JP4194849B2 - 両極性パルスを用い陰極析出物を除去する方法 - Google Patents

両極性パルスを用い陰極析出物を除去する方法 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、電解液中の導電性被加工物を、被加工物と導電性電極との間に両極性電気パルスを印加することにより電解加工する方法であり、一又は複数の単極性の加工用極性の電圧パルスとそれとは逆の極性の電圧パルスとが交互になり、被加工物と電極との間には電解液が充填された間隙が維持される、ところの方法に関する。
また、本発明は、電解液中の導電性被加工物を、被加工物と導電性電極との間に両極性電気パルスを印加することにより電解加工する装置であり、一又は複数の単極性の加工用極性の電圧パルスとそれとは逆の極性の電圧パルスとが交互になり、被加工物と電極との間には電解液が充填された間隙が維持される、ところの装置に関する。
電解加工は、電解液と電流を供給しつつ、電極の位置で導電性被加工物を溶解させる処理である。この目的のため、電極を被加工物の近傍に配置し、被加工物と電極との間の間隙に電解液を供給すると、被加工物が電極に対して陽極となり、電解液を介して強力な電流が被加工物及び電極を流れる。電流は、所与の振幅及び幅を有する加工用パルスの形で印加される。加工用パルスと加工用パルスの間では、電解液が新しくされる。この作業環境下、被加工物は溶解され、被加工物と電極との間の間隙値は増加する。これを補うため、被加工物と電極は所与の送り速度でお互いに近づけられ、その結果、電極は、被加工物の表面に空洞(cavity)、又は結果的に孔(hole)を形成する。空洞又は孔は電極の形状に対応した形状を有する。この処理は、例えば、硬化金属や合金への複雑な空洞や孔の形成に、また、硬化金属や合金の成形に用いることができる。被加工物の空洞や孔の形状が電極の形状に対応する複写精度(copying precision)は、結果物の品質にとって重要である。
両極性電圧パルスを用いて電解加工を行う方法は、米国特許第5,833,835号のものが知られている。加工用パルスの極性と逆の極性のパルス成分が、電極の前面(front surface)上の析出物を除去するのに用いられる。その逆極性のパルスの振幅は、電極表面の磨耗状態により制限される。加工用電圧終了後の被加工物と電極間の極性化電圧(polarization voltage)の値に基づき検査を行うことにより、この状態は確認される。
この公知の方法には、陰極析出物の程度に係る情報がシステム内で得られないため、陰極析出物の除去処理が制御されないという不具合がある。従って、陰極の表面が完全には清浄にならず、陰極の実効的な幾何学形状に狂いが生じる可能性がある。この結果、電解加工の精度が劣ることになる。
本発明の目的は、電極の前面からの析出物の制御された除去に先立つ陰極析出物の判定処理を改善することにより、電解加工の精度及び効率を改善する方法を提供することである。
本発明による方法は、
電極の前面の清浄度に依存する動作パラメータの第1の値の計測を行うステップであり、前記第1の値は電極の清浄な前面に対応する、ところのステップ;
少なくとも一の単極性加工用電圧パルスが印加された後に、単極性加工用電圧パルス間の合間に前記動作パラメータの第2の値の計測を行うステップ;
前記動作パラメータの第1の値と第2の値のずれの計算を行うステップ;及び
前記計算されたずれがゼロでないときに初めて、少なくとも一の逆極性の電圧パルスを印加するステップ;
から構成されることを特徴とする
上記発明の技術的特徴によれば、清浄な電極表面に対応する、動作パラメータの第1の値の計測を行い、その計測値は、陰極析出物の程度を求めるため基準値として用いられる。加工用パルスの印加後、電極の前面上に析出物が発生することがわかっている。この現象は、間隙において発生する化学反応の生成物を除去するのが困難な状況下において特に顕著である。このように形成される析出物は、主に被加工物に存在する化学元素の水和物及び酸化物から成る。析出物の形成と両極性電解加工下におけるその除去のメカニズムは以下のとおりである。例えば、Fe、Ni、Al、Ti、Cr等の金属は、異なる種類の金属の電解加工下において塩の水溶液中でイオン化される。これらのイオン化された金属は、電解液の流れにより陰極の近傍に運ばれ、例えば、Fe(OH)、Cr(OH)、Ni(OH)、Al(OH)、FeOH(NO、Fe(OH)NO等の酸化物、水酸化物及び塩を形成する。これらの組成物は更に、[mFe(OH)nFe3+(n−x)OHz+のようなプラスに帯電したコロイドの形成につながる。基礎となる化学反応は当業者にとって基礎的知識である。これらのコロイドが陰極表面に達すると、陰極析出物の形でそこに堆積する。陰極析出物が形成される物理的過程は、主にプラスに帯電した粒子の電気泳動による移動とそれらの陰極表面への吸着である。両極性モードでは、逆極性の電圧パルスが間隙に印加されると、陰極表面で陽極処理が発生する。この処理は、
2HO−4e→O+4H
という反応による、激しい酸素形成を特徴とする。この酸素形成により、まず析出物層の機械的破壊により、陰極表面から析出物が除去される。次に、ペーハー値が約1〜2で、陰極の近傍に酸が形成される。このように形成された酸の影響の下、陰極表面で数種類の化学反応が起こり、更に析出物が除去される。このように、形成された酸層における析出物の化学的溶解を伴う酸素形成の機械的影響の結果、陰極の前面はクリーニングされる。
陰極析出物の化学及び相組成は被加工物(陽極)の材料により定まり、電極(陰極)の材料とは異なることが可能である。従って、元素組成の異なる析出物が陰極表面に発生した場合、陰極の特性は変化する。陰極の適切な特性を動作パラメータとして選択することにより、析出物の生成を検出することができる。これにより、電極前面上への析出物の形成の程度に係る情報を得ることが可能になる。従って、動作パラメータをオンラインで計測し、その計測値を陰極の清浄な表面に対応する基準値と比較することにより、陰極析出物の程度に係る量的情報が得られる。本発明による方法において、この情報は、動作パラメータの第1の値と第2の値の間にずれが発生した場合、逆極性の電圧パルスを印加することにより、正確に制御されて陰極析出物を除去するために用いられる。逆極性のパルスの振幅、パルスの上り勾配(upslope)及び幅は、間隙の所与の値について陰極前面の近傍で激しい酸の形成が起こり、その酸の領域は析出物を溶解し電解液中に溶解した析出物を維持するのに十分な厚さとなるように選択される。そのような動作条件の一例は、パルス上り勾配2μm以下、結果として生じる間隙における電流密度値少なくとも1000A/cm2、パルス幅5〜20μsの範囲で達成される。
本発明による方法の一実施例は、動作パラメータの第1の値と第2の値の計算されたずれが予め定められた第3の値よりも大きい場合、各連続する単極性加工用電圧パルスの後に逆極性の電圧パルスを複数回繰返すことを特徴とする。電解処理の効率の観点からは、陰極析出物の除去に対する作用が始まる閾値を定めることが好ましい。この閾値の量は、動作パラメータの第3の値として定められる。この閾値を超えたことが検知された場合、システムは異なるモードに切り替わり、単極性の加工用パルスは複数回繰返される逆極性のパルスと交互にされる。この繰返し回数は、動作パラメータの第3の値に依存する経験的に定まる値に従って予め設定することができる。動作パラメータの値が所定のカットオフ値に達したことが検知された場合、逆極性の電圧パルスの印加を中断することもできる。
本発明による方法の他の実施例は、複数回の繰返しの印加の後、前記計算されたずれが前記第3の値よりも依然として大きい場合、前記逆極性の電圧パルスのパルス幅を所定の増加分だけ増加することを特徴とする。この技法は、陰極析出物の除去効率は、一方で間隙値や電解液の流れのような電解加工の動作条件、他方で逆極性の印加電圧パルスの振幅及び幅に共に依存する積分効果であるという洞察に基づく。
本発明による方法の更に他の実施例は、電極の前面の電極電位の値を動作パラメータとして選択することを特徴とする。この技法は、陰極析出物の化学及び相組成は被加工物(陽極)の材料により定まり、電極(陰極)の材料とは異なることが可能であるという洞察に基づく。従って、元素組成の異なる析出物が陰極表面に発生した場合、陰極の特性は変化する。これにより、電極前面上への析出物の形成に係る情報を得ることが可能になる。電解加工に先立ち、又は、第1の数の加工用パルスの間に陰極電位を計測することにより、析出物のない表面に対応する陰極電位の値が定まる。上述の過程により陰極表面に析出物が形成されるにつれ、陰極電位の絶対値は変化する。陰極電位を定期的に計測することにより、生成された析出物の量を求めることができる。計測は、加工用パルス間の合間に行うことが好ましい。陰極電位の初期値と実際の計測値との間に所定の許容ずれを設定することも可能である。これにより、陰極前面の幾何学形状の許容範囲が定まる。計算されたずれが予め設定された許容ずれよりも大きい場合、逆極性のパルスが印加される。詳細については図面を参照して更に説明する。
本発明の方法による更に他の実施例は、単極性加工用電圧パルス間隔に対応する領域において、電極電位の曲線下の面積を得て、前記動作パラメータとして選択することを特徴とする。この動作パラメータの選択は、電解液の流れが速い、電解液路が小さい、又は間隙値が大きい電解加工状態にとって好ましい。これらの状態においては、動作条件は陰極析出物の大量生成に好適ではなく、結果的に陰極電位の値の変動は少ない。電極電位の曲線を分析することにより陰極析出物の形成を検出することはより高感度である。更なる詳細については図面を参照して説明する。
本発明の方法による更に他の実施例は、陰極電位パルスのフーリエ変換の1次高調波の絶対値を前記動作パラメータとして選択することを特徴とする。この技法は、フーリエ変換の1次高調波の絶対値は、電極表面の陰極析出物の高さを直接計測するものであるという洞察に基づく。更に、加工用極性のパルス間の非常に短い間隔について、フーリエ変換の係数は、陰極電位の絶対値よりも陰極析出物に対して敏感であることがわかっている。更にまた、フーリエ関数の1次高調波の実際値を監視し、それを電極の磨耗を回避するためのシステム制御パラメータとして用いることができる。この技法は、陰極析出物が生成された場合、1次高調波の値は正符号を有するという洞察に基づく。逆極性パルスの印加の結果、電極表面が溶解している場合、フーリエ変換の1次高調波の符号は「正」から「負」に変化する。従って、1次高調波の絶対値及び/又はその符号を監視することにより、電極の磨耗を引き起こすことなく電極表面から陰極析出物を除去することができる。
本発明の方法による更に他の実施例は、単極性加工用電圧パルス間隔に対応する一領域における単極性加工用電圧パルス間の短い間隔について、電極電位の曲線の勾配を得て、前記動作パラメータとして選択することを特徴とする。陰極電位の値は高周波電解加工に対する加工用パルス間で安定しないことがわかっている。従って、電極電位曲線の推移の量的特性を用いることが好ましい。この量的特性は曲線の勾配であり、
Figure 0004194849
によって与えられる。ここで、φは加工用電圧が切られた後の時間区間iにおける電極電位の値である。
曲線の勾配を決定するため電極電位の対応値を計測するための等間隔のサンプル時間を選択することにより、プロセス制御は更に簡単になる。
本発明による方法により、電極の幾何学形状は本質的に変化せず保たれるという事実により、電解加工の複写精度は改善される。このように間隙抵抗の減少により、プロセス効率を約20%上昇させることが可能となり、被加工物の得られる表面品質も一段向上する。
本発明のこれら及び他の特徴を、図面を参照し更に説明する。
図1は、電極3を用いて導電性被加工物2を電解加工する装置1の概略図を示す。装置1は、被加工物2を置くための基台6、電極3を置くためのホルダ7、及びホルダ7及び基台6をお互いに対して移動するためのアクチュエータ8を含む。基台6及びアクチュエータ8は、電極3と被加工物2との間の作業間隔を高精度に設定可能にする強固な構造を有するシャーシ9に設置される。この装置は更に、電極3と被加工物2との間の作業間隔の結果として形成される間隙4が電解液5で充填されるように、電解液5を充填したタンク10を含む。この場合、電解液は水中に溶解したNaNOからなる。これに代わり、例えば、NaClやNaNOと酸を組み合わせたものなど、他の電解液を使用することもできる。電解液5は、図示しない装置によりポンプで汲み出されて間隙4を流れる。この装置1により、電源装置40から電極3及び被加工物2を介し間隙4中の電解液5を通り加工用電圧が通じ、被加工物2を加工することができる。電源装置40は、電圧パルス生成器41及び制御可能スイッチ43を含む。印加加工用電圧の極性が正しい場合、電極と被加工物との間が少し離れた位置において、被加工物2の材料はその表面から除去され、電解液5中に溶解する。このようにして得られる空洞の形状は、それに対向する電極の形状により決まる。この装置1は、逆極性U2の電圧パルス源21が組み込まれている第2の電源装置20を更に含む。第2の電源装置は更に、プロセス制御装置30により操作される制御可能スイッチ23を含む。加工用パルスU1が逆極性パルスU2と交互になることが検知された場合、制御可能スイッチ23及び43のうちいずれか一方を操作し、間隙(4)に対して適切な極性の電圧パルスを供給する。第1及び第2の電源装置を一体化して構成した単一の電源であり、異なる極性の電圧パルスを交互に供給するようにプロセス制御手段30によりプログラム可能である電源を用いることもできる。
プロセス制御手段30は、加工用電圧パルスU1の印加に先立ち、又は、最初の加工用電圧パルスが印加される間に、動作パラメータの第1の値、例えば、電極電位の値を決定する。電極電位の値は加工用パルス間において計測することが好ましい。陰極析出物の大部分は、単極性加工用電圧パルスU1による処理の最初の1〜5分間に発生することがわかっている。先に説明したように、陰極析出物の発生により電極電位の値は変動する。プロセス制御手段30は、動作状態における電極電位を計測する。この値を動作パラメータの第2の値と呼ぶ。電極電位の第1の値と電極電位の第2の値とのずれに基づき、制御信号が生成され、制御可能スイッチ23及び43を動かし、異なる極性のパルスのどちらか一方を印加する。その結果、陽極処理(anode processing)が陰極で開始され、陰極の前面から生成された析出物を除去する。
図2は、清浄な(clean)鋼(1)、析出物のある鋼(2)、析出物のある真鍮(3)、清浄な真鍮(4)の各材料に対する陰極電位及び銀・クロム電極の基準電極電位についての特性曲線を示す。図2からわかるように、対応する電極電位の値は、陰極析出物の存在を判定する信頼性の高い手段となる。加工用パルスの終了後、電極電位の値は対応する安定した値で飽和状態に達するが、これは間隙における平衡に相当する。この安定値は計測に用いられる。しかし、動作状態においては、高周波電解加工のように、加工用パルス間隔は電極電位の値が飽和値に達するには十分ではない。従って、電極電位を表す曲線の勾配を動作パラメータとして用いることが好ましい。これについては、図3を参照して更に説明する。
図3は、電極電位の値を時間の関数として概略的に示す。線aは、加工用電圧パルスU1に対応する加工用電圧Uが変動する様子を一例として表す。線bは、加工用電圧が切られた後の電極電位が変動する様子を一例として示す。網掛け線は、加工用電圧が切られ、電極電位が線bに従って更に変動している時間区間(time moment)を表す。線bの勾配は、電極電位φの計測値から導出される。図3に概略的に示すように、加工用パルス1に対応する電極電位の変化は、加工用パルスnに対応するそれとは異なる。電極電位に対する勾配間の相違は、生成された陰極析出物の程度を示す。加工用電圧を切ったほぼ直後の時間区間における電極電位の絶対値に若干変化が生じるという状態については、曲線bの下の面積を動作パラメータとして選択することが好ましい。曲線の下の面積は、曲線自体をデジタル化することにより決定することができる。又は、その電荷が曲線下の面積の値に対応するキャパシタンスに亘る電圧を積分することにより、アナログ的に計測することができる。
図4は、生成された陰極析出物を除去するために間隙に亘り逆極性の電圧を印加する形態として可能なものを示す。aで与えられるパルス列は、単極モードの基準加工用パルス列を示す。本発明の方法によれば、例えば電極電位の計測は、加工用パルス間の合間に行われ、計測値はプロセス制御装置内において、陰極の清浄な表面に対応する電極電位の基準値と比較される。陰極析出物の発生が検知された場合、プロセス制御装置は逆極性のパルスに対する電源装置の制御可能スイッチを動作させる。その結果生じるパルス列の一例を曲線bとして示す。そこでは、逆極性のパルスが各単極性加工用電圧パルスの後で印加される。
代替案を図4のcに示す。そこでは、各連続する単極性加工用電圧パルスの後に逆極性の電圧パルスが複数回繰返される。使用される繰返し回数は、所与の動作条件に対する経験的に確立された最適値に基づき、予め決定することができる。この技法の効果が最適となるのは、この印加の繰返しを、動作パラメータの第1の値と第2の値の間のずれが、例えば複写精度の許容差に対して特徴的な値である予め設定される第3の値を超えたときに、初めて行う場合である。更に、動作パラメータの値が常に計測され、動作パラメータの値が予め設定されたカットオフ値を下回ったと確認された場合、その繰返しを中断することも可能である。そのような形態例を図4にパルス列dで示す。
図5は、プロセス制御手段30の概略機能ブロック構成を示す。パルス化電源生成器41は、間隙4に印加される単極性加工用電圧パルスを生成する。単極性加工用パルスの振幅及び幅は、パルス制御装置36により制御される。加工用パルスに先立ち、陰極電位の値がプローブ33により計測される。この値は動作パラメータの第1の値を構成し、更に、演算装置34のメモリ部に記憶される。加工用パルス間の合間に、プローブ33は電極電位の計測を行う。その計測値のそれぞれが動作状態パラメータの第2の値となる。計測値は演算装置34に送出され、第1の値と第2の値の間のずれが実測される。計算されたずれがゼロでない場合、演算装置34はパルス制御装置36に対して制御信号を生成する。そのような制御信号を受け取ると、パルス制御装置は両電源装置41,21の制御可能スイッチのいずれかを動作させる。結果として生じるパルス列は、図4の曲線bに対応する。プロセス制御手段30は、プローブ33を制御するサンプル時間生成器37を更に含む。陰極析出物の生成が緩やかである適用例においては、各加工用パルス後に動作パラメータを計測する必要なない。
極性の異なる電圧パルスが、動作パラメータの第1の値及び第2の値の間のずれ毎にではなく、選択的に印加されるパルス列をデザインすることも可能である。検知され得るが、軽度の(mild)陰極析出物については、結果として得られる電解加工精度が許容範囲内に収まることが考えられる。この場合、陰極析出物の程度が予め設定した許容レベルを超えた場合にのみ、陰極表面のクリーニングを行えばよい。動作パラメータの対応する第3の値は経験的に定めることができ、また、動作パラメータの第1の値とともに演算手段34のメモリ装置に格納することができる。演算装置34が、プローブ33により与えられる動作パラメータの第2の値と第1の値との間の計算されたずれが第3の値を超えたことを検知した場合、パルス制御装置36に対して制御信号が送出される。この場合、間隙に対するパルスの印加が複数回繰返される。この動作モードの一例は、図4に曲線cで示される。予め設定された繰返しの回数は、演算手段34のメモリ装置に記憶される。パルスの繰返しの終了後、計算されたずれが依然として第3の値を超えていることがわかると、演算装置34は、逆極性の電圧パルスのパルス幅を増加分(increment)だけ増加するため、パルス制御装置36に制御信号を送出する。増加分の値は動作条件により定まり、演算手段34のメモリ装置内で参照用テーブルに記憶されている。5ミリ秒の加工用パルスについて、逆極性の電圧パルスに対する対応パルス増加分は約1ミリ秒であり、逆極性の電圧パルスの初期幅は約2ミリ秒である。上記所与のパルス幅は、下記動作条件において好ましい。15%NaNO3、単極性加工用パルスの振幅8V、間隙値20μm。
加工用パルスと逆極性のパルスを制御可能に交互にすることができることにより、陰極の磨耗を招くことなく陰極析出物を除去することができる。動作パラメータの実際値の初期値からのずれは、陰極析出物の程度の尺度となる。オンラインで動作パラメータの値を調べることにより、電解加工の精度を最適化するため、上述のような自動プロセス制御を構築することができる。本発明の方法を用いることにより、結果として生じる複写精度の狂いが約20μmで、対応する表面粗さが0.2μmとなることがわかった。
電解加工装置の概略図である。 異なる金属に対する陰極電位に対する特性曲線を示す図である。 電極電位の値を時間の関数として概略的に示す図である。 間隙に亘り逆極性の電圧を印加する形態として可能なものを示す図である。 プロセス制御手段の概略機能ブロック構成を示す図である。

Claims (11)

  1. 電解液中の導電性被加工物を、該被加工物と導電性電極との間に両極性電気パルスを印加することにより電解加工する方法であり、一又は複数の単極性の加工用極性の電圧パルスとそれとは逆の極性の電圧パルスとが交互になり、前記被加工物と前記電極との間には電解液が充填された間隙が維持される、ところの方法であって:
    前記電極の前面の清浄度に依存する動作パラメータの第1の値の計測を行うステップであり、前記第1の値は電極の清浄な前面に対応する、ところのステップ;
    少なくとも一の単極性加工用電圧パルスが印加された後に、単極性加工用電圧パルスの間に前記動作パラメータの第2の値の計測を行うステップ;
    前記動作パラメータの第1の値と第2の値とのずれの計算を行うステップ;及び
    計算されたずれがゼロでないときの後のみに、少なくとも一の逆極性の電圧パルスを印加するステップ;
    から構成されることを特徴とする方法。
  2. 前記動作パラメータの第1の値と第2の値の計算されたずれが予め定められた第3の値よりも大きい場合、各連続する単極性加工用電圧パルスの後に逆極性の電圧パルスを複数回繰返すことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記複数回の繰返しの印加の後、前記計算されたずれが前記第3の値よりも依然として大きい場合、前記逆極性の電圧パルスのパルス幅を所定の増加分だけ増加することを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 前記電極の前面の電極電位の値を前記動作パラメータとして選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 単極性加工用電圧パルス間隔に対応する領域において、電極電位の曲線下の面積を得て、前記動作パラメータとして選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  6. 陰極電位のフーリエ変換の1次高調波の絶対値を前記動作パラメータとして選択することを特徴とする上記請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  7. 単極性加工用電圧パルス間隔に対応する一領域における単極性加工用電圧パルス間の短い間隔について、電極電位の曲線の勾配を得て、前記動作パラメータとして選択することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記勾配は、同一の時間間隔について計測された電極電位間の差に基づき得られることを特徴とする請求項7記載の方法。
  9. 電解液中の導電性被加工物を、前記被加工物と導電性電極との間に両極性電気パルスを印加することにより電解加工する装置であり、一又は複数の単極性の加工用極性の電圧パルスとそれとは逆の極性の電圧パルスとが交互になり、前記被加工物と前記電極との間には電解液が充填された間隙が維持される、ところの装置であって:
    電極;
    前記電極と前記被加工物との間に間隙を維持するような空間的関係に前記電極と前記被加工物とを位置付ける手段;
    前記間隙に電解液を供給する手段;
    前記電極及び前記被加工物に接続可能であり前記被加工物と前記電極とに加工用極性U1の電圧パルスを供給する第1の電源;
    前記電極及び前記被加工物に接続可能であり前記被加工物と前記電極とに逆極性U2の電圧パルスを供給する第2の電源;
    前記電極の前面の清浄度に依存する動作パラメータの測定を行い、該測定に基づいて制御信号を発生する手段; 及び
    前記電極の清浄な前面に対応する前記動作パラメータの第1の値と、少なくとも一の単極性加工用電圧パルスが印加された後に、単極性加工用電圧パルスの間に測定された前記動作パラメータの第2の値とのずれを計算し、該計算されたずれがゼロでないときの後のみに、前記制御信号に基づき前記間隙に対し少なくとも一の逆極性のU2電圧パルスを印加するプロセス制御手段;
    から構成されることを特徴とする装置。
  10. 前記制御信号は、前記ずれと前記動作パラメータの予め設定された第3の値とを比較し生成されることを特徴とする請求項9記載の装置。
  11. 前記プロセス制御手段は、電源制御手段及び前記動作パラメータの第1の値及び第2の値の間のずれを計算する演算手段を含むことを特徴とする請求項9又は10記載の装置。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003099498A1 (en) * 2002-05-23 2003-12-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. A method and an arrangement to determine a running value of the gap during the electrochemical machining
DE102006043820A1 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks und Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle mittels einer solchen Vorrichtung
US20080099343A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Thomas William Brew Electrochemical machining method and apparatus
DE102008012596B4 (de) * 2008-03-05 2013-06-06 Maschinenfabrik Köppern GmbH & Co KG Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Bearbeitung von metallischen Werkstücken
RU2465993C2 (ru) * 2011-01-31 2012-11-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ WC-Co СПЛАВОВ
CN103302368B (zh) * 2013-06-19 2015-02-18 清华大学 三电极高频超短脉冲微细电解加工电源及其电解加工方法
DE102013222083B4 (de) 2013-10-30 2015-10-29 MTU Aero Engines AG Identifizierung und Regelung des Anlaufverhaltens bei einer elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken
JP6195030B2 (ja) * 2015-02-27 2017-09-13 国立大学法人 東京大学 電解加工装置及び電解加工方法
JP6797409B2 (ja) * 2017-01-12 2020-12-09 国立大学法人大阪大学 触媒表面基準エッチング方法及びその装置
FR3099935B1 (fr) * 2019-08-12 2021-09-10 Safran Aircraft Engines Procédé de revêtement d’une pièce de turbomachine
CN111151831B (zh) * 2020-01-08 2020-11-03 南方科技大学 双极性电解放电加工工件的方法及实施装置
CN114472235A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 江西瑞林装备有限公司 电解阴极结粒清除装置以及阴极的结粒清除方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3616346A (en) * 1967-03-20 1971-10-26 Inoue K Ion-control method for electrochemical machining
US4035251A (en) * 1968-08-21 1977-07-12 Reynolds Metals Company Method and apparatus for reduction cell control
JPS6274527A (ja) * 1985-09-27 1987-04-06 Mitsubishi Electric Corp 放電加工方法及びその装置
KR910018111A (ko) * 1990-04-26 1991-11-30 시기 모리야 전해가공방법 및 전해가공장치
JP2547886B2 (ja) * 1990-05-09 1996-10-23 隆久 増沢 パルス電流による電解加工法及びその装置
EP0491958B1 (en) * 1990-07-13 1995-10-04 Sodick Co., Ltd. Method and apparatus for generating pulses
UA29511C2 (en) 1995-07-18 2000-11-15 Koninkl Philips Electronics Nv Method and device for electrochemical working by bipolar pulses and power source used in the method

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