專利名稱：電化學(xué)加工方法、工具組件和監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電化學(xué)加工，尤其涉及在電化學(xué)加工操作過程中監(jiān)測電極間縫隙的尺寸和工件厚度。
背景技術(shù)：
電化學(xué)加工(ECM)是使用一個或多個導(dǎo)電工具電加工導(dǎo)電工件的一種常用方法。在加工過程中，相對于工件設(shè)置工具以便在它們之間形成一條縫隙。縫隙中充滿了經(jīng)過加壓的、可流動的水狀電解質(zhì)，例如硝酸鈉水溶液。在工具和工件之間形成一直流電位，借此可控制地除去導(dǎo)電工件的鍍層。這一除去鍍層的行為發(fā)生在一由帶負(fù)電荷的電極(陰極)和帶正電荷的電極(陽極)形成的電解槽內(nèi)，其中所述陰極和陽極被流動的電解液分離。通過流動的電解液可將被去鍍的材料從縫隙中除去，同時也可除去化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。所述陽極工件通常表現(xiàn)為與陰極工具相匹配的外形。
對于一給定的工具形狀，工件的尺寸精度主要由縫隙的分布來確定。所述縫隙尺寸應(yīng)當(dāng)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。過小的縫隙，例如在標(biāo)準(zhǔn)的ECM操作中小于100微米，則可能導(dǎo)致在工具和工件之間產(chǎn)生起弧或短路。而過大的縫隙會導(dǎo)致額外的縫隙變化，也降低加工率。因此監(jiān)測和控制工具和工件之間的縫隙尺寸或直接監(jiān)測工件厚度，對ECM公差控制是非常重要的。例如，在加工渦輪壓縮機(jī)葉片過程中可直接測量葉片厚度，以便能夠獲得想要得到的厚度。
缺少合適的裝置來檢測縫隙尺寸或工件厚度，可能會阻礙ECM的精度控制。由于沒有這樣的裝置，因此必須進(jìn)行多輪成本高昂的反復(fù)試驗(yàn)以獲得加工過程中產(chǎn)生的縫隙尺寸變化。在加工過程中縫隙尺寸能夠產(chǎn)生明顯變化，部分原因是由于在工具表面產(chǎn)生了熱量或氣泡而導(dǎo)致電解質(zhì)的傳導(dǎo)率產(chǎn)生變化。工具進(jìn)給率和工具定位方面的變化和不精確也導(dǎo)致縫隙尺寸和工件厚度發(fā)生了改變。因此加工過程中的縫隙檢測或工件厚度檢測對改善ECM過程控制是非常重要的。
最近，一種用于原位測量縫隙尺寸和工件厚度的方法被提出用在ECM過程控制中。在這一方法里，向ECM工具中嵌入一超聲波傳感器，使用超聲波飛行時間測量法得到縫隙尺寸和工件厚度。所述傳感器產(chǎn)生的超聲波擴(kuò)散穿過工具、縫隙中的電解質(zhì)，然后穿過工件。傳感器還接收從工具表面、工件前側(cè)和工件后側(cè)產(chǎn)生的反射。通過比較每次接收到的反射信號的時間，可以確定縫隙尺寸和工件厚度。
但是，在對使用持續(xù)DC電壓的ECM進(jìn)行常規(guī)操作的過程中，陰極上經(jīng)常產(chǎn)生氣泡，當(dāng)ECM電壓超過一定程度時，這一現(xiàn)象顯著削弱了超聲波傳播穿過電解質(zhì)。一般而言，在仍然能夠適當(dāng)?shù)貓?zhí)行超聲波測量的過程中，電解質(zhì)的流動速率/入口壓力越高，ECM的電壓電平就越高。例如，當(dāng)150psi的入口壓力用于加工2平方英寸的樣品時，允許的ECM電壓電平大約是8伏特(8V)。然而，ECM電壓通常在大約12至20伏特(12-20V)的范圍內(nèi)。在發(fā)明名稱為“Electrochemical Machining Tool Assembly and Method of Monitoring ElectrochemicalMachining(電化學(xué)加工工具組件和監(jiān)測電化學(xué)加工的方法)”的共同受讓、待審的美國專利申請No.09/818,874中，提出降低或調(diào)節(jié)電壓電源以將氣泡的產(chǎn)生減到最小。類似地，在發(fā)明人為Li等人，發(fā)明名稱為“Method of MonitoringElectrochemical Machining Process and Tool Assembly Therefor(監(jiān)測電化學(xué)加工過程的方法和用于此目的的工具組件)”的共同受讓的美國專利申請No.6355,156中，提出可以在諸如用在脈沖電化學(xué)加工的時間間隔這樣的短時期內(nèi)斷開DC電源，以便將氣泡的產(chǎn)生減到最小從而進(jìn)行更精確的測量。但是，調(diào)節(jié)ECM電壓可能會潛在地?fù)p害ECM加工性能。
因此，需要在不損害ECM加工性能的情況下，減少氣泡的產(chǎn)生，以改善ECM加工操作中的超聲波監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
簡要地說，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，描述了一種在電化學(xué)加工工具組件中監(jiān)測加工的方法。所述組件具有至少一個與工件間隔一條縫隙布置的電極。通過在電極和工件之間施加一電位差ΔV來為電極通電。所述方法包括激發(fā)至少一個超聲波傳感器以將超聲波引導(dǎo)向電極表面，以及使用超聲波傳感器接收從電極表面反射回來的超聲波。反射超聲波包括從電極表面和工件表面反射回來的多個超聲波。所述方法進(jìn)一步包括在電極和工件之間的電位差ΔV降低之后，將超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間Td。
也描述了一種用于脈沖電化學(xué)加工工具組件的監(jiān)測加工方法，其中通過施加多個脈沖周期性地為電極通電。對于這一方法，在從脈沖啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為脈沖終止?fàn)顟B(tài)后將超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間Td。
也描述了一種用于加工工件的電化學(xué)加工方法。所述電化學(xué)加工方法包括為至少一個位于工件附近的電極通電。電極和工件被縫隙隔開。所述電化學(xué)加工方法進(jìn)一步包括使電解質(zhì)流動穿過縫隙，從縫隙沖洗電解質(zhì)，將電極朝向工件送進(jìn)以及使用超聲波傳感器監(jiān)測縫隙和工件其中至少之一。所述監(jiān)測包括激發(fā)超聲波傳感器以將超聲波引導(dǎo)向電極表面，以及使用超聲波傳感器接收從電極表面反射回來的超聲波。所述反射超聲波包括從電極表面和工件表面反射回來的多個超聲波。所述監(jiān)測進(jìn)一步包括在電極和工件之間的電位差ΔV降低之后，將超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間Td。
這里還描述了一種電化學(xué)加工工具組件。該電化學(xué)加工工具組件包括至少一個電極，當(dāng)在所述電極和工件之間施加電位差ΔV時，該電極適于穿過縫隙加工工件；用于使電解質(zhì)流動通過縫隙并從縫隙沖洗電解質(zhì)的裝置；用于將電極向工件送進(jìn)的裝置；以及至少一個超聲波傳感器，該超聲波傳感器適于將超聲波引導(dǎo)向電極表面，并從電極表面接收反射回來的超聲波。所述反射超聲波包括從電極表面和工件表面反射回來的多個超聲波。該電化學(xué)加工工具組件進(jìn)一步包括在電極和工件之間的電位差ΔV降低之后，使超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間Td的延遲脈沖發(fā)生器。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面詳細(xì)的描述時，將更好理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)，其中所有附圖中同樣的標(biāo)記代表相同的部件，其中圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的電化學(xué)加工工具組件；圖2是圖1中電化學(xué)加工工具組件的截面圖；圖3是一用于圖1和圖2中電化學(xué)加工工具組件的示范性超聲波測量時序圖；以及圖4是本發(fā)明實(shí)施例中采用一個電極的電化學(xué)加工工具組件的示范性測量系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1-4描述本發(fā)明實(shí)施例中的電化學(xué)加工工具組件10。如圖1和4所示，電化學(xué)加工(ECM)工具組件10包括至少一個電極26，當(dāng)在所述電極26和工件之間施加電位差ΔV時，該電極26適于穿過縫隙34加工工件12。如圖1所示的實(shí)例，工件12是具有脛部14和翼形部16的轉(zhuǎn)子葉片。翼形部16具有凹陷的受壓側(cè)18和與前緣22以及后緣24相連的凸出的吸入側(cè)20。該轉(zhuǎn)子葉片實(shí)例僅僅作為示范，ECM工具組件10同樣適用于其他工件。如圖4所示的實(shí)例中，ECM工具組件10具有一個電極26。而如圖1所示的實(shí)例，ECM工具組件10則包括布置在工件12相對側(cè)上的兩個電極26、28。對電極26、28加工成形，使其能夠?qū)⒐ぜ?2電化學(xué)加工成所需的形狀。每個電極26、28相對于工件12可限定出各自的縫隙34、36。對于圖1所示的實(shí)例來說，第一電極26具有面向工件12的凸出加工表面30，第二電極28具有面向工件12的凹陷加工表面32。取決于所要加工的工件12，ECM工具組件10可具有比圖2所示實(shí)例或多或少的電極。
例如如圖1中箭頭A所示，ECM工具組件10還包括用于使電解質(zhì)38流動穿過縫隙34、以及從縫隙34處沖洗電解質(zhì)的裝置。對于圖1和2所示的實(shí)例來說，沿箭頭A的方向，電解質(zhì)流動穿過縫隙34、36并且從那里被沖洗出去。用于流動和沖洗電解質(zhì)38的裝置為已知的，一種實(shí)例是圖2示意性示出的泵系統(tǒng)130。應(yīng)當(dāng)指出箭頭A僅僅示出了用于ECM工具組件10的一種可能的流體流動方向。此外，為了容納電解質(zhì)38，還可將電極26和工件12設(shè)置在充滿電解質(zhì)38的容器(未示出)內(nèi)。
ECM工具組件10還包括用于將至少一個電極26朝向工件12送進(jìn)的裝置。對于圖1和2所示的實(shí)例來說，安裝在工件12相對側(cè)的兩個電極26、28可沿著箭頭F所示的方向朝向和遠(yuǎn)離工件12移動。用于移動電極26的裝置為已知的，一種實(shí)例是圖2示意性示出的使用AC伺服電動機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠機(jī)構(gòu)從而使電極移動的典型伺服傳動系統(tǒng)140。電極26的移動可由響應(yīng)于反饋數(shù)據(jù)的運(yùn)動控制器和/或操作者控制。
如圖2所示，ECM工具組件10還包括至少一個超聲波傳感器42，例如適用于將超聲波引導(dǎo)向電極表面102、并且接收從電極表面反射回來的超聲波的超聲換能器42。所述反射超聲波包括來自于電極26的表面102和工件12的表面104的多個反射波。對于圖2所示的實(shí)例來說，傳感器42嵌入在電極26內(nèi)。可替換地，也可將傳感器42設(shè)置在電極26外表面上或靠近外表面處，例如可設(shè)置在電極26的外表面108上或靠近外表面108處。例如如圖1所示，ECM工具組件10還包括延遲脈沖發(fā)生器110，在電極26和工件12之間的電位差ΔV減小后，該延遲脈沖發(fā)生器110適用于將超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間Td。示范性的停留時間Td為大約7毫秒(7ms)至大約15毫秒(15ms)的范圍。對于一個實(shí)施例，延遲脈沖發(fā)生器110適用于調(diào)節(jié)停留時間Td，例如縮短或延長停留時間Td。有利的是，通過將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td，可以使超聲波傳感器42的激發(fā)與加工周期同步，從而在加工停止時間期間也即在使電極26和工件12之間的加工電位消失或減少的一部分加工周期期間使用超聲波傳感器。這有助于清除氣泡，并減少測量的電磁干擾。
如上所指出的，降低ECM電壓可能損害ECM的加工性能。因此，需要在較短的時間周期內(nèi)完成電壓的調(diào)節(jié)，以避免損害ECM的加工性能。在典型的ECM條件下，在小于大約15毫秒(15ms)的時間內(nèi)沖洗掉氣泡。更具體的是在大約7至15毫秒(7-15ms)內(nèi)沖洗掉氣泡。通常，電解質(zhì)的流動率越高，氣泡沖洗得就越快。而且，超聲波測量自身僅花費(fèi)了很短的時間，通常在小于大約50微秒(50μs)的數(shù)量級。在這些條件下，包括上述用于電解質(zhì)沖洗氣泡的延遲在內(nèi)的超聲波測量周期，以及實(shí)際超聲波測量時間窗均可以相對較短，例如小于大約20毫秒(20ms)，在該時間期間電壓電平降低，從而沒有使超聲波信號顯著地衰減。有利的是，由于這一周期相對較短，所以ECM的加工性能并未受到損害。此外由于延遲，可對氣泡進(jìn)行充分地清洗，從而能夠獲得相對較干凈的超聲波測量。
根據(jù)一個更加具體的實(shí)施例，ECM工具組件10還包括適用于為電極26通電的電源40，以通過在電極26和工件12之間施加電位差ΔV進(jìn)行加工。對于圖1所示的實(shí)例來說，電極26、28連接在電源40的負(fù)端用作陰極，而工件12則連接在電源40的正端用作陽極。如此，在工件12和電極26、28之間產(chǎn)生了電位差ΔV，從而受控地除去工件側(cè)面18、20的鍍層，將工件12加工成所需的形狀。電解質(zhì)38的流動穿過縫隙34、36除去了廢料，借此防止其沉積在電極26、28上。對于圖2所示的特定實(shí)施例來說，至少一個脈沖發(fā)生器-接收器54連接在相應(yīng)的其中一個超聲波傳感器42上。每個脈沖發(fā)生器-接收器54都適用于激發(fā)相應(yīng)的超聲波傳感器42，并接收相應(yīng)的反射超聲波。在電極26、28和工件12之間的電位差ΔV降低之后，每個脈沖發(fā)生器-接收器進(jìn)一步適用于由延遲脈沖發(fā)生器110觸發(fā)，從而在停留時間Td之后激發(fā)相應(yīng)的超聲波傳感器42。下面將更詳細(xì)討論定時。
對于圖1所示的特定實(shí)施例，延遲脈沖發(fā)生器110適用于監(jiān)測電源40的輸出?？蓪㈦娫丛O(shè)置成能夠提供多個脈沖，以便在電極26和工件12之間產(chǎn)生電位差ΔV?？商鎿Q地，電源40可以為DC電源。在脈沖的電源40的實(shí)施例中，電源40適用于在多個脈沖啟動周期期間提供脈沖，并且在從脈沖啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖終止?fàn)顟B(tài)后，延遲脈沖發(fā)生器110適用于將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td，如圖3的實(shí)例所示。如圖3所示，在DC電源40的實(shí)施例中，所述電化學(xué)加工工具組件進(jìn)一步包括適用于重復(fù)降低施加在電極26和工件12之間的電位差ΔV以產(chǎn)生一系列測量周期ΔtM的控制器120(參見圖1)。如圖3所示，對于后者DC電源40的實(shí)施例來說，在其中一個測量周期ΔtM開始之后，延遲脈沖發(fā)生器110適用于使超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。
在圖2所示的特定實(shí)施例中，電化學(xué)加工工具組件10包括控制器120，該控制器120適用于通過對反射超聲波進(jìn)行分析而產(chǎn)生一組監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而確定至少下列之一(a)電極26和工件12之間縫隙34的尺寸，以及(b)工件12的厚度。特別地，控制器120進(jìn)一步適用于控制至少下列之一(a)用于朝向工件12送進(jìn)電極26的裝置，以及(b)響應(yīng)于監(jiān)測數(shù)據(jù)的電源40。換言之，該控制器適用于利用反饋回路中的監(jiān)測數(shù)據(jù)以控制電極26相對于工件12的前進(jìn)和進(jìn)給率。這里使用的術(shù)語“控制器”表示能夠執(zhí)行計算或運(yùn)算以及執(zhí)行本發(fā)明任務(wù)所必需的控制操作的任何機(jī)械。這里使用的短語“適用于”是指該控制器配備有硬件和軟件的組合以用于執(zhí)行本發(fā)明的任務(wù)，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是可以理解的。
參考附圖1-4描述在電化學(xué)加工工具組件10中監(jiān)測加工的方法。該監(jiān)測方法包括激發(fā)至少一個超聲波傳感器42，從而將超聲波引導(dǎo)向電極表面102。例如如圖3所示，通過例如使用脈沖發(fā)生器/接收器54脈沖激發(fā)傳感器42從而來激發(fā)脈沖傳感器42。所述監(jiān)測方法進(jìn)一步包括使用超聲波傳感器42從電極26的表面102接收反射超聲波。反射超聲波包括從電極26的表面和工件12的表面104反射回來的多個超聲波。所述監(jiān)測方法進(jìn)一步包括在降低電極26和工件12之間的電位差之后，使超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td，例如如圖3所示。
根據(jù)一個更加具體的實(shí)施例，所述監(jiān)測方法進(jìn)一步包括分析反射超聲波以確定至少下列之一(a)電極26和工件12之間縫隙34的尺寸，以及(b)工件12的厚度。因?yàn)檫@兩種材料的聲速是已知的，所以可計算出縫隙34和工件厚度。如上指出的，在加工過程期間通過監(jiān)測縫隙34尺寸和/或工件12的厚度，可將這一數(shù)據(jù)使用在反饋回路中以控制電極26相對于工件12的前進(jìn)和/或進(jìn)給率。
根據(jù)一個實(shí)施例，電化學(xué)加工工具組件10為脈沖的電化學(xué)加工工具組件，在多個脈沖啟動周期期間，通過在電極和工件12之間周期性施加電位差ΔV而使電極26通電。在這一實(shí)施例中，如圖3所示，在從脈沖啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為脈沖終止?fàn)顟B(tài)之后，將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。在另一個實(shí)施例中，電化學(xué)加工工具組件10為例如使用DC電源40的連續(xù)電化學(xué)加工工具組件。對后一實(shí)施例來說，所述監(jiān)測方法進(jìn)一步包括重復(fù)降低電極26和工件12上的電位差ΔV以產(chǎn)生一系列測量周期ΔtM，同樣也在圖3中示出。如圖3所示，對于該后一連續(xù)的實(shí)施例來說，在其中一個測量周期ΔtM開始之后，使超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。
根據(jù)一個特定實(shí)施例，所述監(jiān)測方法進(jìn)一步包括調(diào)整停留時間Td。例如，可以減少停留時間Td，以便調(diào)節(jié)更短的脈沖終止時間(或更短的測量周期ΔtM)從而促進(jìn)更高頻率的ECM脈沖激發(fā)。還可以增加停留時間Td，以便延長不啟動/沖洗時間。通過增加延遲，能夠?qū)⒓庸み^程中產(chǎn)生的氣泡更加完全地沖洗掉，以便降低超聲波信號的衰減。
如上面參考圖2所述，對于某些實(shí)施例來說，電化學(xué)加工工具組件10包括至少兩個電極26、28，每個電極都布置成與工件12間隔相應(yīng)的縫隙34、36。對于圖2所示的實(shí)施例，激發(fā)第一超聲波傳感器42以將超聲波引導(dǎo)向其中一個電極26的表面102，并且激發(fā)第二超聲波44以將超聲波引導(dǎo)向另一電極28的表面106。對于所述兩個電極的實(shí)施例，利用相應(yīng)的超聲波傳感器42、44接收來自于每個相應(yīng)電極26、28的表面102、106的反射超聲波，并且在電極26、28和工件12之間的電位差ΔV降低之后，將每個超聲波42、44的激發(fā)延遲至少停留時間Td。特別地，對于共線的超聲波傳感器42、44來說，在電極26、28和工件12之間的電位差ΔV降低后，將超聲波傳感器42、44其中一個的激發(fā)可以延遲停留時間Td，而在電極26、28和工件12之間的電位差ΔV降低之后，將超聲波傳感器42、44中另一個的激發(fā)延遲停留時間加上一個偏移量的時間(Td+δ)。所述偏移量δ大于或等于用來衰減來自第一激發(fā)超聲波傳感器42、44的超聲波所需的時間。
還參考圖1-4描述了在脈沖電化學(xué)加工(ECM)工具組件10中監(jiān)測加工的方法。如上所述，對于脈沖ECM工具組件10，例如如圖3所示，通過施加多個脈沖周期性地為電極26通電。對于該實(shí)施例，所述方法包括激發(fā)(例如脈沖激發(fā))至少一個超聲波傳感器42以將超聲波引導(dǎo)向電極表面102；使用超聲波傳感器接收從電極表面反射回來的超聲波，所述反射超聲波包括從電極表面以及從工件的表面104反射回來的多個反射波；以及在從脈沖啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為脈沖終止?fàn)顟B(tài)后使超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。該方法還可進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)停留時間Td。
參考附圖1-4描述加工工件12的電化學(xué)加工(ECM)方法。所述ECM方法同樣適用于具有一個或多個電極26、28的ECM工具組件。該ECM方法包括為至少一個位于工件12附近的電極26通電，電極26和工件12由例如一條大約100微米(100μm)至大約2毫米(2mm)的縫隙34分離而不接觸。所述ECM方法進(jìn)一步包括使電解質(zhì)38流過縫隙。例如，如圖1所示，以大約20至大約200(20-200)psi對電解質(zhì)持續(xù)加壓，并利用泵130使其流動。所述ECM方法進(jìn)一步包括從縫隙34沖洗電解質(zhì)。如此，溶解的金屬、熱量和氣泡從縫隙34內(nèi)除去。所述ECM方法進(jìn)一步包括將電極26朝向工件12送進(jìn)以使它們之間保持所需的縫隙，并且使用超聲波傳感器42監(jiān)測縫隙34和工件12中至少之一。所述監(jiān)測包括激發(fā)超聲波傳感器42以將一超聲波引導(dǎo)向電極26的表面102，利用超聲波傳感器42接收從電極26的表面102反射回來的超聲波。如上所述，所述反射超聲波包括從電極表面和從工件12的表面104反射回來的多個超聲波。所述監(jiān)測進(jìn)一步包括在電極26和工件12之間的電位差ΔV降低之后，將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。有利的是，通過將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td，可以使監(jiān)測同步以便在加工的停機(jī)時間期間(即電極26和工件12之間的加工電位消失或減少的部分加工周期期間)執(zhí)行監(jiān)測。這樣做有助于清除氣泡，并且減少測量中的電磁干擾。根據(jù)一個特定實(shí)施例，所述監(jiān)測進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)停留時間Td，例如縮短或延長停留時間Td。
根據(jù)一個特定實(shí)施例，所述監(jiān)測進(jìn)一步包括通過分析反射超聲波生成監(jiān)測數(shù)據(jù)以確定下列其中至少之一(a)電極26和工件12之間的縫隙34的尺寸，以及(b)工件12的厚度。特別地，所述方法進(jìn)一步包括控制下列其中至少之一(a)通電以及(b)響應(yīng)于監(jiān)測數(shù)據(jù)送進(jìn)電極。如上所述，這些監(jiān)測數(shù)據(jù)可以使用在反饋回路中以控制電極26的前進(jìn)和/或進(jìn)給率。
對于一個實(shí)施例來說，ECM工具組件10為脈沖ECM工具組件10。對于該實(shí)施例，在多個脈沖啟動周期期間，在電極26和工件12之間周期性地施加電位差ΔV，并且在從脈沖啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)換成脈沖終止?fàn)顟B(tài)之后將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。
對于另一個實(shí)施例來說，ECM工具組件10為連續(xù)ECM工具組件10。對于該實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括重復(fù)降低電極26和工件12之間的電位差ΔV以產(chǎn)生一系列測量周期ΔtM，并且在其中一個測量周期ΔtM開始之后將超聲波傳感器42的激發(fā)延遲停留時間Td。
盡管這里只描述了本發(fā)明的某些技術(shù)特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行許多修改和變化。因此，應(yīng)了解到所附的權(quán)利要求意欲覆蓋落入本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的所有這樣的修改和變化。
部件列表10電化學(xué)加工組件12工件14脛部16翼形部18凹陷的受壓側(cè)20凸出的吸入側(cè)22前緣24后緣26電極28第二電極30凸出的加工表面
32凹陷的加工表面34縫隙36第二縫隙38電解質(zhì)40電源42超聲波傳感器44第二超聲波傳感器54脈沖發(fā)生器-接收器102電極表面104工件表面106第二電極表面108電極外表面110延遲脈沖發(fā)生器120控制器130泵系統(tǒng)140伺服傳動系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)加工工具組件(10)包括至少一個電極(26)，當(dāng)在所述電極和工件之間施加電位差ΔV時，該電極(26)適用于穿過縫隙(34)加工工件(12)；用于使電解質(zhì)(38)流過縫隙并從縫隙沖洗電解質(zhì)的裝置；用于將所述至少一個電極朝向工件送進(jìn)的裝置；至少一個超聲波傳感器(42)，該超聲波傳感器(42)適用于將超聲波引導(dǎo)向所述電極的表面(102)并接收從所述電極表面反射回來的超聲波，該反射超聲波包括從所述電極表面和工件表面(104)反射回來的多個反射波；以及延遲脈沖發(fā)生器(110)，它適用于在所述電極和工件之間的電位差ΔV降低之后，使所述超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間Td。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，進(jìn)一步包括電源(40)，適用于通過在所述至少一個電極和工件(12)之間施加電位差ΔV來為所述至少一個電極(26)通電以用于加工；以及至少一個與所述至少一個超聲波傳感器中相應(yīng)的一個相連的脈沖發(fā)生器-接收器(54)，所述至少一個脈沖發(fā)生器-接收器中每一個都適用于激發(fā)相應(yīng)的超聲波傳感器，并接收相應(yīng)的反射超聲波，在所述電極和工件之間的電位差ΔV降低之后，所述至少一個脈沖發(fā)生器-接收器中每一個都進(jìn)一步適用于由延遲脈沖發(fā)生器(110)觸發(fā)，從而在停留時間Td之后激發(fā)相應(yīng)的超聲波傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述延遲脈沖發(fā)生器(110)適用于監(jiān)測所述電源(40)的輸出。
4.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述電源(40)適用于提供多個脈沖，以便在多個脈沖啟動周期期間在所述至少一個電極(26)和工件(12)之間產(chǎn)生電位差ΔV，以及其中所述延遲脈沖發(fā)生器(110)適用于在從脈沖啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為脈沖終止?fàn)顟B(tài)后將所述至少一個超聲波傳感器(42)的激發(fā)延遲停留時間Td。
5.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述電源(40)為DC電源，該DC電源適用于在所述至少一個電極(26)和工件(12)之間施加電位差ΔV，所述電化學(xué)加工工具組件進(jìn)一步包括控制器(120)，該控制器(120)適用于可重復(fù)降低施加在所述至少一個電極和工件之間的電位差ΔV，以產(chǎn)生一系列測量周期ΔtM，其中所述延遲脈沖發(fā)生器(110)適用于在其中一個測量周期ΔtM開始之后，使所述超聲波傳感器(42)的激發(fā)延遲停留時間Td。
6.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述停留時間Td在大約7毫秒(7ms)至大約15毫秒(15ms)的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述延遲脈沖發(fā)生器(110)適用于調(diào)節(jié)停留時間Td。
8.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，進(jìn)一步包括控制器(120)，所述控制器(120)適用于通過分析反射超聲波產(chǎn)生多個監(jiān)測數(shù)據(jù)，以確定至少下列之一(a)在所述電極(26)和工件(12)之間的縫隙(34)的尺寸，以及(b)工件的厚度。
9.如權(quán)利要求8所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述控制器(120)進(jìn)一步適用于控制至少下列之一(a)用于向工件(12)送進(jìn)所述至少一個電極(26)的裝置，以及(b)響應(yīng)于監(jiān)測數(shù)據(jù)的所述電源(40)。
10.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)加工工具組件(10)，其中所述至少一個超聲波傳感器(42)的每一個都包括超聲換能器。
全文摘要
在具有至少一個與工件(12)間隔一條縫隙(34)布置的電極(26)的電化學(xué)加工工具組件(10)中，通過在電極和工件之間施加電位差ΔV使電極通電，一種監(jiān)測加工的方法包括激發(fā)至少一個超聲波傳感器(42)以將超聲波引導(dǎo)向電極表面(102)，并且使用該超聲波傳感器接收從電極表面反射回來的超聲波。該反射超聲波包括從電極表面和工件表面反射回來的反射波。所述方法進(jìn)一步包括在電極和工件之間的電位差降低之后，使超聲波傳感器的激發(fā)延遲停留時間T
文檔編號B23H3/00GK1623716SQ20041010471
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
發(fā)明者T·J·巴特青格, W·李, M·S·蘭菲爾, T·W·羅根斯基, B·韋, C·S·萊斯特, R·J·菲爾金斯 申請人:通用電氣公司