用於監控制造通孔的加工過程的裝置和方法

2023-05-28 10:32:36

專利名稱：用於監控制造通孔的加工過程的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用於監控在工件中製造通孔的、特別是藉助電蝕製造 通孔的加工過程的一種裝置和一種方法。
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電蝕(EDM-電火花加工)是蝕刻的加工方法，它例如用於製造孔， 特別是也用於製造通孔。電蝕在這裡算得上電熱蝕刻方法並由於其參 數多樣性屬於非常複雜的加工過程。通常進行蝕刻機上的電流和電壓 測量用於過程的監控。例如當電極和工件之間出現接觸時，該接觸被
回運動，以重新與工件脫離接觸。接著電極重新緩慢地相對工件進入 工作位置。在製造通孔時有時會出現這個問題，即在通孔匯入到工件 中相鄰的壁中的區域中只存在微小的距離。由此在電極的進給太大時 可能導致，位於通孔的破口對面的壁同樣被蝕刻過程部分剝蝕。這導 致，在製造通孔時，在大約過程的終點時，進給速度相比其餘的過程 下降，以阻止在孔破口後通過電極損壞工件的其它部分。然而不能可 靠地確定，孔的破口什麼時候開始，或者說什麼時候完全完成破口。 這在實踐中導致，例如在製造燃料噴嘴時，在使用電蝕製造噴孔時存 在較高的加工廢品。因此對此類工件要進行精確的質量控制並做經常 返工的準備，這使該工作過程昂貴。不過對其它用於製造通孔的加工 方法也會出現上述的問題。

發明內容
根據本發明的用於監控通孔的製造的、具有權利要求1特徵的方 法與此相對具有此優點，即人們能夠以簡單和可靠的方式識別穿過工 件或者說工件區域的破口以及通孔的完成。該方法在此可以特別成本
根據本發明的方法在此十分可靠，這樣能夠產生高的加工質量。為此 根據本發明的方法檢測由於用於製造通孔而對工件加工所產生的固體 聲。藉助接收的實際值可以確定穿過工件的破口並同樣可以確定，什 麼時候該孔完全完成。在這種情況下才艮據本發明確定，在製造通孔時，
特別是在藉助電蝕製造通孔時，固體聲基本上是"浴缸，，曲線的類型。 在加工過程開始時，該固體聲的值相對較高。當孔的開端產生以後， 該值下降並保持在一定的高度。 一旦該孔穿過工件破口只一'J、塊，該 固體聲的值又明顯上升。由此可以藉助上升的值識別出，什麼時候達 到破口時刻。當通孔完成後，例如在電蝕時，當電極完全伸出工件後， 固體聲下降到零，這樣也可以立即識別出，什麼時候通孔完成。由此 可以立即終止過程，而在工件上不出現其它的損壞。 從屬權利要求表明了本發明優選的改進方案。
較，並藉助與儲存的理論值的比較確定通孔的破口和/或完成。由此可 以保證加工過程附加的安全性。
優選在加工過程期間由接收的固體聲的實際值構成平均值。該平 均值用於求出過程速度。平均值越高，鑽孔速度就越高，並且由此過 程速度就越高。平均值越小，鑽孔速度就越小，並且過程速度就相應 越小。要說明，平均值的構成只有在鑽孔開始在工件中完成後才能進 行，並且該固體聲的值處於"浴缸，，曲線的中間區域。
特別優選在固定工件的工件固定架上接收固體聲值。根據本發明 的方法由此可以特別簡單和成本經濟地實施，因為不必在工件上安裝 傳感器或類似物。
此外優選藉助多個傳感器接收固體聲值。由此不同地接收的固體 聲值可以互相比較或者說構成接收的固體聲值的平均值，該平均值然 後作為過程值用於確定通孔的破口和/或完成。
優選藉助電蝕或雷射鑽孔或電子束鑽孔或電化學(ECM)鑽孔或電 解電火花(ECDM)鑽孔製造通孔。
由此本發明應用在製造通孔時產生的固體聲來監控加工過程。該 固體聲特別用於確定例如電極穿過工件的破口 ，以及用於確定通孔的完成。
根據本發明的用於監控制造通孔的加工過程的裝置包括用於接收 固體聲的傳感器和控制裝置。該控制裝置接收由傳感器接收的固體聲 信號並且藉助接收的固體聲的值來確定，是否出現了穿過工件的破口 和/或是否通孔已完成。
優選該控制裝置包括比較裝置和存儲器，在該存儲器中儲存有預
先給定的固體聲的值，其中該比較裝置將接收的固體聲的實際值與儲 存的固體聲的理論值比較。
特別優選該控制裝置集成在加工工具機的工具機控制器中。由此可以 保持製造成本非常小並且能夠實現非常緊湊的結構。由此也可以簡單 地例如使工具機在穿過工件的破口出現時或者通孔完全製成時自動停 止。
特別優選該裝置包括兩個或更多個用於接收固體聲的傳感器。由 此一方面可以提供冗餘的系統，並且另一方面可以使由不同的傳感器 接收的值互相比較並進行可信性控制。
此外優選該裝置包括工件固定架，以處理要加工的工件。用於接 收固體聲的傳感器在此布置在工件固定架上。該實施方式是特別優選 的，因為傳感器不必固定在工件上。換句話說，工件固定架只須固定 要加工的工件並且加工可以立即開始。過程監控此時可以不受限制，
因為固體聲從工件傳遞到工件固定架上並由此也可以在工件固定架上 接收。
此外優選該裝置的控制裝置包括計算單元，以由接收的固體聲的 實際值構成平均值。然後該平均值可以提取用於確定加工過程的鑽孔 速度，其中平均值越高，鑽孔速度就越高。


接下來藉助附圖詳細說明本發明的優選實施例。圖中示出 圖1是根據本發明的實施例的用於監控藉助電蝕製造通孔的加工 過程的裝置的示意截面圖，其中剛好示出電極穿過工件的破口， 圖2是與圖1類似的視圖，其中通孔的製造已經結束，以及 圖3是在電蝕加工時接收的固體聲的值關於時間的圖表。
具體實施例方式
接下來參考圖1至3詳細說明本發明的實施例。
電蝕加工過程的監控裝置1包括傳感器2，該傳感器與控制裝置3 連接。控制裝置3優選也是電蝕工具機的工具機控制器。控制裝置3包括 用於儲存固體聲的理論值的存儲器和用於計算接收的固體聲實際值的 平均值並且用於固體聲值的理論值-實際值-比較的計算單元。此外 監控裝置1包括帶有第一顎板4a和第二顎板4b的工件固定架4。工件 5夾緊在這兩個顎板4a， 4b之間。電蝕工具機由於一目了然的原因沒有
完全示出。利用附圖標記6隻標明了工具機的電極。
如由圖1和2可以看出，要在工件5中製造通孔5a。通孔5a在此 通到第二孔5b中。因為該孔的直徑相對較小，必須特別防止，在製造 通孔5a時由於電極6太接近該壁並在那裡同樣剝蝕材料而損壞笫二孔 5b的壁。在此圖1示出了加工過程的一種狀態，在該狀態下電極6剛 好產生從通孔5a到第二孔5b的破口 5c。圖2示出了一種狀態，在該 狀態下完全製造了通孔5a。此時電極到側孔5b的壁的距離還足夠，也 就是說，在孔5b的壁上不剝蝕材料。
在工件5的加工期間通過電蝕產生的固體聲通過工件5傳遞到工 件固定架4上並在工件固定架4上通過傳感器2接收。接收的實際值 從傳感器2傳送到控制裝置3。傳感器2在此可以布置在工件固定架4 上的任意位置，因為固體聲會傳遞到工件固定架的所有外側面。由此 可以按照應用情況實現傳感器2在工件固定架4上的最優的布置。此 外通過傳感器2在工件固定架4上的布置還可以獲得特別快速的加工 過程，而不需要例如傳感器安裝在工件上或類似的準備時間。
圖3示出了在藉助電蝕製造在圖l和2中示出的通孔5a時固體聲 關於時間t的圖表。如由圖3可以看出，固體聲值在處理過程開始時 相對較高。這在圖3中以箭頭A標明。這尤其與在過程開始時必須首 先製造孔的開端有關聯。當這個孔的開端已經製造了，固體聲的值會 變小，因為現在可以均勻地構造孔。 一旦出現在圖1中示出的電極的 破入，固體聲值立即明顯上升，這在圖3中通過箭頭B標明。該值由 於這時在具有破口的孔底部上不均勻的剝蝕而保持較高，直到電極完 全破入(如在圖2中示出的狀態)。這在圖3中以箭頭C標明。在完 全破入後固體聲值降低到零。
由此在製造孔時對固體聲產生了在加工過程開始和接近終點時具 有較高值的"浴缸，，曲線。由此藉助這個特徵性的值可以監控過程的 進展。此外為了能夠報告鑽孔速度，可以構成一個平均值X。在此平均 值X越高，鑽孔速度也就越高。因為特別在鑽孔開始時可能出現相對 大的偏差，平均值X優選在"浴缸"曲線的中間區域構成，也就是說 當加工過程連續進;f亍時。
此外要說明，藉助固體聲值也可以確定過程幹擾，例如短路或者 電極6的進給的非最優的調整。因此本發明利用在電蝕中出現的固體聲值來監控過程， 一方面關於是否存在破口或者說孔是否完全產生的 事實，並且另一方面關於可能存在的過程問題。本發明特別優選適合 於製造燃料噴嘴的噴孔或者燃料噴射裝置中的節流孔或類似的孔。
本發明可以特別好地與電蝕_剝蝕方法結合使用。不過本發明也 可以在藉助雷射鑽孔方法、電子束鑽孔、電化學鑽孔，電解電火花鑽 孔製造通孔時應用。
權利要求
1.用於監控制造通孔(5a)的、特別是藉助電蝕製造通孔(5a)的加工過程的方法，包括這些步驟-檢測在加工期間產生的固體聲的實際值，以及-藉助接收的固體聲的實際值確定破口和/或通孔(5a)的完成。
2. 根據權利要求1所述的方法，此外包括這些步驟-將檢測的固體聲的實際值與儲存的固體聲的理論值比較，以及 -藉助固體聲的理論值與實際值的比較確定破口和/或通孔 (5a)的完成。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，基於接 收的固體聲的實際值構成平均值(X)，該平均值用於求出過程速度。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述固 體聲在工件固定架(4)上接收，該工件固定架固定要在其中製造通孔(5a)的工件(5)。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述固 體聲藉助多個傳感器(2)接收。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述通 孔(5a)藉助電蝕或雷射鑽孔或電子束鑽孔或電化學鑽孔或電解電火 花鑽孔製造。
7. 在製造通孔(5a)時產生的固體聲用於監控通孔(5a)的加工 過程的應用。
8. 用於監控制造通孔(5a)的加工過程的裝置，包括用於接收固 體聲的傳感器(2)和控制裝置(3)，該控制裝置接收由傳感器(2) 接收的固體聲信號，其中控制裝置(3)藉助接收的固體聲的實際值來 確定，是否存在孔穿過工件的破口和/或是否通孔(5a)已完成。
9. 根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述控制裝置(3) 包括比較裝置和存儲器，以將接收的固體聲的實際值與儲存在存儲器 中的固體聲的理論值比較。
10. 根據權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，所述控制裝 置(3)集成在用於製造通孔(5a)的工具機的工具機控制器中。
11. 根據權利要求8至10中任一項所述的裝置，其特徵在於，所 述裝置包括兩個或更多個用於接收固體聲的傳感器(2)，它們分別與控制裝置(3)連接。
12. 根據權利要求8至11中任一項所述的裝置，此外包括用於固 定要加工的工件(5)的工件固定架(4)，其中用於接收固體聲的傳 感器(2)布置在工件固定架(4)上。
13. 根據權利要求8至12中任一項所述的裝置，其特徵在於，所 述控制裝置(3)此外還包括計算單元，以由接收的固體聲的實際值構 成平均值(X)，並且基於平均值(X)計算加工過程的鑽孔速度。
14. 包括根據權利要求8至13中任一項所述的裝置的電蝕工具機。
全文摘要
本發明涉及一種用於監控制造通孔的、特別是藉助電蝕製造通孔的加工過程的方法，包括這些步驟檢測在加工期間產生的固體聲的實際值並且藉助接收的固體聲的實際值確定破口和/或通孔的完成。此外本發明涉及一種用於監控制造通孔的加工過程的裝置。
文檔編號B23H9/14GK101198431SQ200680021212
公開日2008年6月11日 申請日期2006年4月25日 優先權日2005年6月14日
發明者J·克萊克納, K·沃曼, M·肖普夫, U·魯多爾夫 申請人:羅伯特·博世有限公司