CN102725090A - 用于加工工件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于加工工件的方法和相关的装置。按照该方法,采用无接触式剥蚀方法在加工区域(18)中剥蚀工件(12)的材料。以工件(12)的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励工件(12),或者以工件(12)与耦接部件(20)的共同的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励由工件(12)和牢固地与工件(12)耦接的耦接部件(20)构成的复合体。该固有谐振频率经过选择,使得在加工区域(18)中出现振动,这种振动具有相对于激励振动的振动幅度(X_A)来说最大的振动幅度(X_W_MAX)。
Description
技术领域
本发明涉及用于加工工件的方法和相应的装置,其中采用无接触式剥蚀方法在加工区域中剥蚀工件的材料。
背景技术
作为无接触式剥蚀方法的范例,应提及电腐蚀法。电腐蚀法基于在导电的触点之间的材料剥蚀。一个导电的触点由工件构成。另一个触点由造型的工具构成,例如由金属线构成。该工具被引导到工件附近,而不接触该工件。在工具与工件之间施加电压,由此短暂地产生电弧或火花,借此可以从工件熔化掉并剥蚀材料。如果工具是细的金属线,沿轴向朝向工件引导该金属线,则可以在工件中开设出孔,这些孔的直径例如小于一毫米,比如为0.2毫米。这种孔例如是内燃机喷射阀中的节流孔。开设这种孔非常耗费时间。
发明内容
本发明的目的在于,提出用于加工工件的方法和相应的装置,其简单而可靠。
该目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的有利改进在从属权利要求中给出。
本发明的特点是用于加工工件的方法和相应的装置。采用无接触式剥蚀方法在加工区域中剥蚀工件的材料。以工件的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励工件,或者以工件与耦接部件的共同的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励由工件和牢固地与工件耦接的耦接部件构成的复合体。该固有谐振频率经过选择,使得在加工区域中出现振动,这种振动具有相对于激励振动的振动幅度来说最大的振动幅度。
本发明基于如下构思:除了在加工时直接供应的能量外,还供应振动形式的能量,由此可以加速工件的加工过程。所述振动可以支持进而加速从工件剥蚀材料。以固有谐振频率激励工件或者激励工件与耦接部件,由此可以实现加工区域的最大振动幅度,而能量投入却最少。因而可以实现高能效。无接触式剥蚀方法的加工时间可以很短。由此即使在批量生产时也能制得高质量的工件。由于加工时间短,所以可以缩短工件加工的周期时间。
按照该方法的一种有利设计,使得工件直接地或者通过耦接部件牢固地与促动器耦接。促动器以一振动频率激励工件或者激励由工件和牢固地与工件耦接的耦接部件构成的复合体,该振动频率等于工件的固有谐振频率,或者等于工件与耦接部件的固有谐振频率。其优点是,工件的、促动器的、有时还有耦接部件的固有谐振频率的调谐,能实现在工件、促动器、有时还有耦接部件之间的无磨损的接触。
根据该方法的另一有利设计,加工区域中的振动的最大振动幅度等于促动器的振动的最大振动幅度。其优点是,可以避免促动器的、工件的、有时还有耦接部件的磨损。
按照该方法的另一有利设计,在促动器与工件之间的、或者在促动器与由工件和牢固地与工件耦接的耦接部件构成的复合体之间的接触部位上,存在有促动器振动的最大振动幅度。其优点是,可以避免促动器的、工件的、有时还有耦接部件的磨损。
根据该方法的另一有利设计,工件的固有谐振频率经过选择,使得加工区域中的振动方向优选位于造型的工具的加工方向上。由此可以特别有效地执行无接触式剥蚀方法。
按照该方法的另一有利设计,无接触式剥蚀方法是具有预定的脉冲频率的电腐蚀法。优点是,电腐蚀法是一种可靠而精确的无接触式剥蚀方法。
根据该方法的另一有利设计,无接触式剥蚀方法是具有预定的脉冲频率的激光烧蚀法。其优点是,激光烧蚀法是一种可靠而精确的无接触式剥蚀方法。
按照该方法的另一有利设计,无接触式剥蚀方法的脉冲频率与促动器的激励频率相互同步。其优点是,可以实现工具移动与剥蚀过程的同步,进而实现对加工区域进行特别可靠而精确的加工。
根据一种有利设计,该装置具有促动器,该促动器被构造用于直接地或者通过耦接部件牢固地与工件耦接。
按照该装置的另一有利设计,促动器是压电促动器。压电促动器是一种特别可靠的促动器。
根据另一有利设计,该装置具有保持装置,该保持装置与耦接部件的一个区段耦接,在该区段中出现具有最小的振动幅度的振动。由此可以把保持力顺畅地引到耦接部件上,进而也可以可靠地保持并对准工件。
按照该装置的另一有利设计,耦接部件具有在耦接部件的纵向上延伸的介质输送沟槽,该介质输送沟槽具有介质入口,该介质入口设置在耦接部件的一个区段中,在该区段中出现具有最小的振动幅度的振动。其优点是,通过该沟槽能以简单的方式将例如用于冲洗工件的加工区域的工作介质输送给工件的加工区域。
附图说明
下面参照示意图阐述本发明的实施例。
其中:
图1示出用于加工工件的装置的第一实施方式;和
图2示出该装置的第二实施方式。
具体实施方式
相同结构或功能的部件在附图中统一地标有相同的附图标记。
图1和2均示出用于加工工件12的装置10。该工件12例如是汽车内燃机喷射阀的一部分。该装置10具有促动器14,该促动器经过布置和设计,使得可通过激励工件12采用直接方式(图1)或间接方式(图2)将机械振动形式的能量提供给工件12。促动器14优选是压电促动器。优选通过被设计成弹簧-质量***的部件将工件12和促动器14固定在未进一步示出的机器内部。由此可以避免机械振动传递到机器的其它组件上。
装置10还包括造型的工具16,该造型的工具可被引导至工件12的加工区域18。造型的工具16经过优选引导,使得它不接触工件12特别是加工区域18。利用造型的工具16可以采用无接触式剥蚀方法在加工区域18中剥蚀工件12的材料。
按照一种实施方式,造型的工具16优选可以是电极。在被构造成电极的造型的工具16与工件12之间可以施加电压,该电压的大小应能优选短暂地在被构造成电极的造型的工具16与工件12之间产生电弧或火花。利用该电弧或火花,亦即利用引入到工件12中的电能,能够在加工区域18中从工件12熔化出并剥蚀材料。这种剥蚀方法称为电腐蚀法。
根据另一实施方式,造型的工具16可以是激光器。尤其可以利用被构造成激光器的造型的工具16的脉冲式激光射束来加工工件12的加工区域18,从而通过引入脉冲式激光的能量可以从工件12的加工区域18脱离出离子,并在工件12的区域18中使工件材料蒸发。利用被构造成激光器的造型的工具16执行的这种剥蚀方法称为激光烧蚀法。
按照图2所示的实施方式,装置10具有耦接部件20,该耦接部件一方面牢固地与工件12耦接,另一方面牢固地与促动器14耦接。耦接部件20被构造用于将促动器14的振动传递到工件12上。耦接部件20例如是夹紧杆。
装置10还具有保持装置22,该保持装置与耦接部件20的区段24耦接,从而能保持住工件12。
根据图2所示的实施方式,耦接部件20具有在耦接部件20的纵轴线L方向上延伸的介质输送沟槽26。介质输送沟槽26具有介质入口28,该介质入口设置在耦接部件20的一个区段中。介质输送沟槽26还具有介质出口30,该介质出口优选设置在工件12的加工区域18附近。通过介质输送沟槽26可以将工作介质例如水或空气经由介质出口30输送给工件12的加工区域18,从而能利用工作介质把采用无接触式剥蚀方法从工件12的加工区域18脱离的颗粒冲走。由此可以把剥蚀掉的材料从工件12的加工区域18清除。因而可以避免已经剥蚀掉的材料影响进一步剥蚀工件12的材料。
下面详细地阐述用于加工工件12的方法。
按照图1所示的实施方式,促动器14直接牢固地与工件12耦接,工件12的促动器14激励起振动X_W,该振动的振动频率等于工件12的固有谐振频率之一。固有谐振频率在此经过选择,使得在加工区域18中达到工件12的最大振动幅度X_W_MAX。最大振动幅度X_W_MAX在此特别是决定于促动器12的振动X_A的最大振动幅度X_A_MAX。工件12的固有谐振频率在此经过优选选择,使得加工区域18中的振动方向优选位于造型的工具16的加工方向上,这对无接触式剥蚀方法有利。加工区域18中的振动的最大振动幅度X_W_MAX优选等于促动器14的振动的最大振动幅度X_A_MAX。如果工件12以其固有谐振频率被激励,则可以投入最少的能量有针对性地使得加工区域18处于振动之中。由此能以很高的能量效率执行用于加工工件12的方法。在促动器14与工件12之间的接触部位几乎无磨损产生,从而能在工业上应用该装置10。
根据图2所示的实施方式,以工件12与耦接部件20的共同的固有谐振频率激励由工件12与耦接部件20构成的复合体。该固有谐振频率在此经过选择,使得在加工区域18中工件12的振动X_W具有最大振动幅度X_W_MAX。促动器14以一振动频率激励工件12与耦接部件20,该振动频率等于激励工件12与耦接部件20的共同的固有谐振频率之一。加工区域18中的振动的最大振动幅度X_W_MAX等于促动器14的振动的最大振动幅度X_A_MAX。
视所选择的工件12与耦接部件20的固有谐振频率而定,在耦接部件20中产生一个或多个振动节点。在这些振动节点中,耦接部件20的振动X_K达到最小的振动幅度X_MIN,该最小的振动幅度有时也可以为值零。在图2所示的实施方式中示出了两个这种振动节点。保持装置22优选设置在耦接部件20的区段24中,在该区段中达到最小的振动幅度X_MIN。此外,按照这里所示的实施方式,介质输送沟槽26的介质入口28设置在耦接部件20的区段24中,在该区段中出现了最小的振动幅度X_MIN。如果在耦接部件20中出现了特别是多于两个的振动节点,则耦接部件20的其中设置有介质入口28的区段可以与耦接部件20的其中设置有保持装置22的区段互不相同。基于在振动节点中出现的最小的振动幅度X_MIN,可以把用于冲洗工件20的加工区域18的介质非常可靠地导入到介质入口28中。另外,该装置10可以借助保持装置22特别可靠地保持并引导在达到最小的振动幅度X_MIN所在的振动节点中。
特别有利的是,无接触式剥蚀方法的脉冲频率与促动器14的激励频率相互同步。于是,电腐蚀法或激光烧蚀法的脉冲频率可以等于促动器14的激励频率,或者为其整数多倍。
如果工件12特别地是汽车内燃机喷射阀的一部分,则以工件12的固有谐振频率进行激励,在加工区域18中出现具有最大振动幅度X_W_MAX的振动,由此可以在制造用于喷射阀的喷射开口的微孔时实现非常有利的工艺条件。在加工工件12时的加工速度由此可以明显提高。
Claims (13)
1.一种用于加工工件(12)的方法,其中
—采用无接触式剥蚀方法在加工区域(18)中剥蚀工件(12)的材料;和
—以工件(12)的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励工件(12),或者以工件(12)与耦接部件(20)的共同的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励由工件(12)和牢固地与工件(12)耦接的耦接部件(20)构成的复合体,
其中该固有谐振频率经过选择,使得在加工区域(18)中出现振动,这种振动具有相对于激励振动的振动幅度(X_A)来说最大的振动幅度(X_W_MAX)。
2.如权利要求1所述的方法,其中使得工件(12)直接地或者通过耦接部件(20)牢固地与促动器(14)耦接,
其中促动器(14)以一振动频率激励工件(12)或者激励由工件(12)和牢固地与工件(12)耦接的耦接部件(20)构成的复合体,该振动频率等于工件(12)的固有谐振频率,或者等于工件(12)与耦接部件(20)的固有谐振频率。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中加工区域(18)中的振动的最大振动幅度(X_W_MAX)等于促动器(14)的振动的最大振动幅度(X_A_MAX)。
4.如权利要求2和3中任一项所述的方法,其中在促动器(14)与工件(12)之间的、或者在促动器(14)与由工件(12)和牢固地与工件(12)耦接的耦接部件(20)构成的复合体之间的接触部位上,存在有促动器(14)的振动的最大振动幅度(X_A_MAX)。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中工件(12)的固有谐振频率经过选择,使得加工区域(18)中的振动的方向优选位于造型的工具(16)的加工方向上。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中无接触式剥蚀方法是具有预定的脉冲频率的电腐蚀法。
7.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其中无接触式剥蚀方法是具有预定的脉冲频率的激光烧蚀法。
8.如权利要求6和7中任一项所述的方法,其中无接触式剥蚀方法的脉冲频率与促动器(14)的激励频率相互同步。
9.一种用于加工工件(12)的装置(10),该装置被构造用于
—采用无接触式剥蚀方法在加工区域(18)中剥蚀工件(12)的材料;和
—以工件(12)的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励工件(12),或者以工件(12)与耦接部件(20)的共同的固有谐振频率进行激励振动,由此来激励由工件(12)和牢固地与工件(12)耦接的耦接部件(20)构成的复合体,
其中该固有谐振频率经过选择,使得在加工区域(18)中出现振动,这种振动具有相对于激励振动的振动幅度(X_A)来说最大的振动幅度(X_W_MAX)。
10.如权利要求9所述的装置(10),该装置具有促动器(14),该促动器被构造用于直接地或者通过耦接部件(20)牢固地与工件(12)耦接。
11.如权利要求10所述的装置(10),其中促动器(14)是压电促动器。
12.如权利要求9至11中任一项所述的装置(10),该装置具有保持装置(22),该保持装置与耦接部件(20)的一个区段(24)耦接,在该区段中出现具有最小的振动幅度(X_MIN)的振动。
13.如权利要求9至12中任一项所述的装置(10),其中耦接部件(20)具有在耦接部件(20)的纵向上延伸的介质输送沟槽(26),该介质输送沟槽(26)具有介质入口(28),该介质入口设置在耦接部件(20)的一个区段(24)中,在该区段中出现具有最小的振动幅度(X_MIN)的振动。
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