[发明专利]用于对工件进行电化学加工的方法

说明书

本发明涉及一种用于对至少一个工件进行电化学加工的方法，其中在不同的阶段用一个电流对该工件进行处理，这个电流在这些不同的阶段具有不同的电流密度。

电化学加工(ECM)是通过将金属将从一个阳极极化的金属工件的表面上电化学地剥离而去除金属的一种方法，该金属工件是一个电化学电池的一个组成部件。该方法是基于在填充有电解质的电化学电池中用一种工具(阴极)对有待加工的金属工件(阳极)的表面通过电解而进行受控的、阳极的电化学降解。电解是一种化学方法，其中电流在浸没于一种溶液(该电解质)中的两个电极(带正电的阳极以及带负电的阴极)之间流动。

有待加工的金属工件表面的阳极的电化学降解的典型实例是电化学抛光(ECP)、电化学去毛刺(ECD)以及已经提到的电化学加工。在电化学抛光过程中，金属工件的表面被去除。电化学加工经常是以不同的加工阶段来实施，在此过程中用不同的电流密度对工件进行处理。

DE 42 27 005A1披露了一种对工件进行电化学加工的方法，其中在至少两个加工时间段之间发生了电流的陡然升高。在此，在工具与工件之间流动着直流电流。这个电流可以按连续的或者脉冲的方式来提供。在DE 42 27 005A1中描述的方法是具体用于对工件进行去毛刺。

在一个第一加工时间段内，将电流密度选择地相对较低，以便防止电解质的过热。已发现按照有待加工的工件的整个边缘长度而言每毫米0.5A的初始电流密度可靠地做到了这一点。在第一加工时间段中的加工时间是整个加工时间的10％到约40％，这通常是1到3秒。在这个第一加工时间段之后，使工作电流陡然增大1.3到10倍。在一个第二加工时间段中保持这个陡然增大的电流水平，直至该加工过程结束，该电流水平有可能在这个加工时间段中进一步增加而延续。通过在此说明的方法，旨在减少电短路的形成。

然而，通过从现有技术已知的这些电化学加工方法，已知的是，特别在使用硝酸钠作为电解质时，在工件上出现沉积物并且这些沉积物可能导致工件表面的钝化。而且，在使用太低的电流密度的电化学加工的过程中，在工件的表面上出现了变色以及大的表面粗糙度。但是，由于高的表面品质是所希望的，则必须使用相对高的电流密度，这进而对于加工精度来说是不利的。尽管有可能通过脉冲直流电流来改进表面品质，但这导致了该加工过程的减慢，因为在这些单独的电流脉冲之间，必须首先通过一个电流源来建立适当的电流容量。此外，大电流密度的连续施加要求相应尺寸的电流源，这导致了获得过程中以及操作过程中的高成本。

因此本发明的目的是至少部分地解决关于现有技术所描述的这些问题，并且特别是提供一种用于对至少一个工件进行电化学加工的方法，该方法允许高的加工速率、使用便宜、并且实现了工件的高的表面品质。

这些目的通过根据权利要求1的这些特征所述的一种方法得以实现。在以从属方式阐述的权利要求中指明了本发明的另外的有利的改进。应当指出，在以从属方式阐述的权利要求中单独提出的这些特征可以按任何希望的、在技术上有意义的方式彼此组合并且限定本发明的另外的改进。此外，在这些权利要求中指明的特征在说明书中更明确地指明并进行了解释，呈现了本发明的另外的优选的改进。

根据本发明的、对至少一个工件进行电化学加工的方法包括至少以下这些步骤：

a)在一个第一阶段中在一种电解质中设置一个第一电流密度，

b)在该第一阶段之后的一个第二阶段中保持该第一电流密度，

c)在该第二阶段之后的一个第三阶段中将该第一电流密度增大到一个第二电流密度，该第二电流密度与该第一电流密度相比高出至少30％，并且

d)在该第三阶段之后的一个第四阶段中在最大100微秒(μs)内将该第二电流密度减小到最大为该第二电流密度的1％。

方法步骤a)特别是表达了以下想法：在该第一阶段中，在该电解质中的一个工件与一个工具之间设置一个第一电流密度。电流密度在此应理解为是指以安培计的电流密度与以平方毫米计的自由阴极面积以及该工件的加工面积与该自由阴极面积之比的乘积之间的比率：