于平坦的电极支撑表面，会发生允许正向引导的永久的接触，另一方面，在电极的每个相互对应位置会出现密封流体管道的紧密接触。大多数情况下电极是由黄铜制成的，其允许简单、低摩擦滑动。
如果要形成在横截面上细长的具有圆形边缘的例如一叶片组件的平面组件，会设置两个相对的电极，所述两个电极具有再生工件上侧及下侧的再生面，同时所述两个电极之间至少设置一个第三电极，所述第三电极具有一优选地再生工件边缘的再生面。然而，如果工件要形成另一种几何形状，取决于待加工的三维最终几何形状，上部和下部电极以及至少一个横向的电极的再生面自然地以不同方式实施。
在一具有两个横向边缘的例如一叶片组件的平面组件的情况下，更加有利的是对第二边缘也进行争对性的处理直至其达到需要的程度。在这种情况下，更加有利的是，一相对于第三电极的第四电极被提供，所述第四电极具有一优选地再生工件边缘区域的再生面。因此在这种情况下四个电极被使用，例如所述四个电极在一叶片组件可以以相互直交的方式运动的情况下。构造边缘的两个电极，在示例性的情况下是第三和第四电极通过各自的边缘或其上的滑动平面相应地与构造上侧及下侧两个电极相互接合，从而使第一及第二电极在后两者的外滑动平面上。然而该电极分布或这种类型的分别的交叉接合也同样有利于要生产一不是叶片组件的组件场合。
因此理论上，可以提供三个或四个电极，这取决于待生产的工件的几何形状。
然而，如果一涡轮机的叶片组件具有一平坦的细长的横截面的叶片部分作为工件被提供，第一及第二电极通过各自的再生面如上述一样形成平坦的上侧及下侧，同时第三和可选地第四电极具有一再生小半径的边缘区域的再生面。
如果只使用三个电极，例如只在三个面上处理工件时这就足够了，这对于两个外部电极需沿着位置固定的界定流体管道的流体管道组件滑动来说是方便的。这种用作密封元件的管道组件用作一密封手段，并且两个外部电极承载在滑动平面上并且沿着其滑动。即使在一叶片组件中，在邻接管道组件的叶片边缘未处理或在下游处理过程中处理的情况下这种类型的三个电极构造也是有利的，其中两个外部沿着管道组件滑动的电极也可以在终点位置相互接触，使得在该边缘区域中也可以进行材料的限定扣除，而不是通过第四电极构造限定的边缘几何形状。
然而，如果要使用四个电极，两个相对的电极与两个其他电极相互穿过接合。当两个边缘区域需要加工及叶片组件需要在单个操作过程中设计成三维形状时这样的一个几何形状在一涡轮机的叶片组件的制造中尤其有利。
借助于电极的穿过接合，两个相邻电极的线性驱动单元的运动轴线可以设置成相互角为90°，即使是在复杂的工件几何形状例如一具有弯曲面及可选地在纵向上扭曲的面的涡轮机的叶片的情况下，也就是说在三个或四个电极运行的情况下，线性驱动单元的运动轴线呈相互垂直。然而，这不是强制的。取决于待加工工件的具体的几何形状，对于两个相邻电极的线性驱动单元的运动轴线以小于或大于90°的相互角度布置确实也是非常有利的。
在这种情况下，用于两个相邻线性驱动单元的运动轴线之间的重新调整角度的线性驱动单元可沿着圆周路径运动也是非常有利的。从设备本身来说，改变线性驱动单元的运动轴线的相互空间布局以及所述运动轴线的相互相对位置也是可行的，从而使设备部分具有高度的灵活性。由于电极是可释放元件，其可以以可替换的方式连接于线性驱动单元，因此具有能够重新装备用于其他形状的工件生产的设备的可能性。由于待替换的电极及由于定位的形状的再生面的原因这确实是很容易发生的，以及因为对应方式待重新调整的运动轴线，以及因为两个相邻的待修改的运动轴线之间的角度。在这种方式中，这种设备在工件的可生产方面提供了高度的灵活性，或在相应的各表面几何形状的再生产方面。
线性驱动单元的重新调整以一种简单的方式进行因为前者可以沿着圆周路径运动。为了使待提供的定位尽可能地准确，每个线性驱动单元通过一驱动电机优选地可沿着圆周路径移动，以便在相应的终点位置上实现高精度的定位及锁定。
每个电极的运动通过各个线性驱动单元来进行，如已经描述的。优选地，所述线性驱动单元包括一位置固定的螺杆，所述螺杆能够通过驱动电机来枢转，以及在所述螺杆上运行并与一电极支架相联的螺母。因此实现了能够高精度定位电极的主轴驱动器。可替代地，也可以提供一螺杆，其支撑电极并且与驱动电机相联可以线性方式运动。
优选地，使用据矩电机作为驱动电机，通过所述扭矩电机也可以实现高精度定位。而且，当设备以脉冲模式运行时，其电流及/或电压当然不是被永久施加的而是以一几Hz的频率来脉动的，所述扭矩电机还提供了将电极以相应的频率从再生位置移出的短暂的可能性，以使流体管道在电流及电压被切断的情况下，短暂地相应地打开或扩大，并且随后在电流及电压被加的情况下立即将所述电极移动至再生位置。
一控制所有与设备相关的组件的操作的控制装置被有利地提供。优选地，通过本文的该中央控制装置，所述操作以以下方式可控，首先，所述电极从起始位置开始，可以在具有一永久施加的电流及一永久施加的电压的第一操作模式中向工件方向移动，在到达一界定的中间位置后，可以在第二操作模式脉冲操作中以以脉冲方式施加的电压及电流以间断性的方式运动，从而交替进行朝向所述工件及从工件离开的运动直至到达终点位置。因此本发明的这种尤其有利设计的实施例提供了一种设备，在该设备中可以在一个操作程序中在两个不同的操作模式下处理一个且相同的工件，具体地在第一操作模式中以一永久施加的电流及电压即所谓的“发电机模式”下运行，在第二操作模式中以一脉冲的方式施加的电流及电压的方式即所谓的“脉冲模式”或“PECM模式”运行。在第一所述的操作模式中，一电流及电压通过阴极即电极及作为阳极的工件来永久地施加，同时，优选持续的永久地提升的电极。执行这种第一操作模式直至达到事先界定的中间位置其通过一合适的检测技术被检测到。一足够的材料的减少已经在第一操作模式中被执行直至达到中间位置。因此，通过控制装置自动地进行至第二操作模式的转换，所述第二操作模式用于对各表面进行精确加工或最终加工。在这种脉冲模式中，所述电流及电压仅以脉冲的方式以例如5至15Hz的频率被施加。也就是说电流及电压以该频率进行切入或切断。当电流及电压被施加时，在该脉冲操作中的各电极会更加靠近工件，也就是说相比在第一操作模式中的间隙宽度间隙减小了。如果不是借助于非常狭窄的间隙几乎被完全抑制的话，那么通过间隙的电解液的流动是减小的。然而，当电流和电压脉冲已经结束且电流及电压切断时，为了使减少的产品能够被排出，电极以和切断同时的方式稍微地返回移动，从而使间隙短暂地扩大及使电解液在压力的作用下可以流经间隙，从而冲消减少的产品。随后，电极以相应的频率运动返回至减少的位置，并且施加电流及电压等。维持该第二操作模式直至最终几何形状再现。
因此，通过控制装置以相应的方式启动相应的组件，根据本发明在单个加工过程中或一单个运动循环相应的从起始位置至终点位置的过程中，处理两个不同操作模式是可能的。这意味着设备可以在发动机模式中也可以脉冲模式中被运行。因此，任何重复的钳夹工件，即设备的转换在此是特别有利地不需要的。这意味着工件一直保持在一个且相同的插座位置；不管怎么样特别有利的是没有定位公差，这在转换设备的情况下最终是无法避免的。由于相同的电极被用于两个操作模式中，即所述电极是不用转换的，因此也不会在计数上出现公差或再现误差。根据本发明的设备能够在一单个加工程序内利用两个不同的操作模式的优点，这与由于均匀性而突出的工件表面的工艺相关。
本文中的每个电极有利的分配有一传感器装置，其与控制装置通信，每个电极的位置通过所述传感器装置或直接或间接地可被检测，以使控制装置根据传感器检测控制操作。相应的传感器装置允许高精度的位置检测，以便一直知道相应的电极的准确位置。根据电极位置，控制装置控制相应的组件从而决定操作模式，因此在每种情况下，在负责推进的扭矩电机以及发电机在其输出方面将要改变时。在脉冲模式中，发电机及每个扭矩电机被强制控制，其中通过相应的传感器装置在每个行程中检测到达终点位置，发电机相应地被控制，其在到达再现面位置时被接通，并再次以对应于受控循环频率方式切断，于是扭矩电机再次使电极移动后退以使流体间隙打开等。控制装置可选择地控制泵，通过该泵输送电解液，且该泵例如在发电机模式下是永久地活动的，然而所述泵在脉冲模式下可选择地同样以脉冲方式运行。
在本发明的改进中，设置有一用于自动定位位于一操作室中的操作位置中的所述工件的一定位装置。该定位装置能够使设置于其上的待加工的工件以高精确的方式在扣除发生的操作室中被定位(因为这可选地通过相应的传感器系统或测量技术检测)。在加工期间的工件保持在定位装置上，以使相应的钳夹或定位在后者上也仅发生一次。
优选地，定位装置包括一轴，其能够以线性方式运动，一插座装置，用于安装设置于所述轴上的工件。该轴例如是垂直定位的，其能够使工件从上方运动至操作室及以相应的方向在加工结束后离开操作室。所述轴自然地还配置有一相应驱动电机，例如还是一扭矩电机，其能够实现高精度。
本文还可以想到的是轴以及工件分别地在工件运动至操作位置的过程中执行纯粹的线性运动以及当工件在操作位置时处于静止状态。可替代地，可以想到的是在将工件输送至操作位置过程中及/或当工件处于操作位置时，轴围线其纵向轴线可旋转。在工件已经具有一固有的围绕纵向轴线轻微地扭转的几何形状的情况下，例如在叶片组件的情况下，这能够使工件在电极之间通过轻微的旋转运动被穿过，从而在插入运动中通过轻微的旋转运动来平衡工件上的扭曲。有时也需要在操作过程中以最小的方式旋转工件，例如通过一最大达到1°的角度，这取决于待构造的几何形状。
在改进的本发明中，定位装置可以分配有一料斗，多个待加工的工件被导入所述料斗中，所述工件通过定位装置或一相连的转换装置自动地回收，及可选地也可以在加工后是可再次导入的。因此，料斗被储存有理想数量的工件或可接收的最大数量的工件是可能的，然后启动完成自动操作，其中从收回待加工的工件至放置已加工的工件被自动执行。定位装置通过插座装置具有自动捕捉、定位及优选地转送各待加工工件返回至料斗的能力。如果转换装置被插入于料斗及定位装置之间，所述转换装置接收所述工件及以相应的方式交出工件。该操作同样优选地通过中央控制装置控制。
为了使工件始终处于完全相同的接收状态，每个工件被一独立的工件支架接收是有利的，所述工件支架通过定位装置或其插座装置被自动捕捉。因此其中提供的从一个工件至另一个工件的限定接合部是完全相同的。
除了设备本身，本发明进一步地还涉及一在使用上述描述的类型的设备时用于工件的电化学加工的方法。根据本发明的方法的特征在于，所述电极在加工过程中从起始位置朝所述工件的方向运动至的终点位置，同时通过位于所述工件及电极之间的流体管道泵送一流体，所述流体管道由所述再生面被径向界定。
本文的控制装置可以以下方式控制设备的操作，首先，所述电极从起始位置开始，可以在具有一永久施加的电流及一永久施加的电压的第一操作模式中向工件移动，在到达一界定的中间位置后，可以在第二操作模式脉冲操作中以脉冲方式施加的电压及电流以间断性的方式运动，从而交替进行朝向所述工件及从工件离开的运动直至到达终点位置。
关于本发明的更详细的优点及细节来源于下列示例性的实施例的描述。
附图说明
图1示出了在起始位置具有三个电极的一ECM设备的第一电极组件；
图2示出了图1的在终点位置的电极组件；
图3示出了在起始位置具有四个电极的一ECM设备的第二电极组件；
图4示出了图3的在终点位置的电极组件；
图5示出了一ECM设备的部分截面图，其中示出了电极及其线性驱动单元；
图6示出了具有多个可枢转的线性驱动单元的一ECM设备的示意图。
图7示出了具有多个组件的一ECM设备的示意图。
具体实施方式
图1作为根据本发明设备1的用于电化学处理一金属工件2的一部分，示出了一电极组件3，在所示的示例中包括四个分开的电极4、5、6、7，其相对于工件2均可通过单独的线性驱动单元(此处更多的细节未图示)移动。所述电极4至7形成阴极，而工件2形成阳极。所述电极4至7可通过线性驱动单元沿着运动轴线8、9、10、11线性地移动，其中所述运动轴线8至11在所示的典型例中是相互垂直的。
在操作时，围绕工件2设置有一永久的、闭合的、有间隙的流体管道12(图中所示为横截面)，在典型例中的所述流体管道12通过电极4至7的再生面13、14、15、16被径向地或外部地各自界定并且完全地密封。用于工件2的电化学加工的电解液并且通过电解液同时将减去的产物从流体间隙12中输出，通过流体管道12在适当的压力下以垂直于图示平面的方式流动。
图1示出了带有还未加工的工件2的起始位置。如图中可以看到的，电极4至7相互咬合，或者以边缘方式相互叠加。为此，彼此相对的电极5和7在边缘上分别具有平面滑动面17和18，他们以相互接触及密封的方式承载在同样相对的电极4和6的相应滑动面19、20上。因此，在相邻电极上设置有相互作用的滑动平面。在每种相邻电极4和6已经咬合的情况下，电极5和7在再生面区域具有一类似V形几何形，其中在滑动平面17和18之间分别构造有用于再生工件2的圆边的实际再生几何。
每个再生几何13至16以这样的方式部分地实现，即位于终点位置的所述再生几何图形显示完全加工好的工件2的负表面部分，所述工件2即将被相应的电极4至7加工。在电极4和6的情况下，这是工件2的上侧和下侧，工件是用于涡轮机的叶片构件。在电极5和7的情况下，这些是小半径的工件2的对应两边缘。
如上所述，图1示出了在实际ECM操作开始时的电极组件3。所述电极4至7偏离程度较大；重叠程度不是很高。因此，通过接通电解液的传输及施加电流，在第一操作模式中，具有恒定的电流和电压及线性调整路径的所谓的“发电机下沉”，电极4至7是在运动轴线8至11的方向上以线性方式运动的，从而沿箭头方向移动，并因此朝向彼此推动。由于所施加的电流可以为几千安培及电压为6至200V，所以根据ECM方法可以在所述工件的表面上减少工件材料，也就是说可以减少工件体积。各个表面是由各个电极4至7的再生面13至17的各自相对部分塑形的。
在第一操作模式(发电机下沉)中以恒定的电流和恒定的电压进行线性调整运动直到达到限定的下沉深度，从而得到限定的中间位置。这由一种合适的测量技术或感应系统检测。之后，通过中央控制设备自动切换到第二操作模式即PECM模式。在所述第二操作模式中，所述电流和电压仅以例如5至15Hz的频率以脉冲的方式施加。当相应的电极位于操作位置时施加电流及电压脉冲。当切断电流时，电极稍离开工件2从而使流体管道12开口更宽，从而使间隙宽度更大，从而使电解液更好地在其间流动。此后，再次供给相应的电极并使其运动至操作位置，再这之后再次对其施加电流和电压等。因此，就电流和电压以及电极的定位而言设置的是一种间歇性操作。值得注意的是，在第一操作模式即在发电机下沉中的间隙宽度稍微比在第二操作模式即在PECM操作模式中的大。然而，当施加电流和电压时即当减法发生时，在第一操作模式中的间隙宽度近似于0.2至0.3mm，在第二模式中的所述间隙为例如0.05至0.1mm。通过偏离电极，第二操作模式中的间隙宽度被扩大到例如0.2至0.3mm。
因此，两个不同的操作模式在单个加工程序也就是调整程序中进行，从如图1所示的起始位置至如图2所示的终点位置，所述电极4至7在其中很大程度地会聚(参考图2)。因此，所述平滑表面17、18和19、20的覆盖区域相较于起始位置扩大了很多。如图所见，通过在ECM处理之后，再生表面13至16通过其表面部分限定工件2的最终轮廓，也就是说在上侧和下侧区域中以及两个边缘区域中的部分是互补的，其界定了再生于工件2上的明确的三维最终几何形状。由于电极4至7在整个调整过程中从如图1所示的超始位置至如图2所示的终点位置是相互接触的，并且密封流体间隙12，所以该最终几何形状在整个工件的周向上是非常均匀的，由于相应的相邻的电极的再生表面与围绕工件2圆周的每个位置相对，因此在每个位置上会发生相应的材料的减少。在整个调整运动期间，发生在每个位置上的该材料的减法是被确保的，并与操作模式无关，因此能够得到非常均匀的减少以及非常均匀的表面图案。
相应的电极4至7延伸穿过整个待加工的工件长度，所示实施例中的工件是涡轮机的一叶片部分。在前端和后端上的所述叶片部分通过叶片根部和护罩环，例如插入其间的电极4至7限定。
图3和图4示出了根据本发明的ECM装置1的进一步局部示意图，其中相同的指示标记代表相同的部件。此处只设置了三个电极4、5、6，所述电极4、5、6具有相应的再生面13、14、15。如图1和图2的实施例中，电极5通过其滑动平面17穿过电极4和6的相应的相邻滑动平面19和20而咬合。
在该实施例中，只设置一个在边缘上再生的电极5。在相对侧上设置有一位置固定的导管组件21，两个电极4和6通过相应的边缘部分22、23(此处造型有些不一样)以滑动和密封的方式承载在所述导管组件21上。
另外，电极4至6通过相应的线性驱动单元，能够以线性的方式沿着运动轴线8、9、10趋于汇聚，所述电极4至6通过其滑动平面17、19、20彼此滑动，同时电极4、6通过其边缘区域22、23在导管组件21上滑动。在如图4所示的终点位置，电极5与电级4和5的重叠程度已再次被显著地放大，以与图1和2的典型例相似的方式。电极4、6的边缘部分22、23彼此相对地承载在工件2的相对边缘侧上。由于两个电极4、6的各自再生表面13、15的几何形状，在朝边缘部分22、23过渡的过程中，在该只设计有三个用于该区域中的工件2边缘的电极的实施例的情况下，以圆形的方式构造对应于预先确定的几何形状也是可能的。
在放大的细节图图5中再次示出了本发明的一ECM设备1的片段，其具有机架24，其上设置有操作室25，操作室中发生实际的ECM加工。以示例的方式示出的是四个电极4、5、6、7和各自的线性驱动单元26、27、28、29。
由于驱动单元的结构是完全相同的，因此以下将只会对一个线性驱动单元进行叙述，每个线性驱动单元26至29包括一个呈扭矩电机31形式的驱动电机30，其包括一个驱动主轴32，所述驱动主轴32连接有一个可以线性方式移位的电极支架33。含有外螺纹的所述驱动主轴通过扭矩电机31旋转。所述驱动主轴在位置固定的螺母34中被引导并联接到电极支架33上。在主轴正在旋转的情况下，根据主轴的旋转方向，电极支架33以线性方式和主轴32一起运动。以这种方式执行每个电极4至7的相应送料。所示的线性驱动单元26至29的各个结构或构造仅仅是示例性的。其他线性运动理念也是想得到的；然而，对于PECM操作所需的其中一个共同因素该是有一个能够非常快速地进行间歇性进给操作的扭矩电机31(因为其频率更高)，在另一方面其还能够进行高精度的定位。
所有的线性驱动单元26至29是可单独地启动的，这意味着高级的控制装置单独地驱动每个扭矩电机31，从而可以以最优方式执行电极的运动。
在根据图5所设计的实施例的情况下，线性驱动单元26至29是位置固定的。因此扭矩电机31是不可移动的；只有主轴32和电极支架33被引导从而使其可以以线性方式移动。这意味着线性驱动单元26至29的运动轴线之间的角度是固定的，所述角度如在图1的示例性方式中所示的是90°。
为了在轴线角方面会有潜在的变化，在图6中示出了设备1的部分示意图，其中各个线性驱动单元26至29可沿着圆周路径(如箭头P1所示)移动。为此，例如设置有圆形引导路径35，所述线性驱动单元26至29通过单独滑动组件或类似件(此处更多细详未图示)设装在其上。所述滑动组件可围绕中心Z旋转，所述中心Z位于操作室25的中央。旋转通过所示的相应的促动器或驱动电机36执行，优选地以扭矩电机或伺服电机的形式以示例性的方式执行，其中每个线性驱动单元26至29在其中显示。
用这种方法，线性驱动单元26至29的角度能够彼此进行调整这点，对于工件的几何形状或可替换的电极的电极几何形状的调整来说应该均是被需要的。
图7示出了根据本发明设备1用于执行ECM方法的示意图。这里只示例性地示出了两个线性驱动单元26、28；其他两个线性驱动单元与前述两个单元正交。还示出了两个分配的电极4、6及工件2，所述工件2置于电极4、6之间。
工件2分别被接收在夹在，由定位装置39的插座装置38捕捉住的工件支架37中，或被钳夹在其间。所述定位装置39具有相应的主轴(未图示)，所述插座装置38设置于该主轴上。通过所述插座装置38，工件2能够如双箭头P2所示移入和移出操作室25。
这里可以想行到的是，在工件2移到操作位置时及/或工件位于操作位置时，主轴或插座装置38分别围绕其纵轴旋转，以在工件2上各自扭转情况下使工件2在电极4至7之间穿过。
此外，这里用虚线表示的料斗40及最佳的转换装置41被分配给定位装置39。多个工件2待加工，其已经牢固地设置在相应的工件支架37上，收于料斗40中。该料斗40可以事先由监察设备1的作业员储存。例如，当在操作时，转换装置41捕捉相应的下一个待加工工件的工件支架37，并且将所述工件支架37通过联接到主轴(未图示)的插座装置38传送给捕捉所述工件支架37的定位装置39。加工后的已加工工件2的转换操作以相反顺序进行，通过转换装置41从定位装置39中得新得到所述已加工工件2并将其送入料斗40中。
进一步所示的是输送及供应装置42，ECM操作所需的电解液通过该装置被供应到操作室25并且在闭合回路中再次从操作室排出。装置42包括一合适的泵，其提供所需的操作压力。
进一步所示的是电源43，包括一个发电机，通过该发电机，形成阴极的电极4至7以及形成阳极的工件2被提供所需的几百至几千安培的操作电流。
进一步所示的是中央控制装置44，其控制本发明所有的设备1的操作组件的操作，因此分别控制电源供应装置43或发电机，用于供应电解液的装置42，定位装置39，转换装置41。配置于所述中央控制装置44的是相应的传感器装置，其决定相应的操作或位置参数等，所述控制装置44基于所述参数控制操作。测量或传感器装置包括用于高精度检测相应的电极位置的相应的传感器，这是在两个操作模式下的扭矩电机31的供给操作所需的。而且，在操作位置中的相应的电极位置，或在PECM操作中的布署位置等也是通过所述控制装置44来控制的。当然这同样适用于定位装置39；这里工件2的终点位置的相应的占用，即操作位置被检测，操作位置当然也诸如为在部件更换的背景下相应的位置或程序的完成等。
进一步地，在PECM操作中需要电源43如发电机的高精度的驱动，因为PECM仅受脉冲作用。发电机43的脉冲频率及扭矩电机31因此撤回电极与布署电极的频率，通常在5至10Hz的范围内，但也可以更高例如至15Hz。
具体地，控制装置44负责将根据本发明的设备1的操作模式从第一操作模式转换成第二操作模式，在所述第一操作模式中电极4至7以永久地及恒定地被施加的电流上优选地以持续的方式供给，在第二操作模式中即PECM操作中执行脉冲材料减少。用于从第一操作模式转换成第二操作模式的触发器是检测由电极4至7所占据的相应位置或中间位置，且该位置表明已经通过相应的电极减去了足够多的材料。由此，在第一操作模式中通过相对较大的材料减少来执行类似粗略的减法，而在第二脉冲的PECM模式中执行最终轮廓的精细处理。所有这些都是在单个设备通过操作模式切换，以及在单个运动循环中以及在单个钳夹中进行的，这意味着工件2始终保持在同一个位置，因此尽管实施了两个不同的操作模式，也不需要重新钳夹。当然这也应用于电极4至7中，其同样在两个操作模式期间被置于相同的位置不需要任何程序的切换。

Claims (25)

1.一种用电化学处理金属工件的设备，包括多个电极，所述电极通过相应的线性驱动单元相对于工件从起始位置至终点位置以线性方式运动，所述电极具有多个指向工件的再生面，其特征在于，至少设置三个电极(4、5，6、7)，将所述电极设置成围绕工件(2)的圆周以便被偏移，并且通过所述电极(4、5、6、7)的再生面(13、14、15、16)，在整个从起始位置至终点位置的可调节运动期间部分地彼此相互嵌合以便接触，并且在整个运动期间通过且仅通过所述电极(4、5、6、7)的再生面(13、14、15、16)限定一流体管道(12)，流体管道以封闭方式环绕所述工件(2)的圆周。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，将一电极(5、7)设置于两个电极(4、6)之间再生面(14、16)之上，所述电极(5、7)具有两个滑动平面(17、18)，通过该滑动平面所述电极(5、7)在两个电极(4、6)的相应的相邻的外滑动平面(19、20)上滑动。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，两个相对电极(4、6)具有再生面(13、15)，所述再生面(13、15)用于再生工件(2)的上侧及下侧，同时至少一个第三电极(5)设置于所述两个相对电极(4、6)之间，其具有一个再生面(14)。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，两个相对电极(4、6)具有再生面(13、15)，所述再生面(13、15)用于再生工件(2)的上侧及下侧，同时至少一个第三电极(5)设置于所述两个相对电极(4、6)之间，其具有一个再生面(14)，所述再生面用于再生工件(2)的边缘区域。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，一第四电极(7)，相对于所述第三电极(5)设置。
6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，一第四电极(7)，相对于所述第三电极(5)设置，所述第四电极(7)同样具有一再生面(16)，所述再生面(16)用于再生所述工件(2)的边缘区域。
7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述工件(2)是一涡轮机的一叶片组件，其包含一具有平坦的细长横截面的叶片部分，其中第一及第二电极(4、6)具有再生面(13、15)，再生面(13、15)用于再生平坦的上侧及下侧，所述第三电极(5)具有再生面(14)，再生面(14)用于再生具有小半径的边缘区域。
8.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述工件(2)是一涡轮机的一叶片组件，其包含一具有平坦的细长横截面的叶片部分，其中第一及第二电极(4、6)具有再生面(13、15)，再生面(13、15)用于再生平坦的上侧及下侧，第三及第四电极(5、7)具有再生面(14、16)，再生面(14、16)用于再生具有小半径的边缘区域。
9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在三个电极(4、5、6)的情况下，两个电极(4、6)沿着位置固定的导管组件(21)滑动，其中导管组件界定流体管道(12)。
10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在四个电极(4、5、6、7)的情况下，两个相对的电极(5、7)穿过两个其他电极(4、6)咬合。
11.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，两个相邻电极(4、5、6、7)的线性驱动单元(26、27、28、29)的运动轴线(8、9、10、11)设置成相互角度为90°。
12.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，两个相邻电极(4、5、6、7)的线性驱动单元(26、27、28、29)的运动轴线(8、9、10、11)设置成相互角度小于或大于90°。
13.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，用于重新调整两个相邻线性驱动单元(26、27、28、29)的运动轴线(8、9、10、11)之间的角度的线性驱动单元(26、27、28、29)沿着圆周路径(35)移动。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，每个线性驱动单元(26、27、28、29)通过一驱动电机(31)沿着所述圆周路径移动。
15.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，每个线性驱动单元(26、27、28、29)具有一位置固定的带螺纹的主轴(32)，主轴可通过驱动电机(31)驱动，以及一在所述带螺纹的主轴(32)上运行的且与一电极支架(33)连接的螺母(34)，或者其特征在于，设置有一轴向可移动的带螺纹的主轴(32)，其具有与主轴连接的一电极支架(33)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，每个驱动电机为一扭矩电机(31)。
17.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，设置有一控制装置(44)，所述控制装置(44)以以下方式控制设备(1)的操作，首先，从起始位置开始，所述电极(4、5、6、7)在具有一永久施加的电流及一永久施加的电压的第一操作模式中向工件(2)移动，在到达一定义的中间位置后，在第二操作模式脉冲操作中以脉冲电压及以脉冲方式施加的电流以间断性的方式运动，从而交替进行朝向所述工件(2)及从工件(2)离开的运动直至到达终点位置。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，每个电极(4、5、6、7)配置有一个与控制装置(44)通信的传感器装置，通过所述传感器装置检测所述电极(4、5、6、7)的位置，其中所述控制装置(44)依据所述传感器检测对操作进行控制。
19.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，设置有一定位装置(39)，用于自动定位位于一操作室(25)中的操作位置中的所述工件(2)。
20.根据权利要求19所述设备，其特征在于，所述定位装置(39)具有一可以以线性方式运动的主轴，所述主轴含有一安装所述工件(2)的插座装置。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述主轴在将所述工件(2)传送至操作位置期间和/或当工件(2)位于操作位置时可围绕其纵向轴线旋转。
22.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述定位装置(39)分配有一料斗(40)，所述料斗(40)中导入有多个待加工的工件(2)，通过所述定位装置(39)或一转换装置(41)可自动收回所述工件(2)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，每个工件(2)被一工件支架(37)所接收，通过所述定位装置(39)或所述转换装置(41)捕捉所述工件支架(37)。
24.一种在使用根据权利要求1中所述的设备时，对工件进行电化学处理方法，其特征在于，所述电极在处理过程中从起始位置朝所述工件(2)的方向运动至终点位置，同时通过位于所述工件及电极之间的流体管道泵送一流体，所述流体管道由所述再生面被径向限定。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，控制装置以以下方式控制设备的操作，首先，所述电极从起始位置开始，在具有一永久施加的电流及一永久施加的电压的第一操作模式中向工件的方向移动，并在到达一定义的中间位置后，在第二操作模式脉冲操作中以脉冲方式施加的电压及电流以间断性的方式运动，从而交替进行朝向所述工件及从工件离开的运动直至到达终点位置。
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