CN101052751A - 电化学加工工具和使用该电化学加工工具加工产品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电化学加工的电化学加工工具(1)，其包括电极体(11)。该电化学加工工具(1)和相关联的方法可同时进行径向动压产生槽(43)、轴向动压产生槽(44)和与油池(41)相关联的毛刺(42)的去除中的至少两项的电化学加工。电化学加工用槽加工电极(12，13)和去毛刺电极(14)进行。使用所述电化学加工工具(1)和相关联的方法加工出的座套(4)具有径向动压产生槽(43)、轴向动压产生槽(44)和去除了毛刺的油池(41)。所述座套(4)可用在用于硬盘驱动器的主轴马达的流体动压轴承中。

Description

电化学加工工具和使用该电化学加工工具加工产品的方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2004年9月17日提交的日本专利申请No.2004-272505和2005年7月15日提交的日本专利申请No.2005-207881并结合它们作为参考。

技术领域

本发明涉及电化学加工(ECM)，更具体地涉及电化学加工工具和使用该电化学加工工具以低成本制造高质量产品例如轴承座套的加工方法。

背景技术

例如在未审定的日本专利申请H10-277842中所述的用于去毛刺的传统电化学加工设备包括电极以及带有直流电源和控制装置的用于向工件和电极施加脉冲电流的脉冲电流源。电极包括用于给工件去毛刺的加工电极和用于检测工件位置的电极。在工件和电极之间供应有电解液，工件在指定位置相对于电极对齐。

对于直流电源，正接线端(+)连接至工件，而负接线端(-)经由控制装置连接至工件加工电极和用于检测工件位置的电极。但是应当指出，上述文献将用于去毛刺的工件加工电极和脉冲电流源作为不易于由本领域的普通技术人员实现的一般概念进行说明。

如例如在未审定的日本专利申请2000-198042中所述，还已知在电化学加工期间，使用珩磨(hone)电极工具——该珩磨电极工具具有用作用于超声加工的珩磨工具和用于电化学加工的电极工具的结构，具有大致均匀强度的超声振动可直接传播至工件的加工孔的内壁表面。同时，电化学效应基于在工件的加工孔的内壁表面上的电化学加工而起作用。结果，由于超声振动的作用和电化学效应，具有传统的刷子无法到达的凹部的零件得到有效的清洁。金属碎片和毛刺，例如细小颗粒和削屑可得到有效去除。

此外已知，在传统的电化学加工包括电化学去毛刺和电化学抛光过程中，去毛刺和抛光过程中的任一个都可单独进行，或者这两者可同时进行。另外，用在加工中的电解液在确保具有稳定的导电性能的同时能够以一定的方式组成，以获得与加工相关联的特定结果。例如，电解液可包括能够促进表面氧化以便溶解待加工工件的金属表面的氧化剂，能够维持浓度极化的极性增强剂，以及能够抑制由蚀刻元件引起的工件金属表面腐蚀的抑制剂。未审定的日本专利申请H07-316899中说明了这样的电解质溶液，其包括具有氧化剂、极性增强剂或抑制剂中的一种、两种或所有的三种的各种电解液中的一种或几种的组合。

另外，如例如在未审定的日本专利申请H11-207530中所述，电化学加工设备可具有加工电极，这些加工电极设置成通过对座套构件的内周表面进行的电化学加工而形成具有指定形状的槽。加工电极可包括能够形成一个或多个槽的槽加工电极和能够执行修整(finishing)工序的修整电极，在修整工序中，座套构件和加工电极沿指定的相关方向移动，槽加工电极在座套构件的内周表面上形成槽，而修整电极修整所述内周表面。

但是，尽管上述参考文献概括地说明了在座套的内周上加工径向动压产生槽，但是未对在座套边缘上的指定位置处加工轴向动压产生槽进行说明。

发明内容

为了克服已知加工工具和方法的上述限制，本发明提供了一种电化学加工工具和使用本文所述的该电化学加工工具的加工方法，所述工具和方法能够以低成本生产高质量的加工产品。更具体地，本发明的电化学加工工具和加工方法减少了与加工工件例如流体动压轴承座套相关联的步骤的数量，因为工件座套的放置或设定以及电化学加工工件的设定只需进行一次。

如所述，工件例如轴承座套的高质量和低成本的加工可通过减少与装设(set-up)相关的工序和用于座套加工的其它工序的数量来实现。例如，工件和电化学加工工具可一次装设好，并且可用根据本发明的电化学加工工具执行工序以同时或选择性地在工件内周表面上的指定位置处进行径向动压产生槽的加工，在工件或座套的边缘表面上的指定位置处进行轴向动压槽的加工，以及进行去毛刺加工以便在工件或座套的内周表面上的油池(oil pool)处去除机器加工出的毛刺。

可以理解，所述电化学加工工具和加工方法可用来加工工件并由此生产为满足高速、高精度应用的需要而加工的产品，例如能够用于硬盘主轴马达的流体动压轴承。这样，在说明本发明的电化学加工工具和加工方法时，尽管说明的焦点集中于本发明的独特方面例如径向动压产生槽和轴向动压产生槽的形成，但是如本文将要说明的，可在不同表面上形成一系列这种槽，以用于例如流体动压轴承的座套的工作。在说明本发明的电化学加工工具和方法时，术语“工件”可用来代替座套，因为在生产产品例如座套时，本发明的工具和方法应用于根据本发明的工件，例如一块金属料等。

电化学加工工具包括电极体，该电极体可设置成执行任意电化学加工工序，例如轴向槽加工、径向槽加工和去毛刺；电化学加工工具还包括绝缘引导工具，该绝缘引导工具具有电解液通道形成功能和用于使加工电极相对于工件或座套定位的定位功能。在一个实施例中，电极体具有用于加工轴向和径向槽的电化学加工电极，以及电化学去毛刺电极。在该实施例中，所有的加工过程可同时进行。

电化学加工工具设置成按需要沿一轴线来回地往复移动，从而电化学加工工具可移动远离或移动靠近并接触有支承工具支承的工件例如座套。通过将引导工具的边缘压靠在座套的要在其上形成轴向动压槽的边缘或支承工具的顶面上可实现非常紧密的接触。由于引导工具的边缘被压靠，可确保一电化学加工间隙以用于包含电解液流。

更具体地，引导工具可具有与突出部，该突出部设置成与工件的要在其上形成轴向动压槽的边缘或工件支承工具的边缘压在一起，以便确保用于形成电解液通道的电化学加工间隙。引导工具和电极体可制造成通过滑动机构和螺钉而可彼此相对地(relative to each other)移动，以便这两个部件可以被彼此相对地调节。因此，当例如突出部磨损时，引导工具和电极体可被重新调节以在工作期间确保紧密接触并保持压力。因此，通过改变引导工具和电极体的相对位置，它们可彼此相对地被重新调节。

根据本发明的第一实施例，电化学加工工具的电极体可包括设置成同时在工件的边缘上形成轴向动压产生槽、在工件的内周表面上形成径向动压产生槽并且可去除油池的加工毛刺的加工电极。加工毛刺与油池的单独加工有关，油池是在工件的内周表面上机械加工出来的。由机械加工形成的油池可设置在工件内周表面上的任意位置。例如，它可机械加工在径向动压产生槽之间的内侧上，或机械加工在径向动压产生槽的外侧上。

或者，电化学加工工具的电极体可包括设置成同时在工件的边缘上形成轴向动压产生槽和在工件的内周表面上形成径向动压产生槽的加工电极。去除油池的加工毛刺的去毛刺加工单独执行。

根据本发明的第二实施例，电化学加工工具的电极体可包括设置成同时在工件的边缘上形成轴向动压产生槽和电化学去毛刺或去除在工件内周表面上机械加工出的油池的加工毛刺的电化学加工电极。在工件的内周表面上的径向动压产生槽的电化学加工单独进行。

根据本发明的第三实施例，电化学加工工具的电极体可包括设置成同时在工件的内周表面上形成径向动压产生槽和去毛刺或去除油池的加工毛刺的加工电极。在工件的边缘上的轴向动压产生槽的电化学加工单独进行。

本发明的电化学加工工具的电极体和本文所述的ECM方法可生产座套。通过使用本发明的电化学加工工具的电化学加工由例如一块金属料来制造座套。或者，座套还可代表具有上述座套的用于主轴马达例如硬盘主轴马达的流体动压轴承。

本发明的电化学加工工具和电化学加工方法允许把在工件边缘的指定位置处进行的轴向动压产生槽的加工、在工件内表面的指定位置处进行的径向动压产生槽的加工和工件内表面上的油池的去毛刺加工作为单一的过程同时进行，而工件和加工电极的位置只设定一次。根据单独的示例，电化学加工工具和电化学加工方法通过允许如上所述地执行同时的或相继的工序或它们的组合而允许对工件进行柔性处理。

例如，具有相似的电化学加工条件的轴向动压产生槽的加工和去毛刺加工可首先进行，然后可进行径向动压产生槽的加工。结果，与现有技术的一次执行一个工艺步骤的电化学加工相比，可减少单独的工艺步骤的数量。此外，根据本发明，当工件和加工电极的位置设定好后，工件和加工电极保持固定不动，由此保持而不是降低了精度。另外，可以省略现有技术的在去毛刺过程之后通常所需的刷洗(brushing)过程，这允许进一步降低成本和保持或提高精度。

附图说明

和下面的详细说明一起结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图用于都根据本发明来进一步阐述各个实施例并解释各种原理和优点，在附图中相同的标号表示各个单独视图中的相同或功能相似的元件。

图1A是示出包括根据本发明一个实施例的电化学加工工具和座套支承工具的部件的截面视图的图示。

图1B是示出包括根据本发明另一个实施例的电化学加工工具和座套支承工具的部件的另一个截面视图的图示。

图2是示出图1A和图1B的两个截面视图中的一个的图示，包括根据本发明一个实施例的电化学加工工具的部件。

图3是示出包括根据本发明另一个实施例的电化学加工工具的部件的截面视图的图示。

图4是示出根据本发明一个实施例的油池和去毛刺电极的放大视图的图示。

图5是示出根据本发明一个实施例的加工电极和电解液通道形成装置的示意图的图示。

图6是示出根据本发明一个实施例的示出加工电极的电极体的示意图的图示。

图7是示出根据本发明的各个实施例加工出的示例性座套的透视图的图示。

图8是示出使用采用根据本发明各个实施例的电化学加工工具和方法制造出的座套的流体动压轴承的图示。

具体实施方式

现在根据附图对本发明进行详细说明。对一些部件而言，在它们的出现对本领域技术人员理解本发明不是必须的地方省略对它们的显示和说明。

图1A和图1B示出电化学加工工具1的两个视图。图1A所示的绝缘引导工具2的突出部22靠在座套支承工具3上。如图1B所示，突出部22靠在工件例如座套4上。

如参照图1A、图1B和图2所示，电化学加工工具1包括电极体11、用于在座套4内形成径向动压产生槽的加工电极12、用于在座套4内形成轴向动压产生槽的加工电极13和用于去除例如座套4的内周表面上的油池处的由座套4的机械加工产生的毛刺的去毛刺加工电极14。电化学加工工具1还可包括绝缘引导工具2、电解液入口21、突出部22和座套支承工具3。下文中将对这些和其它部件作更详细的说明。应当理解，如所述，座套4可被看作工件，并且在本文中像这样可互换地被引用。对于示例性的座套4的引用可以例如指具有轴向和径向动压产生槽的座套，例如用于流体动压轴承的座套。

图5示出电极体11、加工电极12、加工电极13和去毛刺电极14。加工电极12、13和14可设置成通过可施加在加工电极13、加工电极12和去毛刺电极14上的电流的反向切换来去除泥渣。

如所述，本发明允许同时执行在工件边缘上的指定位置处进行的轴向动压产生槽加工过程、在工件内周表面上的指定位置处进行的径向动压产生槽加工过程，以及设置成例如在工件内周表面上的油池处去除机器加工出的毛刺的去毛刺加工过程。

或者，可使用电极体11同时进行具有相似的电化学加工条件的轴向动压产生槽的电化学加工和油池的电化学去毛刺，再在单独的步骤中使用例如另一个电极体(未示出)进行径向动压产生槽的电化学加工。应当指出，根据本实施例，电极体11可只包括加工电极13，例如如图3所示，以及设置成去除毛刺例如机器加工出的毛刺的去毛刺电极14。随后在工件内周表面上的指定位置处的径向动压产生槽的加工可使用只包括加工电极12的单独的电极体来进行。

此外，在工件内周表面上的指定位置处的径向动压产生槽的加工可首先进行，然后再同时进行轴向动压产生槽的加工和去毛刺加工。

应当指出，例如如图4所示，在进行了座套4的内周表面的机械加工并在座套4内形成了油池41之后，加工毛刺42存留在加工部上。本发明的电极体11可具有去毛刺电极14以便通过电化学加工去除加工毛刺42。

例如如图2和图3所示，本发明的电化学加工工具1可包括在其边缘上的电极体11。电极体11可包括直径小于座套4的外径而大于座套4的内径的大直径部分和直径稍小于座套4的内径的小直径部分。设置成在座套4的边缘上的指定位置处形成轴向动压产生槽的加工电极13设置在大直径部分的表面上，而设置成在座套4的内周表面上形成径向动压产生槽的加工电极12和/或设置成例如在座套4的内周表面上的油池处去除机器加工出的毛刺的去毛刺电极14设置在小直径部分的外周表面上。本发明的电化学加工工具1还可包括衬套5，该衬套可使用螺钉等安装在加工设备的电极上。此外，除了在加工电极12、13和14上，电极体11的与电解液接触的表面覆盖有绝缘涂层。

本发明的电化学加工工具1包括电极体11，还包括具有电解液通道形成功能以及用于定位电极体11和座套4的电极定位功能的绝缘引导工具2。电化学加工工具1可按需要沿一轴线来回往复移动到指定位置，并且座套4可自由地安装和拆卸。电化学加工工具1的运动通过使绝缘引导工具2的边缘在一定压力下紧密接触可由支承工具3支承的座套4的轴向动压槽侧缘或紧密接触支承工具3的顶缘而确保了电解液在电化学加工间隙内的流动。因此，防止了电解液向除电化学加工间隙以外的地方泄漏。

更具体地，如下文将更详细说明的，安装在电极体11上的绝缘引导工具2可与电化学加工工具1一起来回移动。例如从图1A中可看到，绝缘引导工具2可定位成通过使绝缘引导工具2的突出部22即从电极体11的大直径部分稍稍突出的部分和用于支承座套4的支承工具3的边缘压靠在一起而与支承工具3紧密接触。或者，绝缘引导工具2可设置成通过使绝缘引导工具2的突出部22和座套4的边缘压靠在一起而与例如座套4紧密接触，正如例如从图1B中可看到的那样被支承。

通过以上述方式按压绝缘引导工具2的突出部22，座套加工部中的电解液通道得以形成，并且电解液可从绝缘引导工具2的入口21引入，从而允许对座套4的边缘和内周表面的指定部分进行电化学加工。应当指出，可使用市场上有售的陶瓷或市场上有售的合成树脂来形成绝缘引导工具2。应当理解，优选使用合成树脂来获得所期望的柔性，这是因为绝缘引导工具2的突出部22的柔性使得当绝缘引导工具2如上所述在压力下与支承工具3或座套4的边缘紧密接触时电解液难以泄漏。

除了绝缘引导工具2如上所述的运动以外，绝缘引导工具2和用于座套4的支承工具3可来回移动，从而允许绝缘引导工具2的突出部22在压力下与座套4的边缘或用于座套4的支承工具3的边缘接触。因此，电解液可从电解液通道的入口21引入而***漏，并且在座套加工部内形成电解液通道，由此允许对座套4的边缘和内周表面的指定部分进行电化学加工。

为了更好地理解电化学加工和电解液通道的形成是怎样如上所述地实现的，可参照图5所示的电极体11进行若干评述。本发明的电化学加工工具1具有包括电极体11和绝缘引导工具2的基本结构。绝缘引导工具2安装在电极体11上并且绝缘引导工具2和电极体11的运动可以如上所述地进行。

但是应当指出，突出部22会磨损，例如这是由于如图2和图3详细所示，突出部22压靠在座套4的轴向动压槽侧缘或用于座套4的支承工具3的边缘上。因此，可使用滑动机构和螺钉例如如上所述的衬套5和相应的螺钉来使绝缘引导工具2和电极体11发生相对移动。应当指出，衬套5用来将电化学加工工具附装在电化学加工设备上。此外，当从小直径侧向加工电极看去时，形成轴向动压产生槽的轴向动压产生槽加工电极13以例如在图5底部所示的方式构造。

本领域的技术人员能够理解，电极使用导电材料来获得此处所述的电化学加工结果。用于本发明的电化学加工工具的电极体材料——包括处理或加工电极——的示例为铜合金或铁合金。铜合金的一个示例为黄铜，铁合金的示例为奥氏体不锈钢，在本领域内已知该奥氏体不锈钢是具有例如为SUS303、SUS304等的日本工业标准(JIS)名称的钢。尽管许多材料都可用作绝缘树脂来绝缘电极体的除电极以外的部分，但是绝缘材料应当具有对电解质例如NaNO₃(硝酸钠)的高阻抗并且应当具有良好的对电极体材料的附着性。理想地，应当选择环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酰亚胺树脂，其中环氧树脂具有优越的性能特征。用于示例性工件例如座套4的理想的基材也可选自铜合金或铁合金。如上所述，铜合金的一个示例为黄铜，铁合金的示例是例如为SUS303、SUS304等的奥氏体不锈钢。

尽管下面的段落示出了详细的示例和实施例，但是它们仅用于例示性的目的。本发明不限于这些实施例。

根据第一实施例，使用本发明的电化学加工工具1来同时进行径向动压产生槽的电化学加工、轴向动压产生槽的电化学加工和用于去毛刺的电化学加工。

可以理解，油池41通过机械加工过程形成。如所述由经过粗加工的奥氏体不锈合金形成的座套4将使用本发明的电化学加工工具1进行电化学加工。

如图2所示，本发明的电化学加工工具1包括绝缘引导工具2和电极体11。电极体11包括位于其大直径部分并设置成在座套4的边缘上形成轴向动压产生槽的加工电极13、位于电极体11的小直径部分并设置成在座套4的内周表面上形成径向动压产生槽的加工电极12和同样位于电极体11的小直径部分并设置成去除座套4的内周表面的油池41处的加工毛刺的去毛刺电极14。参照图4应当指出，油池41通过机械加工例如座套4在车床上的车削而形成。去毛刺是使用如上所述可由奥氏体不锈钢制成的本发明的电化学加工工具1来进行的。

电化学加工工具1、绝缘引导工具2和保持座套4的支承工具3可设定或安放在指定或预定位置。要进行电化学加工的的座套4安放在支承工具3的凹陷支承部内。然后电化学加工工具1下降，并且在一定大小的力的作用下，绝缘引导工具2的突出部22的边缘按压在座套4的边缘上，由此确保电解液在电化学加工间隙内的流动以进行电化学加工。

可以理解，通过如下文将要更详细说明的那样在座套4以及在其中包括加工电极12、13和去毛刺电极14的电极体11上施加加工电压，电化学加工间隙内的电解液会从电极表面通过电解液向座套4传导电流并与座套4的表面起反应以通过电化学反应电离和去除与座套4的局部表面相关联的分子。由此在座套4中形成与电极体11上暴露出的电极图案相对应的槽。

如人们所熟知，电解液可以循环再利用。例如，电解槽内的电解液可供应到泥渣去除装置(未示出)以用于去除在电化学加工期间产生的泥渣。去除了泥渣的电解液可返回、回收或重新供应到电解液供应源。电解液供应源中的回收电解液可用供应泵(未示出)供应到电解槽。应当指出，如例如在上述未审定的日本专利申请H11-207530中所述，本发明的电化学加工工具1的入口21可包括公知的电解液回收装置以在电化学加工期间使电解槽(未示出)内的电解液循环。电解液供应到电解液回收装置以及从电解液回收装置供应，电解液回收装置例如包括带有过滤器的泥渣去除装置、包含电解液的容器箱和供应电解液的供应泵。

电化学加工工具1可包括电极体11。如前所述，电极体11可包括径向动压产生槽加工电极12、轴向动压产生槽加工电极13和去毛刺电极14。一驱动控制单元和一驱动控制电路(未示出)介入在电极12、13、14和一直流电源之间。驱动控制电路用于通过电极体11在电极12、13和14上施加所期望的加工电压。绝缘引导工具2可通过一控制装置(未示出)来回移动并设定在与要加工的座套4的指定位置相对应的位置。座套4包含在支承工具3的凹陷支承部中并被支承在指定位置。

通过控制电极体11的小直径部分的尺寸或座套4的内径的大小，座套4的内表面和电极体11的电极12、13、14之间的间隙可控制成在座套4的中心和加工电极12、14的中心重合的位置处为几十微米(μm)的距离。ECM领域的普通技术人员能够理解对间隙距离进行控制的重要性。此外，关于电极13和被支承的座套4的边缘之间的间隙，预先设定突出部22的高度使得在处于压力下的紧密接触的状态下该间隙变为几十微米(μm)。绝缘引导工具2的突出部22的边缘和被支承的座套4的边缘在恒定压力下紧密接触并保持固定不动。在座套4和电化学加工工具1固定不动的同时，电解液供给到电化学加工间隙中。

应当指出，从电解液供应源(未示出)供应的电解液供给到绝缘引导工具2的入口21中。从轴向动压产生槽加工电极13与座套4的边缘之间的间隙到座套4的内周表面与径向动压产生槽加工电极12和去毛刺电极14之间的间隙形成电解液通道。由此电解液能够流动通过该通道以便可如本文所述地进行电化学加工。

在电极12、13、14和直流电源之间设有驱动控制电路(未示出)。电解液还如上所述地供应。通过使用驱动控制电路将加工电压加在三个电极12、13和14上，座套4的边缘上的轴向动压产生槽44和座套4的内周表面上的径向动压产生槽43如图7所示地形成。此外，油池41处的加工毛刺42被去除。

或者，可使用本发明的电化学加工工具1同时进行径向动压产生槽的电化学加工和轴向动压产生槽的电化学加工。与第一实施例不同，用于去毛刺的电化学加工单独进行。在这个可选方案中，电极体11只包括径向动压产生槽加工电极12和轴向动压产生槽加工电极13。

在进行了预期的电化学加工后，座套4被卸下并可进行刷洗或清洁以去除由电化学加工产生的泥渣。然后可对座套4进行漂洗和干燥。结果，获得了具有径向动压产生槽和轴向动压产生槽的座套4。

根据第二实施例，轴向动压产生槽的电化学加工和去毛刺加工同时进行，而径向动压产生槽的电化学加工单独进行。

如图4所示，通过机械加工例如使用机床、铣床、车床等进行的车削过程来形成油池41，以制造由例如奥氏体不锈钢制成的座套4。例如如图3所示，电化学加工工具1、绝缘引导工具2和保持或支承座套4的支承工具3安放或设定在预定或指定位置。座套4包含在支承工具3的凹陷支承部中。然后电化学加工工具1下降，并且在一定大小的力的作用下，绝缘引导工具2的突出部22的边缘按压在座套4的边缘上，从而在轴向上可靠地确定电化学加工工具1的加工电极的位置。因此，确保了电解液在电化学加工间隙中的流动。

绝缘引导工具2可通过一控制装置(未示出)来回往复移动并设定在与要加工的座套4的指定位置相对应的位置。座套4包含在支承工具3的凹陷支承部中并由此被支承在指定位置。通过控制电极体11的小直径部分的尺寸或座套4的内径的大小，座套4的内表面和电极体11的电极12、14之间的间隙可控制成在座套4的中心和加工电极12、14的中心重合的位置处为几十微米(μm)的距离，以便于如本文所述地进行电化学加工。

此外，关于电极13和座套4的边缘之间的间隙，可预先设定突出部22的高度使得当突出部22和座套4的边缘在压力下紧密接触时该间隙变为几十微米(μm)。绝缘引导工具2的突出部22的边缘和被支承的座套4的边缘在预定压力下紧密接触并在固定的位置处保持固定不动。在座套4和电化学加工工具1固定不动的同时，电解液供给到电化学加工间隙中。

本实施例的电化学加工工具1可包括定位在其前端或边缘的电极体11。电极体11可包括轴向动压产生槽加工电极13和去毛刺电极14。座套4的内周表面上的径向动压产生槽单独形成。

在本实施例中，如上所述，轴向动压产生槽的电化学加工和去毛刺加工同时进行。使用上述的驱动控制电路(未示出)将加工电压加在轴向动压产生槽加工电极13和去毛刺电极14上。如图3所示，电化学加工工具1包括带有加工电极13的电极体11，加工电极13设置成进行座套4的边缘上的轴向动压产生槽的电化学加工。电极体11还包括设置成去除座套4的内周表面上的油池41处的加工毛刺42的去毛刺加工电极14。

从电解液供应源(未示出)供应的电解液可从绝缘引导工具2的入口21供给。从轴向动压产生槽加工电极13与座套4的边缘之间的间隙到座套4的内周表面与去毛刺电极14之间的间隙形成电解液通道。由此电解液可流动通过这些间隙。

如所述，在电极13、14和直流电源之间设有驱动控制电路(未示出)。可供应电解液并通过例如使用驱动电路将加工电压加在两个电极13和14上，可在座套4的边缘上加工出轴向动压产生槽44并通过去毛刺电极14去除油池41处的加工毛刺42。在一单独的工序中，可使用这样的电化学加工工具1来加工径向动压产生槽，该电化学加工工具1使用只带有径向动压产生槽电化学加工电极12的电极体11。

在进行了预期的电化学加工后，座套4被卸下并可进行刷洗或清洁以去除由电化学加工产生的泥渣。然后可对座套4进行漂洗和干燥。结果，获得了具有径向动压产生槽和轴向动压产生槽的座套4。

根据第三实施例，本发明的电化学加工工具同时进行用于形成径向动压产生槽的电化学加工过程和用于去除由机械加工过程产生的毛刺的电化学加工过程。用于形成轴向动压产生槽的电化学加工过程单独进行。

本实施例的电化学加工工具1对应于例如如图2所示的电化学加工工具1，其中用于加工轴向动压产生槽的电极13被省略。换句话说，电化学加工工具1在其前端或边缘上具有电极体11。电极体11包括径向动压产生槽加工电极12和去毛刺电极14。一驱动控制电路(未示出)介入在电极12、14和直流电源之间。通过以所期望的方式使用驱动控制电路，可将用于同时进行加工和去毛刺过程的电压加在电极12和14上。在这种构型中，电化学加工工具1的电极12和14可具有非常精确的相对位置，这是因为可使这些电极在相同表面上的非常精确的位置处靠得很近而不会受到电极13存在的影响。结果，电化学加工工具1的总体精度有所提高，并且在电化学加工过程期间的装设操作变得更容易。

可以理解，根据本实施例，用于在座套的端面上形成轴向动压产生槽的电化学加工过程通过使用这样的电化学加工工具1单独进行，该电化学加工工具1的电极体11只具有用于电化学加工轴向动压产生槽的电极13。关于本实施例，除了上述示例性电极11的结构差异以外，其加工方法与第二实施例相同，并且获得了相同的结果；因此，省略对电化学加工过程的详细说明。

根据上述实施例，本发明的电化学加工工具可用于制造如图7所示的使用座套4的流体动压轴承。如所示可以看到，座套4可构造成大致为中空的筒状，该筒在其各端具有边缘表面，还具有内周表面和外周表面。在座套4的边缘表面部分之一上可以看到轴向动压产生槽44，在座套4的内周表面上可以看到径向动压产生槽43，在座套4的内周表面上还可看到油池41。

如图8所示，所获得的流体动压轴承包括位于座套4的内周表面上的径向动压产生槽43和位于座套4的边缘部分上的轴向动压产生槽44。座套4还可包括油池41，油池41可以如上例如关于第一、第二和第三实施例所述地获得。

在其一端上安装有凸缘61的旋转轴6可***或装配在座套4内以便自由旋转。端盖7和管状套管9可用于包含流体动压轴承的部件。端盖7可具有例如使用本文所述的原理形成在其边缘表面上的轴向动压产生槽。端盖7的外周和管状套管9的端部可焊接在一起以形成杯状。管状套管9装配在流体动压轴承的座套4的外周上并且在流体动压轴承的外周表面处用粘合剂15密封成气密状态，以便凸缘61的顶部和底部边缘分别面对座套4的轴向动压产生槽44和形成在端盖7上的轴向动压产生槽71。

流体动压轴承的端面和端盖7的表面之间的距离可设置成使用间隔件8形成适当大小的间隙、空间、空腔等，旋转轴6和凸缘61可悬浮在这些间隙、空间、空腔内。用流体动压轴承、端盖7和包括凸缘61的旋转轴6形成的空间或间隙用润滑油10填充以便在旋转期间通过由本文所述的动压产生槽的作用在油10中产生的动压来促进包括凸缘61的旋转轴6的润滑和悬浮，对此还将做进一步说明。

当旋转轴6和凸缘61旋转时，在旋转轴6与座套4的内周表面上的径向动压产生槽43之间，以及在凸缘61与形成在座套4的边缘部分上的轴向动压产生槽44和形成在端板7上的轴向动压产生槽71之间，在润滑油10中产生轴向和径向动压。通过与旋转期间产生的动压有关的提升作用，旋转轴6和凸缘61可自由旋转。重要的是应当指出，尽管根据本发明在本文中对轴向动压产生槽的加工和径向动压产生槽的加工进行了说明，但是例如如附图中所示，旋转轴6和凸缘61的悬浮是用以上述方式环绕例如座套4的周边或遍布座套4的边缘表面形成的一系列这类槽来实现的。

本发明的电化学加工工具和电化学加工方法允许把径向动压产生槽的加工、在座套4的内表面的指定位置处进行的轴向动压产生槽的加工和座套4内表面上的油池41的去毛刺加工作为单一的过程来进行，而座套4和加工电极12、13、14的位置只设定一次。径向动压产生槽、轴向动压产生槽和与油池相关的毛刺的电化学加工以及所得到的座套为大批量生产能力提供了条件，由此导致相关部件或子组件的高工业可用性(industrialavailability)。

本公开内容用于解释如何构造和使用根据本发明的各种实施例，而并非穷举性的(exhaustive)或并非将本发明限制于所公开的精确形式。根据上述教导可进行修改或改动。对实施例的选定和说明是用于更好地阐述本发明的原理及其实际应用，以及使本领域的普通技术人员能够以适于特定的预期应用的各种实施例和变型来利用本发明，所述各种实施例和变型在根据它们的被公平、合法、公正地赋予的范围进行解释时处于由所附权利要求及其所有等同物所确定的本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种用于加工工件的电化学加工工具，该电化学加工工具包括：

电极体，该电极体设置成同时执行以下各项中的至少两项：所述工件上的轴向动压产生槽的第一电化学加工；位于所述工件上的径向动压产生槽的第二电化学加工；和位于所述工件上的毛刺的电化学去除；以及

绝缘引导工具，该绝缘引导工具构造成使所述电极体相对于所述工件定位并同时形成电解液通道。

2.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，当所述第一电化学加工、所述第二电化学加工和所述毛刺的电化学去除中的两项同时进行时，所述第一电化学加工、所述第二电化学加工和所述毛刺的电化学去除中的另一项单独进行。

3.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，

所述工件由一支承工具支承；并且

所述绝缘引导工具包括一边缘，该边缘设置成压靠在所述支承工具的顶面和所述工件的边缘之一上，以便确保电解液在所述电解液通道中的流动。

4.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，

所述工件由一支承工具支承；并且

所述绝缘引导工具包括一突出部并进一步构造成将该突出部压靠在所述支承工具的顶面和所述工件的与所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工相关联的边缘之一上，以便确保电解液在所述电解液通道中的流动，所述电解液通道与所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工相关联。

5.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工在所述工件的边缘上进行。

6.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，所述径向动压产生槽的所述第二电化学加工在所述工件的内周表面上进行。

7.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，所述电极体设置成同时执行：

所述工件的边缘上的所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工，和

所述毛刺的所述去毛刺电化学加工。

8.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，所述电极体设置成同时执行：

所述工件的边缘上的所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工，和

所述工件的内周表面上的所述径向动压产生槽的所述第二电化学加工。

9.根据权利要求1所述的电化学加工工具，其特征在于，所述绝缘引导工具和所述电极体可彼此相对地移动。

10.一种使用电化学加工工具对工件进行电化学加工的方法，包括：

同时执行以下各项中的至少两项：

所述工件上的轴向动压产生槽的第一电化学加工，

所述工件上的径向动压产生槽的第二电化学加工，和

位于所述工件上的毛刺的去毛刺电化学加工。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述电化学加工工具包括一电极体，所述方法还包括定位所述电极体和所述工件以在它们之间形成电解液通道。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括单独执行所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工、所述径向动压产生槽的所述第二电化学加工和所述毛刺的所述去毛刺电化学加工中剩余的那一项。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，同时执行所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工和所述毛刺的所述去毛刺电化学加工。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，同时执行所述轴向动压产生槽的所述第一电化学加工和所述径向动压产生槽的所述第二电化学加工。

15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述工件包括与流体动压轴承相关联的座套。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述流体动压轴承与主轴马达相关联。

17.一种用于执行以下各项中的一项或同时执行其中两项或多项的电化学加工装置：轴向动压产生槽的电化学加工、径向动压产生槽的电化学加工和用于去除毛刺的电化学加工，所述轴向动压产生槽的电化学加工在一座套的端面上的预定位置处进行，所述径向动压产生槽的电化学加工在所述座套的内周表面上的第一预定位置处进行，并且所述毛刺由在所述座套的内周表面上的第二预定位置处单独进行的机械加工过程产生，所述电化学加工装置包括：

用于保持所述座套的座套保持装置；

设置成进行所述一个或同时进行两个或多个电化学加工过程的电极单元；以及

绝缘引导工具，该绝缘引导工具构造成：

用所述电极单元和所述座套形成一通道以用于与所述电化学加工过程相关联的电化学溶液，以及

确定电极相对于所述座套的位置，

其中所述电化学加工装置设置成沿一轴线移动以确保所述绝缘引导工具的端面在压力下与所述座套的轴向动压产生槽侧的端面和所述座套保持装置的上端面之一接触，并且由此电化学溶液流入所述通道。

18.根据权利要求17所述的电化学加工装置，其特征在于，所述电极单元包括：

用于在所述座套的所述端面上进行所述轴向动压产生槽的电化学加工的加工电极；以及

用于进行去除毛刺的电化学加工的毛刺去除加工电极，所述毛刺由所述单独的机械加工过程产生，所述第二预定位置包括所述座套的内周表面上的含油部段。

19.根据权利要求17所述的电化学加工装置，其特征在于，所述电极单元包括：

用于在所述座套的所述端面上进行所述轴向动压产生槽的电化学加工的第一加工电极；以及

用于在所述座套的内周表面上进行所述径向动压产生槽的电化学加工的第二加工电极。

20.根据权利要求17所述的电化学加工装置，其特征在于，所述电极单元包括：

用于在所述座套的内周表面上进行所述径向动压产生槽的电化学加工的加工电极；以及

用于进行去除毛刺的电化学加工的毛刺去除加工电极，所述毛刺由所述单独的机械加工过程产生，所述第二预定位置包括所述座套的内周表面上的含油部段。

21.根据权利要求17所述的电化学加工装置，其特征在于，所述电极单元包括：

用于在所述座套的所述端面上进行所述轴向动压产生槽的电化学加工的第一加工电极；

用于在所述座套的内周表面上进行所述径向动压产生槽的电化学加工的第二加工电极；以及

用于进行去除毛刺的电化学加工的毛刺去除加工电极，所述毛刺由所述单独的机械加工过程产生，所述第二预定位置包括所述座套的内周表面上的含油部段。

22.根据权利要求17所述的电化学加工装置，其特征在于，所述绝缘引导工具包括用于确保一间隙的凸出部，该间隙用于执行用于形成轴向动压产生槽的加工过程，所述凸出部在压力下与所述座套的轴向动压产生槽侧的端面或所述座套保持装置的上端面接触。

23.根据权利要求17所述的电化学加工装置，其特征在于，所述绝缘引导工具和所述电极单元可作相对移动。

Images