CN100556599C - 电腐蚀加工装置 - Google Patents

Abstract

电腐蚀加工装置包括：用于放电激发的第一电压/电流源(U1)，它连接到形成加工间隙(G)各电极的工具电极(F)和工件电极(P)；和可以通过两个开关(SW1，SW2)断开的第二电压/电流源(U1)。电容元件(C1，C5)与把第一电源连接到加工间隙(G)各电极的线路(10、11)串联。另外，这些电极可以通过与可调DC源(Sm)串联的自感线圈(Lm)连接。由于这些特征，腐蚀放电的能量可以明显减小，以便获得高质量的超精细表面抛光过程，而同时精确地控制加工间隙两端的平均电压。

Description

电腐蚀加工装置

本发明涉及放电加工装置，它包括：形成加工间隙的工具电极和工件电极；至少一个电压/电流源，该电压/电流源由电路连接到工件电极和工件电极，并配置成产生电脉冲和在工具电极和工件电极之间产生放电激发。

具体而言，所用的工具电极可以是张紧在两个导轨之间的导线。此后主要关心的是通过使用导线电极的放电加工来进行超精细的表面抛光，使得可以获得最精细的表面状态。

为了通过利用导线的放电加工来切割工件，通常要进行几轮工序；首先，粗切割工序为导线打开通道，所获得的表面状态非常粗糙；另外，所获得的工件尺寸有意放宽，以便可以进行随后的几轮工序，用于精细抛光和超精细抛光，以便接近最后的尺寸，并产生更光滑的表面状态。

大部分放电加工机床都包括两个电压/电流发生器；一个用来促进放电的激发；另一个具有较高功率，为大部分腐蚀放电提供能量。在超精细抛光方式下，希望减小放电加工所获得的表面粗糙度，从而减少腐蚀放电的能量。因此，一般只用”放电激发”发生器，而用来将高功率发生器连接到加工区域的继电器保持断开。

这里，遇到的问题与把所述发生器连接到工件和导线电极的电流线路有关。这些线路一般是同轴电缆，其基本特性是具有低电感，允许粗切割发生器产生数量级达1000安培/毫秒的边沿非常陡峭的脉冲。但是，在表面抛光方式(regime)过程中，线路的这种低电感不再具有明显的优点。更糟糕的是，同轴电缆包括高的分布电容，它构成一些与表面抛光方式不相容的能量储存器。

本专业技术人员已知，放电激发发生器把一个高得足以激发放电的电压加到加工间隙上，但不能提供高电流，而只要放电已经激发，粗切割发生器便起大电流源的作用。例如，放电激发发生器在一个不确定的时间内施加80至240V电压，直至出现所谓的雪崩现象为止。在超精细抛光方式下，放电的总能量不仅取决于放电激发发生器所提供的电流脉冲(尽管低)，而且首先取决于与连接到间隙的两端的分布电容(激发电压加到该电容的两端)所包含的能量总和，在电弧冲击的一瞬间所述电容将其能量泄放到离子化的通道中。

超精细表面抛光加工的主要问题在于使杂散电容局部化(这可以使它们的能量在电弧冲击时释放在所述间隙的两端)，然后阻断或减弱这种能量。专利申请EP 1 193 016 A2示出了某些典型的情景。特别是，在所述文件的图1中，对于每一个所示的杂散电容，可以发现一个穿过所述间隙的电流回路，可以在所考虑的电容的能量冲击时通过该电流回路把所述考虑的电容的能量转换为腐蚀放电。通过断开设置在粗切割发生器和间隙之间的开关，阻断了多个杂散电容对加工过程的影响。粗切割发生器连同其同轴电缆被断开。只有作为放电激发发生器的第二表面抛光发生器连接到间隙，以便把附于所有线路上的分布的杂散电容减到最小。通过在要加工的工件及其夹具之间插入绝缘板，形成一个电容器，其电容量减弱了导线电极以及所述导线的整个导出和移动系统的相对于地的杂散电容的影响。只有导线和工件之间的电容，包括间隙本身的电容既不能减弱，也不能阻断。诸如EP 1 193 016 A2中描述的，无论附在表面抛光发生器和间隙之间的线路上的分布杂散电容还是附在表面抛光发生器上的电容，在这个问题上的表现都不明显，在这里假定可以忽略不计。

不幸的是，最后发现这些电容不能被认为是无关紧要的。本发明旨在克服这些缺点，并创造一种加工装置，它使得可以实现一种能量非常低的高质量和高可靠性的精细或超精细表面抛光过程。根据本发明的这个方面，所述加工装置的特征是，它包括至少一个电容元件，该电容元件最好紧靠所述工具电极的触点中的至少其中一个，并串联在电源和工具电极电极之间，并且其特征在于，它防止将来自电源的电脉冲的DC分量加到到加工间隙两端，并使来自电源的可变电流分量可以流动，这减小了所述电路相对于加工间隙的总电容。

由于这些特征，可能非常有效地但简单地减小腐蚀放电的能量。这样，便获得质量非常高的精细和超精细表面抛光过程。另外，所述装置的生产成本不高，而其结构不是非常复杂。

所述加工装置最好包括：第一电容元件，它串联在第一电源的第一电极和工具电极之间；和第二电容元件，它串联在第一电源的第二电极和工件电极之间。

因此，放电能量的减小特别明显。

按照推荐的实施例，所述电容元件设置成尽可能靠近加工间隙的一个电极，最好设置在所述工具电极的至少一个触点附近。

这些特征允许甚至进一步减小腐蚀放电的能量，以便实现优异的超精细表面抛光过程。

工具电极最好是导线，而电容元件由导线的引导件形成，所述导线的引导件与所述导线接触的一部分由绝缘材料制成，而所述导线的引导件的另一部分由导电材料制成。

因而，可以获得特别有效并靠近电极导线的电容元件，它保证腐蚀放电具有非常低的能量电平。

第一电源最好包括短路装置，用于产生具有陡峭的电压前沿斜率的电脉冲。

可以这样配置所述第一电源，以便产生频率在0.1至10MHz范围内的电脉冲，电压振幅在60至300V范围内，正或负电压前沿斜率在0.2至5V/ns的范围内。

这些特征保证腐蚀放电的有效激发，尽管存在至少一个串联在所述电路内的电容元件。

按照推荐的实施例，能量减小装置包括以电流方式连接到加工间隙的两个电极的自感元件。

由于这些特征，在间隙两端测量的平均电压可以维持为零。因而，可以避免对所述过程有害的电解现象。

最好这样选择所述自感元件的电感值，使得所述电路谐振频率低于第一电源的电脉冲频率。

按照特别有利的实施例，能量减小装置包括与加工间隙的两电极之间的自感元件串联的可调DC电压源。

所述电压源允许把在所述间隙两端测量的平均电压调整到给定值。因而使锯开的工件的受控的电解沉淀和着色处理成为可能。

另外，可以进一步改善超精细抛光过程的质量。

从此后参照附图对本发明的更详细的描述中，可以懂得本发明的其他优点。这些附图简要地并以举例方式表示实施例及其变型。

图1示出第一实施例的电路图。

图2a至2f示出图1的电路随着所述电路图的电容逐渐合并而逐渐简化。

图2g至2h是图1中电路图变型的部分电路图。

图3a和3b是作为放电激发发生器的第一发生器的输出端的电流和电压的示意图。

图4a、4b和4c示出加工间隙G处的瞬时电压、电流和平均电压的曲线图。

图5示出第二推荐的实施例的电路图。

图6示出所述第二实施例的变型的部分电路图。

图7a和7b示出第二实施例的加工间隙两端的瞬时电压和平均电压的曲线图。

图8a、8b和8c示出第二实施例的加工间隙两端的瞬时电压、电流和平均电压的曲线图。

图1中示出的加工装置的第一实施例包括集成在第一加工发生器G1中的第一电压/电流源U1，所述第一发生器G1由电路E通过第一线路10连接到工具电极F并通过第二线路11连接到工件电极P。

集成在第二加工发生器G2内的第二电源通过第三线路12连接到工具电极F并通过第四线路13连接到工件电极P。

第一发生器G1设计成引起工具电极F和工件电极P之间放电的激发，并提供比第二发生器G2低的功率，G2递送大部分腐蚀放电的功率并维持所述腐蚀放电。

当需要进行精细或超精细表面抛光过程时，设置在线路12和13上的两个开关SW1和SW2使第二发生器G2能够与工具电极F及工件电极P断开。

这里，工具电极是一根导线F，从馈线卷轴(未示出)被导出并被回收到回收装置(未示出，但本身是已知的)中。在加工区域15内，在导线电极和工件电极之间存在加工间隔或间隙G，在间隙G两端激发腐蚀放电。由于第一和第二触点W1和W2的缘故，导线F与线路10和11进行电流接触。

元件L1和L2代表两根线路10和11的自感.

工件电极P通过绝缘元件J，例如，用塑料制成的支持板固定在夹具T上。导线F和夹具T可以彼此相对移动，以便按照给定的几何配置通过放电加工切割出工件P。

按照本发明，加工装置包括能量减少装置RE，后者设计成减小用于精细加工的腐蚀放电的能量。

装置RE包括连接在第一发生器G1和加工间隙G之间的至少一个电容元件C1，它阻止将来自第一发生器G1的电脉冲的DC分量加到加工间隙G上，并允许来自第一发生器G1的交变电流分量横跨加工间隙流动。于是，电路E对于间隙G的总电容量大大减小。

在所述第一实施例中，所述电容元件由设置在第一线路10内的电容C1形成，其数值可高达0.1μF，但一般在0.1nF至1nF的范围内。当要求增大腐蚀放电的能量时，开关SW3允许将电容C1短路。

可以在第二线路12中设置数值低的、第二电容C5形式的另一个电容元件，以便进一步减小腐蚀放电的能量。可以用开关SW4将第二电容C5短路。其数值最好在0.1nF至1nF的范围内。

这样，加工装置呈现以下杂散电容：

-与第二加工发生器G2以及线路12和13相关的杂散电容，用C G2表示，当两个开关SW1和SW2断开时，这些电容C G2与间隙G断开；

-C2，它是第一线路10相对于地Te的杂散电容；

-C3，它是线路10和11之间的杂散电容；

-C4，它是第二线路11相对于地Te的杂散电容；

-C6，它是第一发生器G1的内部杂散电容；

-C7，它是第一电源U1的第一电极P1相对于地Te的杂散电容；

-C8，它是第一电源U1的第二电极P2相对于地Te的杂散电容；

-CW1，它是第一触点W1附近的区域相对于地的杂散电容；

-CW2，它是第二触点W2附近的区域相对于地的杂散电容；

-Cj，它是工件电极P和夹具T之间的电容；

-Cf，它是导线和地之间的杂散电容；以及

-Cg，它是工具电极F和工件电极P之间的间隙G的电容。

在图1中，串联在发生器G1的两条线路之一之中的低数值电容器C1是减弱杂散电容C3和C6对加工过程的影响的简单装置。在C3中积累的电荷通过沿路径C3、C1、L1、W1和W2、E、P、L2、SW4、C3参与加工过程。等效电容为：

C1*C3/(C1+C3)＜C1。同样的推理可以应用于杂散电容C6。

杂散电容CW1+CW2+Cf+C2+C7的电荷可能加在一起并参与腐蚀放电，但被电容Cj减弱。这里必须指出，Cj和绝缘板J形成一个最简单的装置，该装置尤其可以限制Cf的影响，Cf是附在导线和整个导出和回收系统上的杂散电容。在将用旧的导线直接存储在加工斗内的某些机器中，Cf可以达到高值。

若开关SW4导通，则杂散电容C8+C4+Cj把它们的电荷加在一起，这些电荷可以通过找到经由等效为CW1+CW2+Cf+C2+C7的电容到达地Te的通路而穿越所述间隙。串联在发生器G1的另一条线路11中的低值电容C5被设计成减弱后一个放电能量，且这一点在下文中得到了更详细地描述。图1表示电容C5被开关SW4短路，因而在所述示例中不起作用。

不能通过在所述放电电路中设置任何类型的电容来减弱分布在加工间隙中的电容Cg的影响，因为这些电容的电荷可以通过上述可能的最短路径穿越所述间隙。能够影响这些分布电容数值的唯一已知手段是使用不同的介电液，例如，用油代替水，或者改变气隙或加工间隙的几何形状。

图2a、2b、2c、2d、2e和2f将说明，相对于加工间隙G，图1中的每一个电容如何与其他电容组合在一起。

图2a是图1的第一次简化，其中只呈现加工间隙和能够参与加工过程的各组电容以及它们相对于地的连接。

图2b把与地的连接引导到单一点Te上，并使得人们能看出电容Cj、C1和C5各自所起的作用，这些电容被用来减弱所有分布的杂散电容的能量。

图2c示出了变量的简单变换。

A＝C1

B＝CW1+CW2+Cf

C＝C2+C7

D＝C3+C6

E＝C4+C8

F＝Cj

G＝C5

图2d示出了利用下列等式从电容的三角形配置向电容组ABC和电容组EFG的星形电容配置的过渡：

H＝(A*B+A*C+B*C)/C

I＝(A*B+A*C+B*C)/B

J＝(A*B+A*C+B*C)/A

K＝(E*F+E*G+F*G)/G

L＝(E*F+E*G+F*G)/F

M＝(E*F+E*G+F*G)/E

按照图2e，可以看出：

1/N＝(1/H)+(1/M)

1/O＝(1/I)+(1/D)+(1/L)

1/P＝(1/J)+(1/K)

而且，按照图2f，全部加工装置的总等效电容Ceq可以用以下方程式计算

Ceq＝Cg+(O*N+P*N)/(N+O+P)

电容C1和C5完善了电容Cj对杂散电容能量的减弱作用。为了估计C1、C5和Cj各自的作用，下面将考虑必须考虑的不同杂散电容的一般数值。在所述估算过程中不考虑线路10和11的约为500nH的自感L1和L2，所述估算过程采用以下数值：

C1或C5：0.5nF

Cj：0.1至10nF，取决于要加工的工件尺寸

C2+C7：5nF

C4+C8：5nF

C3+C6：100nF

CW1+CW2+Cf：从1至5nF

Cg：0.5nF

电路的应用变型	C1	C5	Cj	Ceq(图2f)
					1.	0.5nF	0.5nF	10nF	4.10nF
2.	0.5nF	短路	10nF	4.98nF
					3	0.5nF	0.5nF	短路	5.97nF

4.	0.5nF	短路	短路	6.00nF
					5.	短路	0.5nF	10nF	6.94nF
6.	短路	0.5nF	短路	15.71nF
					7.	短路	短路	10nF	106.5nF
8.	短路	短路	短路	110.5nF

所述计算是针对Cj＝10nF和CW1+CW2+Cf＝5nF的数值进行的。

将上表第7行与第8行相比，可以看出，在工件P和它的夹具T之间只引入绝缘板J并不能提供明显的改进，将上表第7行与第4行比较，后者只用电容C1便产生了明显的效果；现在，将加到加工间隙的等效电容除以18，见第4和8行。

第6行表明，只用电容C5的效果比只用C1(第4行)差；这里，将等效电容除以7。

杂散电容C3+C6的值越高，电容C1越具有决定性，正如下面从其他8个变型可以看出的，使用C3+C6＝20nF而不是上表的100nF的电路。

变型	C1	C5	Cj	Ceq(图2f)
					1a.	0.5nF	0.5nF	10nF	4.10nF
2a.	0.5nF	短路	10nF	4.91nF
					3a	0.5nF	0.5nF	短路	5.97nF
4a.	0.5nF	短路	短路	6.00nF
					5a.	短路	0.5nF	10nF	6.74nF
6a.	短路	0.5nF	短路	14.81nF
					7a.	短路	短路	10nF	26.5nF
8a.	短路	短路	短路	30.5nF

但是，第4a和7a行之间的比较证实，只用电容C1比只用电容Cj的效果更大，特别是在由于要加工的工件的尺寸的缘故而难以减小电容Cj的值的某些情况下。通过应用上面详细说明的方法，当然可以根据需要扩展所述比较计算。

在存在非常高的导线电极杂散电容Cf(例如，大于20nF)的情况下，引入与电容C1相关的电容Cj，而不是只使用C1，证明是有利的

为清楚起见，电容C1和C5，连同相关的开关SW3、SW4已经被示出在图1的中心处，并处在将第一发生器连接到加工间隙G的两条线路上。显然，若尽可能靠近加工区域15安装这两个电容C1和C5，则效果将更明显。换句话说，电容C1尽可能靠近加工触点W1、W2，而电容C5尽可能靠近要加工的工件P。

例如，电容C1可以安装在上加工头(图2g)内、CW1和W1之间，下加工头内的、处于退回位置的加工触点W2不再与导线接触。这样，保存在杂散电容CW1和CW2的能量也将因而被减弱。

若将上述原理运用到极致，通过用由绝缘材料制成的圆柱形套圈(它将起串联在从第一发生器G1至间隙G的线路中的电容的作用)代替触点W1，即可获得电容C1的最大效果。电极导线F将被引入圆柱形套圈内。图2h表示电极导线F在绝缘陶瓷圆柱体WG内，所述圆柱体上方装有锥体，以便导线进入。所述圆柱体的外面由例如铜制成的导电表面覆盖，并电流连接到发生器G1的电极之一。处于退回位置的下加工触点W2不与导线接触。在这后一个实施例中，电容C1采取圆柱体的形式，并被设置在电极导线F的周围。

电子部件制造商经常使用25℃和1MHz频率下抗电强度为20kV/mm的工业陶瓷。这些陶瓷的介电常数εr一般可达20至100。对于特殊用途，可以找到大于100的εr值并高达12,000的材料，例如，采用基于锶、钡等的钛酸盐的陶瓷，它们具有50至300V/mm范围内的抗电强度。

对于直径为0.250mm的电极导线，可以设计内径等于0.260mm，介电常数为εr＝100的陶瓷绝缘圆柱体导管。陶瓷的厚度等于0.1mm，这样一个长约50mm的圆柱形导管可以提供0.5nF的电容量，并能承受2kV的过电压。

在这种类型的电容元件中，后者设置成尽可能靠近加工间隙G的电极之一，最好靠近处于电路E和工具电极之间的触点W1或W2或在其中。这个电容元件可以由导线导管WG形成，所述导线导管WG的与导线F接触的一部分由绝缘材料制成，而连接所述电路的另一部分由导电材料制成。

总而言之，以与来自发生器G1的线路10、11串联并且尽可能靠近加工间隙G的方式引入了电容C1和(或)C5，因此，与EP 1 193 016A2所描述的在工件和它的夹具之间只引入绝缘板而且断开来自加工发生器G2的电流馈线的解决方案相比，本发明的这种配置使超精细表面抛光方式下的放电能量得以减少。

但是，在这种情况下，必须考虑串联在电路中的低值电容C1或C5导致放电激发发生器G1提供的电压的DC分量在间隙内消失这一事实。结果，这时激发放电的可能性明显降低，这导致了精细表面抛光方式下的加工效率降低。

为了消除这种不利影响，本发明建议改变放电激发发生器G1的操作。传统上，激发发生器在一段相对较长的时间内施加一个足够高的电压，直至放电的激发发生为止。但是，经验表明，在放电加工中，激发也可以通过非常快速地增大加工间隙端子两端的电场而引起。在目前的加工情况下，因为放电激发现象的随机本质，将正的或负的几V/ns的电压增大，换句话说，约0.1至5V/ns的电压增大，应用到间隙两端将以很大的可能性触发腐蚀放电。

为按照本发明利用电压快速上升所触发的所述放电激发现象，发生器G1需要通过选择最好处于0.1至10MHz范围内的重复频率来产生陡变的(aggressive)电压/电流脉冲。例如，在图3a和3b示出的例子中取1MHz的值。

图3a是发生器G1的输出端处的电流i1随时间(ns)而变的示意图。图3b是发生器G1的输出端处的、施加到线路的分布的杂散电容(用符号C2、C3、C4(图1)标示，在下文中称作线路电容)的电压V的示意图。

在该示例中，发生器G1能够提供振幅从60至300V的，例如200V的信号。

从图3a和3b可以看出，在信号开始时，线路电容两端的电压为0。所述信号以4A的电流阶跃开始，所述电流开始给这些线路充电。只要发生器G1输出端的电压低于200V，电流便维持在4A。当输出电压变得高于200V时，电流停止，然后重新建立，以维持200V的电压。从开始算起经过第一预定时间之后，此后400nS，线路电容通过一个欧姆电阻，在本示例中为20欧姆而短路，这导致了10A的负电流峰值的出现，该负电流峰值将使线路电容急剧地放电。所述短路装置在图1中未示出，在一个实施例中，该短路装置由利用4个来自制造商”International Rectifier”的MOSFET晶体管IREP 22N50A的桥形成。

于是，所述线路电容迅速放电，并在持续1000nS的第二预定周期之后，在下一个信号开始时再次提供+4A电流。

这里描述的电压/电流特性仅仅作为示例。当然应该明白，可以设计其他装置，这些装置允许在加工间隙的两端产生的电压的迅速上升。

从图4a、4b、4c可以看出，所述激励方式在间隙G中产生了短的、未经校准的、约100nS的放电，这是由发生器G1提供的电压/电流信号的快速跃变引起的。图4a示出了所述间隙两端的瞬时电压Ug(伏)随时间(nS)的变化。图4b是间隙G两端的电流i2。放电激发点与大于约1A和低于约-1A的电流i2的峰值在时间上重合。

由于已经把电容C1设置成与放电电路串联，因此，提供给间隙G的电流i2的平均值(图4b)为零。因而，若能够把间隙简化为简单的欧姆阻抗，则其两端的平均电压亦为零。但实际情况并非如此，从相应的以伏标定的图4c可以看出，已利用10μS的RC滤波器进行了测量。在图4c中，可以看出，由于放电激发过程的不规则性，平均电压Um发生了波动，例如，在这个特殊例子中从+2V变为-6V。

因为放电激发是随机过程，可以看出，在小于10个周期的时间内，平均电压可以在约+或-8伏范围内变化。这里可以清楚地看出另一个与发生器G1的放电电路中串联电容的存在相关的不利影响。这意味着，再也不能像在使用导线的放电加工系统中所经常实现的那样将为零的平均电压施加到间隙的两端了。

平均电压的波动可能产生本专业技术人员众所周知的电解现象。当不能把所述间隙两端的平均电压维持在接近于零的状态时，要加工的工件中某些金属或合金晶粒的完整性可能会发生变化。对于某些碳化钨变体，情况尤其如此，在电解电流的作用下，这些碳化钨可能破碎。

本发明结合图5中所示的实施例提出了一种消除如以上所述的缺点的方案。该解决方案包括连接高值电感线圈形式的、与横跨所述间隙两端的可调DC电压源Sm串联的自感元件Lm。

图5的实施例在其他特征上与图1相同。同样的部件和元件用相同的附图标记标示。

新的元件是与横跨所述间隙两端的可调DC电压源Sm(即该电压源连接到加工触点W1、W2和工件P)以及开关SW5串联的电感线圈Lm，该开关使所述电感线圈Lm和电压源Sm能与间隙断开，这使得间隙两端的平均电压Um可以自由波动。

夹具T接地，而工件P由于绝缘板J的缘故而处于浮动电位，所述绝缘板在工件和夹具之间产生了电容Cj。这个细节对本发明而言并不重要。为了在间隙两端施加恒定的平均电压Um，无论工件P是否接地，换句话说，无论绝缘板J存在与否，与电压源Sm串联的电感线圈Lm均必须以电流方式一端连接到工件P，而其另一端连接到工具电极或加工触点W1、W2。同样的说明也适用于图2h中的装置，其中电容C1以由绝缘材料制成的导管的形式设置在导线周围。若在后一种配置中与电压源Sm串联的电感线圈Lm被连接，则触点W2(在图2h中显示为退回的位置)会再次需要与电极导线F接触，但所述触点W2此时并不需要连接到线路10，而是通过元件Lm、Sm和SW5连接到工件P，如图6所示。

自感元件Lm的值必须大到使得所述电路的谐振频率：

Fo＝1/2π*(Lm*Ceq)^1/2

低于来自放电激发发生器G1的电脉冲的激励频率(一般低100倍)。

选择自感元件Lm的值，以使得发生器G1的激励频率和所述电路的频率之间的比率处于10至500的范围内，最好在50和150之间。

例如，正如上面选择的，当激励频率为1MHz，而Ceq＝5nF时，使用电感5μH能获得所述谐振频率。因此建议，在这种情况下，采用最小值为500μH、可高达10mH的自感。

电感线圈Lm的相对较高的值意味着间隙两端的平均电压不能变化得太快。若电感线圈Lm包括比所述间隙(例如，Lm＝5mH而Ceq＝5nF)的欧姆阻抗低的欧姆阻抗，则在从所述线圈Lm连接在间隙G两端的时刻起，在约30μS的延迟之后，可调DC电压源Sm  把它的电压加到间隙两端。随后，若加工状态突然改变，例如，随着放电激发频率或所述间隙的电阻发生变化，在从可调DC电压源Sm恢复电压Um(伏)的数值之前，平均电压将经历短时间(换句话说小于30μS的时间)的波动过程。

图7a和7b示出了Sm调整到-4V时的瞬时电压Ug和平均电压Um。尽管有零星的放电激发事件出现，在加工间隙两端仍维持接近-4V的平均电压。

指出以下一点是重要的：跨接在间隙两端的电压线圈Lm并不改变使腐蚀放电得以被激发的快速电压跃变。采用所述装置，通过在间隙G两端施加几伏的正的或负的平均电压，可以预想取决于电极材料的表面处理。因而通过电解可以在工件P的表面覆盖金属薄膜，并可通过着色工序对该工件进行处理。

上述解决方案特别简单。例如，可以设想，用为约10kΩ的高值电阻代替所述电感线圈。在所述间隙的电阻为0.5至2kΩ的情况下，建立一个分压器，该分压器传递间隙两端的电压Um的一部分。这种装置的缺点是，必须在其内部安装调整控制回路(换句话说，连续监视间隙两端的电压，并根据加工过程中的随机波动来控制所述电压源Sm的输出电压)。与此相反，电感线圈Lm不需要任何调整回路。

为了把该用于调整平均电压Um的装置断开，分开了开关SW5。这允许所述系统回到间隙两端的平均电压能自由波动的操作状态。

最后，不控制间隙两端的平均电压，便无法预测在哪一种极性(正或负)下产生放电。确实，若促进正极性模式下放电的激发，或者，最低限度，若能减少在负极性模式下发生冲击的放电能量，则在恒定的功率下仍可能改善表面状态。

从图8a、8b和8c可以看出，与自感元件Lm相关的可调电压源Sm(取决于应用，具体来说当不将电解视为问题时)可以大大增加放电激发(不论是正极性模式还是负极性模式)的可能性，正如中看到的。在这个特定的示例中，通过把电源Sm调整至+20伏的DC电压Um(图8c)，选择以正极性方式对间隙G进行极化。在流过所述间隙的电流i2(图8b)的示意图中，可以看到电流峰值超过+1A的正极性放电占优，这些正极性放电与图8a中可见的放电激发对应。

当关掉DC电压源Sm或者将其调整为零时，间隙P两端的平均电压Um等于零。

按照图5和6中的实施例的一个简单变型，现在可以取消DC电压源Sm。间隙G两端的平均电压Um仍将保持为常数，并由于电感线圈Lm的存在而为零，但是，再也不能像存在电压源Sm时那样，对该平均电压进行调整来进行表面处理操作、着色工序或改善表面状况。

当然，应该明白，以上描述的实施例并不构成对本发明的限定，而且，在本发明范围内，可以对这些实施例作任何希望的改变。具体地，能量减少装置RE可以只包括设置在电连接上的电容元件C1，该电连接从第一发生器G1的第一电极直至形成加工间隙G的第一电极的工具电极F。

作为另一方案，能量减少装置RE可以只包括设置在电连接上的电容元件C5，该电连接从第一发生器G1的第二电极直至形成加工间隙G的第二电极的工件电极P。

能量减少装置RE也可以配备线路10和11上的两个电容元件C1和C5。

这些电容元件C1和C5可以是任何类型的电容元件：电容；集成在触点W1和/或W2中的电容电极；形成电容元件的导线导管(例如，覆盖有诸如陶瓷的绝缘材料的金属导体，或特殊形状(如图6所示的过滤器-漏斗形)的导线导管)。

任选地，可以用诸如以电流方式连接到所述间隙的两个极(即所述工具电极和工件电极)的电感线圈Lm的自感元件来完善能量减少装置RE，以避免间隙两端的平均电压Um的波动和漂移。

另外，任选地，可以将可调DC电压源Sm与所述间隙的所述两个电极之间的电感线圈Lm串联。

第一电压/电流源U1可以是任何类型，但需要该电源容许高数值的电流上升斜率dI/dt，该电流上升斜率最好处于0.1至5V/nS的范围内。

在某些应用中可以取消设置在工件电极P及其夹具之间的绝缘元件(如绝缘板J)。

工具电极F可以由不同于导线的工具(如旋转或固定的空心或实心棒，或金属的挤压制模原模)形成。

可以将用于激发和维持腐蚀放电的两个电压/电流源U1和U2集成为单个的、允许两种不同操作模式的电压和/或电流发生器。

Claims (12)

1.一种电腐蚀加工装置，它包括：形成加工间隙(G)的工具电极(F)和工件电极(P)；至少一个电压/电流源(U1)，所述至少一个电压/电流源(U1)由电路(E)连接到所述工具电极(F)和工件电极(P)并配置成产生电脉冲以及在所述工具电极(F)和工件电极(P)之间建立放电激发，所述电腐蚀加工装置包括至少一个电容元件(C1)，所述至少一个电容元件(C1)被设置为靠近所述工具电极(F)的触点(W1、W2)中的至少其中一个，并串联在所述至少一个电压/电流源(U1)和所述工具电极之间，所述至少一个电容元件(C1)阻止将来自所述至少一个电压/电流源(U1)的电脉冲的DC分量加到所述加工间隙(G)两端，而允许来自所述至少一个电压/电流源(U1)的可变电流分量流动并且减小所述电路(E)对于所述加工间隙(G)的总电容量(Ceq)，其特征在于，所述工具电极是导线，并且所述电容元件(C1)由导线引导件(WG)形成，所述导线引导件(WG)与所述导线接触的一部分由绝缘材料制成，而所述导线引导件(WG)的另一部分由导电材料制成。

2.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于它包括第二电容元件(C5)，所述第二电容元件(C5)与所述至少一个电压/电流源(U1)的第二电极串联，并设置成靠近所述工件电极(P)。

3.如权利要求1和2中任一个所述的加工装置，其特征在于：所述工件电极(P)通过绝缘体(J)安装在夹具(T)上。

4.如权利要求2所述的加工装置，其特征在于它包括至少一个开关(SW3，SW4)，所述至少一个开关(SW3，SW4)安装在所述至少一个电容元件(C1)和/或所述第二电容元件(C5)的两端并用来短路所述至少一个电容元件(C1)和/或所述第二电容元件(C5)或使其变成被激励的。

5.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：所述至少一个电压/电流源(U1)包括短路装置，用于产生具有陡峭的电压前沿斜率的电脉冲。

6.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：所述至少一个电压/电流源(U1)被配置成产生具有处于0.1至10MHz的范围内的频率、处于60至300V范围内的电压振幅和处于0.2至5V/ns的范围内的正或负的电压上升边沿斜率的电脉冲。

7.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：它还包括自感元件(Lm)，该自感元件以电流方式连接到所述加工间隙(G)的所述工具电极(F)和工件电极(P)。

8.如权利要求7所述的加工装置，其特征在于：所述自感元件(Lm)的电感值被选择为使得所述电路的谐振频率(Fo)低于所述至少一个电压/电流源(U1)的电脉冲的频率。

9.如权利要求8所述的加工装置，其特征在于：所述电感(Lm)的值被选择为使得所述电脉冲的所述频率对所述谐振频率(Fo)的比值在10至500的范围内。

10.如权利要求9所述的加工装置，其特征在于：它还包括可调DC电压源(Sm)，且所述可调DC电压源(Sm)与所述加工间隙(G)的所述工具电极(F)和工件电极(P)之间的所述自感元件(Lm)串联。

11.如权利要求9和10中的任一个所述的加工装置，其特征在于：它还包括第二开关(SW5)，且所述第二开关(SW5)与所述加工间隙(G)的所述工具电极(F)和工件电极(P)之间的所述自感元件(Lm)串联。

12.如权利要求9所述的加工装置，其特征在于：所述电感(Lm)的值被选择为使得所述电脉冲的所述频率对所述谐振频率(Fo)的比值在50至150的范围内。

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