專利名稱：電化學(xué)加工工具和使用該電化學(xué)加工工具加工產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)加工(ECM)，更具體地涉及電化學(xué)加工工具和使用該電化學(xué)加工工具以低成本制造高質(zhì)量產(chǎn)品例如軸承座套的加工方法。
背景技術(shù)：
例如在未審定的日本專利申請H10-277842中所述的用于去毛刺的傳統(tǒng)電化學(xué)加工設(shè)備包括電極以及帶有直流電源和控制裝置的用于向工件和電極施加脈沖電流的脈沖電流源。電極包括用于給工件去毛刺的加工電極和用于檢測工件位置的電極。在工件和電極之間供應(yīng)有電解液，工件在指定位置相對于電極對齊。
對于直流電源，正接線端(+)連接至工件，而負接線端(-)經(jīng)由控制裝置連接至工件加工電極和用于檢測工件位置的電極。但是應(yīng)當(dāng)指出，上述文獻將用于去毛刺的工件加工電極和脈沖電流源作為不易于由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員實現(xiàn)的一般概念進行說明。
如例如在未審定的日本專利申請2000-198042中所述，還已知在電化學(xué)加工期間，使用珩磨(hone)電極工具——該珩磨電極工具具有用作用于超聲加工的珩磨工具和用于電化學(xué)加工的電極工具的結(jié)構(gòu)，具有大致均勻強度的超聲振動可直接傳播至工件的加工孔的內(nèi)壁表面。同時，電化學(xué)效應(yīng)基于在工件的加工孔的內(nèi)壁表面上的電化學(xué)加工而起作用。結(jié)果，由于超聲振動的作用和電化學(xué)效應(yīng)，具有傳統(tǒng)的刷子無法到達的凹部的零件得到有效的清潔。金屬碎片和毛刺，例如細小顆粒和削屑可得到有效去除。
此外已知，在傳統(tǒng)的電化學(xué)加工包括電化學(xué)去毛刺和電化學(xué)拋光過程中，去毛刺和拋光過程中的任一個都可單獨進行，或者這兩者可同時進行。另外，用在加工中的電解液在確保具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性能的同時能夠以一定的方式組成，以獲得與加工相關(guān)聯(lián)的特定結(jié)果。例如，電解液可包括能夠促進表面氧化以便溶解待加工工件的金屬表面的氧化劑，能夠維持濃度極化的極性增強劑，以及能夠抑制由蝕刻元件引起的工件金屬表面腐蝕的抑制劑。未審定的日本專利申請H07-316899中說明了這樣的電解質(zhì)溶液，其包括具有氧化劑、極性增強劑或抑制劑中的一種、兩種或所有的三種的各種電解液中的一種或幾種的組合。
另外，如例如在未審定的日本專利申請H11-207530中所述，電化學(xué)加工設(shè)備可具有加工電極，這些加工電極設(shè)置成通過對座套構(gòu)件的內(nèi)周表面進行的電化學(xué)加工而形成具有指定形狀的槽。加工電極可包括能夠形成一個或多個槽的槽加工電極和能夠執(zhí)行修整(finishing)工序的修整電極，在修整工序中，座套構(gòu)件和加工電極沿指定的相關(guān)方向移動，槽加工電極在座套構(gòu)件的內(nèi)周表面上形成槽，而修整電極修整所述內(nèi)周表面。
但是，盡管上述參考文獻概括地說明了在座套的內(nèi)周上加工徑向動壓產(chǎn)生槽，但是未對在座套邊緣上的指定位置處加工軸向動壓產(chǎn)生槽進行說明。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已知加工工具和方法的上述限制，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)加工工具和使用本文所述的該電化學(xué)加工工具的加工方法，所述工具和方法能夠以低成本生產(chǎn)高質(zhì)量的加工產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)明的電化學(xué)加工工具和加工方法減少了與加工工件例如流體動壓軸承座套相關(guān)聯(lián)的步驟的數(shù)量，因為工件座套的放置或設(shè)定以及電化學(xué)加工工件的設(shè)定只需進行一次。
如所述，工件例如軸承座套的高質(zhì)量和低成本的加工可通過減少與裝設(shè)(set-up)相關(guān)的工序和用于座套加工的其它工序的數(shù)量來實現(xiàn)。例如，工件和電化學(xué)加工工具可一次裝設(shè)好，并且可用根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)加工工具執(zhí)行工序以同時或選擇性地在工件內(nèi)周表面上的指定位置處進行徑向動壓產(chǎn)生槽的加工，在工件或座套的邊緣表面上的指定位置處進行軸向動壓槽的加工，以及進行去毛刺加工以便在工件或座套的內(nèi)周表面上的油池(oil pool)處去除機器加工出的毛刺。
可以理解，所述電化學(xué)加工工具和加工方法可用來加工工件并由此生產(chǎn)為滿足高速、高精度應(yīng)用的需要而加工的產(chǎn)品，例如能夠用于硬盤主軸馬達的流體動壓軸承。這樣，在說明本發(fā)明的電化學(xué)加工工具和加工方法時，盡管說明的焦點集中于本發(fā)明的獨特方面例如徑向動壓產(chǎn)生槽和軸向動壓產(chǎn)生槽的形成，但是如本文將要說明的，可在不同表面上形成一系列這種槽，以用于例如流體動壓軸承的座套的工作。在說明本發(fā)明的電化學(xué)加工工具和方法時，術(shù)語“工件”可用來代替座套，因為在生產(chǎn)產(chǎn)品例如座套時，本發(fā)明的工具和方法應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的工件，例如一塊金屬料等。
電化學(xué)加工工具包括電極體，該電極體可設(shè)置成執(zhí)行任意電化學(xué)加工工序，例如軸向槽加工、徑向槽加工和去毛刺；電化學(xué)加工工具還包括絕緣引導(dǎo)工具，該絕緣引導(dǎo)工具具有電解液通道形成功能和用于使加工電極相對于工件或座套定位的定位功能。在一個實施例中，電極體具有用于加工軸向和徑向槽的電化學(xué)加工電極，以及電化學(xué)去毛刺電極。在該實施例中，所有的加工過程可同時進行。
電化學(xué)加工工具設(shè)置成按需要沿一軸線來回地往復(fù)移動，從而電化學(xué)加工工具可移動遠離或移動靠近并接觸有支承工具支承的工件例如座套。通過將引導(dǎo)工具的邊緣壓靠在座套的要在其上形成軸向動壓槽的邊緣或支承工具的頂面上可實現(xiàn)非常緊密的接觸。由于引導(dǎo)工具的邊緣被壓靠，可確保一電化學(xué)加工間隙以用于包含電解液流。
更具體地，引導(dǎo)工具可具有與突出部，該突出部設(shè)置成與工件的要在其上形成軸向動壓槽的邊緣或工件支承工具的邊緣壓在一起，以便確保用于形成電解液通道的電化學(xué)加工間隙。引導(dǎo)工具和電極體可制造成通過滑動機構(gòu)和螺釘而可彼此相對地(relative to each other)移動，以便這兩個部件可以被彼此相對地調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)例如突出部磨損時，引導(dǎo)工具和電極體可被重新調(diào)節(jié)以在工作期間確保緊密接觸并保持壓力。因此，通過改變引導(dǎo)工具和電極體的相對位置，它們可彼此相對地被重新調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，電化學(xué)加工工具的電極體可包括設(shè)置成同時在工件的邊緣上形成軸向動壓產(chǎn)生槽、在工件的內(nèi)周表面上形成徑向動壓產(chǎn)生槽并且可去除油池的加工毛刺的加工電極。加工毛刺與油池的單獨加工有關(guān)，油池是在工件的內(nèi)周表面上機械加工出來的。由機械加工形成的油池可設(shè)置在工件內(nèi)周表面上的任意位置。例如，它可機械加工在徑向動壓產(chǎn)生槽之間的內(nèi)側(cè)上，或機械加工在徑向動壓產(chǎn)生槽的外側(cè)上。
或者，電化學(xué)加工工具的電極體可包括設(shè)置成同時在工件的邊緣上形成軸向動壓產(chǎn)生槽和在工件的內(nèi)周表面上形成徑向動壓產(chǎn)生槽的加工電極。去除油池的加工毛刺的去毛刺加工單獨執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，電化學(xué)加工工具的電極體可包括設(shè)置成同時在工件的邊緣上形成軸向動壓產(chǎn)生槽和電化學(xué)去毛刺或去除在工件內(nèi)周表面上機械加工出的油池的加工毛刺的電化學(xué)加工電極。在工件的內(nèi)周表面上的徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工單獨進行。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，電化學(xué)加工工具的電極體可包括設(shè)置成同時在工件的內(nèi)周表面上形成徑向動壓產(chǎn)生槽和去毛刺或去除油池的加工毛刺的加工電極。在工件的邊緣上的軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工單獨進行。
本發(fā)明的電化學(xué)加工工具的電極體和本文所述的ECM方法可生產(chǎn)座套。通過使用本發(fā)明的電化學(xué)加工工具的電化學(xué)加工由例如一塊金屬料來制造座套。或者，座套還可代表具有上述座套的用于主軸馬達例如硬盤主軸馬達的流體動壓軸承。
本發(fā)明的電化學(xué)加工工具和電化學(xué)加工方法允許把在工件邊緣的指定位置處進行的軸向動壓產(chǎn)生槽的加工、在工件內(nèi)表面的指定位置處進行的徑向動壓產(chǎn)生槽的加工和工件內(nèi)表面上的油池的去毛刺加工作為單一的過程同時進行，而工件和加工電極的位置只設(shè)定一次。根據(jù)單獨的示例，電化學(xué)加工工具和電化學(xué)加工方法通過允許如上所述地執(zhí)行同時的或相繼的工序或它們的組合而允許對工件進行柔性處理。
例如，具有相似的電化學(xué)加工條件的軸向動壓產(chǎn)生槽的加工和去毛刺加工可首先進行，然后可進行徑向動壓產(chǎn)生槽的加工。結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)的一次執(zhí)行一個工藝步驟的電化學(xué)加工相比，可減少單獨的工藝步驟的數(shù)量。此外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)工件和加工電極的位置設(shè)定好后，工件和加工電極保持固定不動，由此保持而不是降低了精度。另外，可以省略現(xiàn)有技術(shù)的在去毛刺過程之后通常所需的刷洗(brushing)過程，這允許進一步降低成本和保持或提高精度。


和下面的詳細說明一起結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書一部分的附圖用于都根據(jù)本發(fā)明來進一步闡述各個實施例并解釋各種原理和優(yōu)點，在附圖中相同的標(biāo)號表示各個單獨視圖中的相同或功能相似的元件。
圖1A是示出包括根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電化學(xué)加工工具和座套支承工具的部件的截面視圖的圖示。
圖1B是示出包括根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電化學(xué)加工工具和座套支承工具的部件的另一個截面視圖的圖示。
圖2是示出圖1A和圖1B的兩個截面視圖中的一個的圖示，包括根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電化學(xué)加工工具的部件。
圖3是示出包括根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電化學(xué)加工工具的部件的截面視圖的圖示。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的油池和去毛刺電極的放大視圖的圖示。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的加工電極和電解液通道形成裝置的示意圖的圖示。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示出加工電極的電極體的示意圖的圖示。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例加工出的示例性座套的透視圖的圖示。
圖8是示出使用采用根據(jù)本發(fā)明各個實施例的電化學(xué)加工工具和方法制造出的座套的流體動壓軸承的圖示。
具體實施例方式
現(xiàn)在根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細說明。對一些部件而言，在它們的出現(xiàn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明不是必須的地方省略對它們的顯示和說明。
圖1A和圖1B示出電化學(xué)加工工具1的兩個視圖。圖1A所示的絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22靠在座套支承工具3上。如圖1B所示，突出部22靠在工件例如座套4上。
如參照圖1A、圖1B和圖2所示，電化學(xué)加工工具1包括電極體11、用于在座套4內(nèi)形成徑向動壓產(chǎn)生槽的加工電極12、用于在座套4內(nèi)形成軸向動壓產(chǎn)生槽的加工電極13和用于去除例如座套4的內(nèi)周表面上的油池處的由座套4的機械加工產(chǎn)生的毛刺的去毛刺加工電極14。電化學(xué)加工工具1還可包括絕緣引導(dǎo)工具2、電解液入口21、突出部22和座套支承工具3。下文中將對這些和其它部件作更詳細的說明。應(yīng)當(dāng)理解，如所述，座套4可被看作工件，并且在本文中像這樣可互換地被引用。對于示例性的座套4的引用可以例如指具有軸向和徑向動壓產(chǎn)生槽的座套，例如用于流體動壓軸承的座套。
圖5示出電極體11、加工電極12、加工電極13和去毛刺電極14。加工電極12、13和14可設(shè)置成通過可施加在加工電極13、加工電極12和去毛刺電極14上的電流的反向切換來去除泥渣。
如所述，本發(fā)明允許同時執(zhí)行在工件邊緣上的指定位置處進行的軸向動壓產(chǎn)生槽加工過程、在工件內(nèi)周表面上的指定位置處進行的徑向動壓產(chǎn)生槽加工過程，以及設(shè)置成例如在工件內(nèi)周表面上的油池處去除機器加工出的毛刺的去毛刺加工過程。
或者，可使用電極體11同時進行具有相似的電化學(xué)加工條件的軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工和油池的電化學(xué)去毛刺，再在單獨的步驟中使用例如另一個電極體(未示出)進行徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本實施例，電極體11可只包括加工電極13，例如如圖3所示，以及設(shè)置成去除毛刺例如機器加工出的毛刺的去毛刺電極14。隨后在工件內(nèi)周表面上的指定位置處的徑向動壓產(chǎn)生槽的加工可使用只包括加工電極12的單獨的電極體來進行。
此外，在工件內(nèi)周表面上的指定位置處的徑向動壓產(chǎn)生槽的加工可首先進行，然后再同時進行軸向動壓產(chǎn)生槽的加工和去毛刺加工。
應(yīng)當(dāng)指出，例如如圖4所示，在進行了座套4的內(nèi)周表面的機械加工并在座套4內(nèi)形成了油池41之后，加工毛刺42存留在加工部上。本發(fā)明的電極體11可具有去毛刺電極14以便通過電化學(xué)加工去除加工毛刺42。
例如如圖2和圖3所示，本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1可包括在其邊緣上的電極體11。電極體11可包括直徑小于座套4的外徑而大于座套4的內(nèi)徑的大直徑部分和直徑稍小于座套4的內(nèi)徑的小直徑部分。設(shè)置成在座套4的邊緣上的指定位置處形成軸向動壓產(chǎn)生槽的加工電極13設(shè)置在大直徑部分的表面上，而設(shè)置成在座套4的內(nèi)周表面上形成徑向動壓產(chǎn)生槽的加工電極12和/或設(shè)置成例如在座套4的內(nèi)周表面上的油池處去除機器加工出的毛刺的去毛刺電極14設(shè)置在小直徑部分的外周表面上。本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1還可包括襯套5，該襯套可使用螺釘?shù)劝惭b在加工設(shè)備的電極上。此外，除了在加工電極12、13和14上，電極體11的與電解液接觸的表面覆蓋有絕緣涂層。
本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1包括電極體11，還包括具有電解液通道形成功能以及用于定位電極體11和座套4的電極定位功能的絕緣引導(dǎo)工具2。電化學(xué)加工工具1可按需要沿一軸線來回往復(fù)移動到指定位置，并且座套4可自由地安裝和拆卸。電化學(xué)加工工具1的運動通過使絕緣引導(dǎo)工具2的邊緣在一定壓力下緊密接觸可由支承工具3支承的座套4的軸向動壓槽側(cè)緣或緊密接觸支承工具3的頂緣而確保了電解液在電化學(xué)加工間隙內(nèi)的流動。因此，防止了電解液向除電化學(xué)加工間隙以外的地方泄漏。
更具體地，如下文將更詳細說明的，安裝在電極體11上的絕緣引導(dǎo)工具2可與電化學(xué)加工工具1一起來回移動。例如從圖1A中可看到，絕緣引導(dǎo)工具2可定位成通過使絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22即從電極體11的大直徑部分稍稍突出的部分和用于支承座套4的支承工具3的邊緣壓靠在一起而與支承工具3緊密接觸?；蛘撸^緣引導(dǎo)工具2可設(shè)置成通過使絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22和座套4的邊緣壓靠在一起而與例如座套4緊密接觸，正如例如從圖1B中可看到的那樣被支承。
通過以上述方式按壓絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22，座套加工部中的電解液通道得以形成，并且電解液可從絕緣引導(dǎo)工具2的入口21引入，從而允許對座套4的邊緣和內(nèi)周表面的指定部分進行電化學(xué)加工。應(yīng)當(dāng)指出，可使用市場上有售的陶瓷或市場上有售的合成樹脂來形成絕緣引導(dǎo)工具2。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選使用合成樹脂來獲得所期望的柔性，這是因為絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22的柔性使得當(dāng)絕緣引導(dǎo)工具2如上所述在壓力下與支承工具3或座套4的邊緣緊密接觸時電解液難以泄漏。
除了絕緣引導(dǎo)工具2如上所述的運動以外，絕緣引導(dǎo)工具2和用于座套4的支承工具3可來回移動，從而允許絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22在壓力下與座套4的邊緣或用于座套4的支承工具3的邊緣接觸。因此，電解液可從電解液通道的入口21引入而不泄漏，并且在座套加工部內(nèi)形成電解液通道，由此允許對座套4的邊緣和內(nèi)周表面的指定部分進行電化學(xué)加工。
為了更好地理解電化學(xué)加工和電解液通道的形成是怎樣如上所述地實現(xiàn)的，可參照圖5所示的電極體11進行若干評述。本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1具有包括電極體11和絕緣引導(dǎo)工具2的基本結(jié)構(gòu)。絕緣引導(dǎo)工具2安裝在電極體11上并且絕緣引導(dǎo)工具2和電極體11的運動可以如上所述地進行。
但是應(yīng)當(dāng)指出，突出部22會磨損，例如這是由于如圖2和圖3詳細所示，突出部22壓靠在座套4的軸向動壓槽側(cè)緣或用于座套4的支承工具3的邊緣上。因此，可使用滑動機構(gòu)和螺釘例如如上所述的襯套5和相應(yīng)的螺釘來使絕緣引導(dǎo)工具2和電極體11發(fā)生相對移動。應(yīng)當(dāng)指出，襯套5用來將電化學(xué)加工工具附裝在電化學(xué)加工設(shè)備上。此外，當(dāng)從小直徑側(cè)向加工電極看去時，形成軸向動壓產(chǎn)生槽的軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13以例如在圖5底部所示的方式構(gòu)造。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，電極使用導(dǎo)電材料來獲得此處所述的電化學(xué)加工結(jié)果。用于本發(fā)明的電化學(xué)加工工具的電極體材料——包括處理或加工電極——的示例為銅合金或鐵合金。銅合金的一個示例為黃銅，鐵合金的示例為奧氏體不銹鋼，在本領(lǐng)域內(nèi)已知該奧氏體不銹鋼是具有例如為SUS303、SUS304等的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)名稱的鋼。盡管許多材料都可用作絕緣樹脂來絕緣電極體的除電極以外的部分，但是絕緣材料應(yīng)當(dāng)具有對電解質(zhì)例如NaNO3(硝酸鈉)的高阻抗并且應(yīng)當(dāng)具有良好的對電極體材料的附著性。理想地，應(yīng)當(dāng)選擇環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂或聚酰亞胺樹脂，其中環(huán)氧樹脂具有優(yōu)越的性能特征。用于示例性工件例如座套4的理想的基材也可選自銅合金或鐵合金。如上所述，銅合金的一個示例為黃銅，鐵合金的示例是例如為SUS303、SUS304等的奧氏體不銹鋼。
盡管下面的段落示出了詳細的示例和實施例，但是它們僅用于例示性的目的。本發(fā)明不限于這些實施例。
根據(jù)第一實施例，使用本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1來同時進行徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工、軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工和用于去毛刺的電化學(xué)加工。
可以理解，油池41通過機械加工過程形成。如所述由經(jīng)過粗加工的奧氏體不銹合金形成的座套4將使用本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1進行電化學(xué)加工。
如圖2所示，本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1包括絕緣引導(dǎo)工具2和電極體11。電極體11包括位于其大直徑部分并設(shè)置成在座套4的邊緣上形成軸向動壓產(chǎn)生槽的加工電極13、位于電極體11的小直徑部分并設(shè)置成在座套4的內(nèi)周表面上形成徑向動壓產(chǎn)生槽的加工電極12和同樣位于電極體11的小直徑部分并設(shè)置成去除座套4的內(nèi)周表面的油池41處的加工毛刺的去毛刺電極14。參照圖4應(yīng)當(dāng)指出，油池41通過機械加工例如座套4在車床上的車削而形成。去毛刺是使用如上所述可由奧氏體不銹鋼制成的本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1來進行的。
電化學(xué)加工工具1、絕緣引導(dǎo)工具2和保持座套4的支承工具3可設(shè)定或安放在指定或預(yù)定位置。要進行電化學(xué)加工的的座套4安放在支承工具3的凹陷支承部內(nèi)。然后電化學(xué)加工工具1下降，并且在一定大小的力的作用下，絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22的邊緣按壓在座套4的邊緣上，由此確保電解液在電化學(xué)加工間隙內(nèi)的流動以進行電化學(xué)加工。
可以理解，通過如下文將要更詳細說明的那樣在座套4以及在其中包括加工電極12、13和去毛刺電極14的電極體11上施加加工電壓，電化學(xué)加工間隙內(nèi)的電解液會從電極表面通過電解液向座套4傳導(dǎo)電流并與座套4的表面起反應(yīng)以通過電化學(xué)反應(yīng)電離和去除與座套4的局部表面相關(guān)聯(lián)的分子。由此在座套4中形成與電極體11上暴露出的電極圖案相對應(yīng)的槽。
如人們所熟知，電解液可以循環(huán)再利用。例如，電解槽內(nèi)的電解液可供應(yīng)到泥渣去除裝置(未示出)以用于去除在電化學(xué)加工期間產(chǎn)生的泥渣。去除了泥渣的電解液可返回、回收或重新供應(yīng)到電解液供應(yīng)源。電解液供應(yīng)源中的回收電解液可用供應(yīng)泵(未示出)供應(yīng)到電解槽。應(yīng)當(dāng)指出，如例如在上述未審定的日本專利申請H11-207530中所述，本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1的入口21可包括公知的電解液回收裝置以在電化學(xué)加工期間使電解槽(未示出)內(nèi)的電解液循環(huán)。電解液供應(yīng)到電解液回收裝置以及從電解液回收裝置供應(yīng)，電解液回收裝置例如包括帶有過濾器的泥渣去除裝置、包含電解液的容器箱和供應(yīng)電解液的供應(yīng)泵。
電化學(xué)加工工具1可包括電極體11。如前所述，電極體11可包括徑向動壓產(chǎn)生槽加工電極12、軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13和去毛刺電極14。一驅(qū)動控制單元和一驅(qū)動控制電路(未示出)介入在電極12、13、14和一直流電源之間。驅(qū)動控制電路用于通過電極體11在電極12、13和14上施加所期望的加工電壓。絕緣引導(dǎo)工具2可通過一控制裝置(未示出)來回移動并設(shè)定在與要加工的座套4的指定位置相對應(yīng)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。
通過控制電極體11的小直徑部分的尺寸或座套4的內(nèi)徑的大小，座套4的內(nèi)表面和電極體11的電極12、13、14之間的間隙可控制成在座套4的中心和加工電極12、14的中心重合的位置處為幾十微米(μm)的距離。ECM領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解對間隙距離進行控制的重要性。此外，關(guān)于電極13和被支承的座套4的邊緣之間的間隙，預(yù)先設(shè)定突出部22的高度使得在處于壓力下的緊密接觸的狀態(tài)下該間隙變?yōu)閹资⒚?μm)。絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22的邊緣和被支承的座套4的邊緣在恒定壓力下緊密接觸并保持固定不動。在座套4和電化學(xué)加工工具1固定不動的同時，電解液供給到電化學(xué)加工間隙中。
應(yīng)當(dāng)指出，從電解液供應(yīng)源(未示出)供應(yīng)的電解液供給到絕緣引導(dǎo)工具2的入口21中。從軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13與座套4的邊緣之間的間隙到座套4的內(nèi)周表面與徑向動壓產(chǎn)生槽加工電極12和去毛刺電極14之間的間隙形成電解液通道。由此電解液能夠流動通過該通道以便可如本文所述地進行電化學(xué)加工。
在電極12、13、14和直流電源之間設(shè)有驅(qū)動控制電路(未示出)。電解液還如上所述地供應(yīng)。通過使用驅(qū)動控制電路將加工電壓加在三個電極12、13和14上，座套4的邊緣上的軸向動壓產(chǎn)生槽44和座套4的內(nèi)周表面上的徑向動壓產(chǎn)生槽43如圖7所示地形成。此外，油池41處的加工毛刺42被去除。
或者，可使用本發(fā)明的電化學(xué)加工工具1同時進行徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工和軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工。與第一實施例不同，用于去毛刺的電化學(xué)加工單獨進行。在這個可選方案中，電極體11只包括徑向動壓產(chǎn)生槽加工電極12和軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13。
在進行了預(yù)期的電化學(xué)加工后，座套4被卸下并可進行刷洗或清潔以去除由電化學(xué)加工產(chǎn)生的泥渣。然后可對座套4進行漂洗和干燥。結(jié)果，獲得了具有徑向動壓產(chǎn)生槽和軸向動壓產(chǎn)生槽的座套4。
根據(jù)第二實施例，軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工和去毛刺加工同時進行，而徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工單獨進行。
如圖4所示，通過機械加工例如使用機床、銑床、車床等進行的車削過程來形成油池41，以制造由例如奧氏體不銹鋼制成的座套4。例如如圖3所示，電化學(xué)加工工具1、絕緣引導(dǎo)工具2和保持或支承座套4的支承工具3安放或設(shè)定在預(yù)定或指定位置。座套4包含在支承工具3的凹陷支承部中。然后電化學(xué)加工工具1下降，并且在一定大小的力的作用下，絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22的邊緣按壓在座套4的邊緣上，從而在軸向上可靠地確定電化學(xué)加工工具1的加工電極的位置。因此，確保了電解液在電化學(xué)加工間隙中的流動。
絕緣引導(dǎo)工具2可通過一控制裝置(未示出)來回往復(fù)移動并設(shè)定在與要加工的座套4的指定位置相對應(yīng)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。通過控制電極體11的小直徑部分的尺寸或座套4的內(nèi)徑的大小，座套4的內(nèi)表面和電極體11的電極12、14之間的間隙可控制成在座套4的中心和加工電極12、14的中心重合的位置處為幾十微米(μm)的距離，以便于如本文所述地進行電化學(xué)加工。
此外，關(guān)于電極13和座套4的邊緣之間的間隙，可預(yù)先設(shè)定突出部22的高度使得當(dāng)突出部22和座套4的邊緣在壓力下緊密接觸時該間隙變?yōu)閹资⒚?μm)。絕緣引導(dǎo)工具2的突出部22的邊緣和被支承的座套4的邊緣在預(yù)定壓力下緊密接觸并在固定的位置處保持固定不動。在座套4和電化學(xué)加工工具1固定不動的同時，電解液供給到電化學(xué)加工間隙中。
本實施例的電化學(xué)加工工具1可包括定位在其前端或邊緣的電極體11。電極體11可包括軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13和去毛刺電極14。座套4的內(nèi)周表面上的徑向動壓產(chǎn)生槽單獨形成。
在本實施例中，如上所述，軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工和去毛刺加工同時進行。使用上述的驅(qū)動控制電路(未示出)將加工電壓加在軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13和去毛刺電極14上。如圖3所示，電化學(xué)加工工具1包括帶有加工電極13的電極體11，加工電極13設(shè)置成進行座套4的邊緣上的軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工。電極體11還包括設(shè)置成去除座套4的內(nèi)周表面上的油池41處的加工毛刺42的去毛刺加工電極14。
從電解液供應(yīng)源(未示出)供應(yīng)的電解液可從絕緣引導(dǎo)工具2的入口21供給。從軸向動壓產(chǎn)生槽加工電極13與座套4的邊緣之間的間隙到座套4的內(nèi)周表面與去毛刺電極14之間的間隙形成電解液通道。由此電解液可流動通過這些間隙。
如所述，在電極13、14和直流電源之間設(shè)有驅(qū)動控制電路(未示出)?？晒?yīng)電解液并通過例如使用驅(qū)動電路將加工電壓加在兩個電極13和14上，可在座套4的邊緣上加工出軸向動壓產(chǎn)生槽44并通過去毛刺電極14去除油池41處的加工毛刺42。在一單獨的工序中，可使用這樣的電化學(xué)加工工具1來加工徑向動壓產(chǎn)生槽，該電化學(xué)加工工具1使用只帶有徑向動壓產(chǎn)生槽電化學(xué)加工電極12的電極體11。
在進行了預(yù)期的電化學(xué)加工后，座套4被卸下并可進行刷洗或清潔以去除由電化學(xué)加工產(chǎn)生的泥渣。然后可對座套4進行漂洗和干燥。結(jié)果，獲得了具有徑向動壓產(chǎn)生槽和軸向動壓產(chǎn)生槽的座套4。
根據(jù)第三實施例，本發(fā)明的電化學(xué)加工工具同時進行用于形成徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工過程和用于去除由機械加工過程產(chǎn)生的毛刺的電化學(xué)加工過程。用于形成軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工過程單獨進行。
本實施例的電化學(xué)加工工具1對應(yīng)于例如如圖2所示的電化學(xué)加工工具1，其中用于加工軸向動壓產(chǎn)生槽的電極13被省略。換句話說，電化學(xué)加工工具1在其前端或邊緣上具有電極體11。電極體11包括徑向動壓產(chǎn)生槽加工電極12和去毛刺電極14。一驅(qū)動控制電路(未示出)介入在電極12、14和直流電源之間。通過以所期望的方式使用驅(qū)動控制電路，可將用于同時進行加工和去毛刺過程的電壓加在電極12和14上。在這種構(gòu)型中，電化學(xué)加工工具1的電極12和14可具有非常精確的相對位置，這是因為可使這些電極在相同表面上的非常精確的位置處靠得很近而不會受到電極13存在的影響。結(jié)果，電化學(xué)加工工具1的總體精度有所提高，并且在電化學(xué)加工過程期間的裝設(shè)操作變得更容易。
可以理解，根據(jù)本實施例，用于在座套的端面上形成軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工過程通過使用這樣的電化學(xué)加工工具1單獨進行，該電化學(xué)加工工具1的電極體11只具有用于電化學(xué)加工軸向動壓產(chǎn)生槽的電極13。關(guān)于本實施例，除了上述示例性電極11的結(jié)構(gòu)差異以外，其加工方法與第二實施例相同，并且獲得了相同的結(jié)果；因此，省略對電化學(xué)加工過程的詳細說明。
根據(jù)上述實施例，本發(fā)明的電化學(xué)加工工具可用于制造如圖7所示的使用座套4的流體動壓軸承。如所示可以看到，座套4可構(gòu)造成大致為中空的筒狀，該筒在其各端具有邊緣表面，還具有內(nèi)周表面和外周表面。在座套4的邊緣表面部分之一上可以看到軸向動壓產(chǎn)生槽44，在座套4的內(nèi)周表面上可以看到徑向動壓產(chǎn)生槽43，在座套4的內(nèi)周表面上還可看到油池41。
如圖8所示，所獲得的流體動壓軸承包括位于座套4的內(nèi)周表面上的徑向動壓產(chǎn)生槽43和位于座套4的邊緣部分上的軸向動壓產(chǎn)生槽44。座套4還可包括油池41，油池41可以如上例如關(guān)于第一、第二和第三實施例所述地獲得。
在其一端上安裝有凸緣61的旋轉(zhuǎn)軸6可插入或裝配在座套4內(nèi)以便自由旋轉(zhuǎn)。端蓋7和管狀套管9可用于包含流體動壓軸承的部件。端蓋7可具有例如使用本文所述的原理形成在其邊緣表面上的軸向動壓產(chǎn)生槽。端蓋7的外周和管狀套管9的端部可焊接在一起以形成杯狀。管狀套管9裝配在流體動壓軸承的座套4的外周上并且在流體動壓軸承的外周表面處用粘合劑15密封成氣密狀態(tài)，以便凸緣61的頂部和底部邊緣分別面對座套4的軸向動壓產(chǎn)生槽44和形成在端蓋7上的軸向動壓產(chǎn)生槽71。
流體動壓軸承的端面和端蓋7的表面之間的距離可設(shè)置成使用間隔件8形成適當(dāng)大小的間隙、空間、空腔等，旋轉(zhuǎn)軸6和凸緣61可懸浮在這些間隙、空間、空腔內(nèi)。用流體動壓軸承、端蓋7和包括凸緣61的旋轉(zhuǎn)軸6形成的空間或間隙用潤滑油10填充以便在旋轉(zhuǎn)期間通過由本文所述的動壓產(chǎn)生槽的作用在油10中產(chǎn)生的動壓來促進包括凸緣61的旋轉(zhuǎn)軸6的潤滑和懸浮，對此還將做進一步說明。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸6和凸緣61旋轉(zhuǎn)時，在旋轉(zhuǎn)軸6與座套4的內(nèi)周表面上的徑向動壓產(chǎn)生槽43之間，以及在凸緣61與形成在座套4的邊緣部分上的軸向動壓產(chǎn)生槽44和形成在端板7上的軸向動壓產(chǎn)生槽71之間，在潤滑油10中產(chǎn)生軸向和徑向動壓。通過與旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的動壓有關(guān)的提升作用，旋轉(zhuǎn)軸6和凸緣61可自由旋轉(zhuǎn)。重要的是應(yīng)當(dāng)指出，盡管根據(jù)本發(fā)明在本文中對軸向動壓產(chǎn)生槽的加工和徑向動壓產(chǎn)生槽的加工進行了說明，但是例如如附圖中所示，旋轉(zhuǎn)軸6和凸緣61的懸浮是用以上述方式環(huán)繞例如座套4的周邊或遍布座套4的邊緣表面形成的一系列這類槽來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的電化學(xué)加工工具和電化學(xué)加工方法允許把徑向動壓產(chǎn)生槽的加工、在座套4的內(nèi)表面的指定位置處進行的軸向動壓產(chǎn)生槽的加工和座套4內(nèi)表面上的油池41的去毛刺加工作為單一的過程來進行，而座套4和加工電極12、13、14的位置只設(shè)定一次。徑向動壓產(chǎn)生槽、軸向動壓產(chǎn)生槽和與油池相關(guān)的毛刺的電化學(xué)加工以及所得到的座套為大批量生產(chǎn)能力提供了條件，由此導(dǎo)致相關(guān)部件或子組件的高工業(yè)可用性(industrialavailability)。
本公開內(nèi)容用于解釋如何構(gòu)造和使用根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，而并非窮舉性的(exhaustive)或并非將本發(fā)明限制于所公開的精確形式。根據(jù)上述教導(dǎo)可進行修改或改動。對實施例的選定和說明是用于更好地闡述本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，以及使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠以適于特定的預(yù)期應(yīng)用的各種實施例和變型來利用本發(fā)明，所述各種實施例和變型在根據(jù)它們的被公平、合法、公正地賦予的范圍進行解釋時處于由所附權(quán)利要求及其所有等同物所確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于加工工件的電化學(xué)加工工具，該電化學(xué)加工工具包括電極體，該電極體設(shè)置成同時執(zhí)行以下各項中的至少兩項所述工件上的軸向動壓產(chǎn)生槽的第一電化學(xué)加工；位于所述工件上的徑向動壓產(chǎn)生槽的第二電化學(xué)加工；和位于所述工件上的毛刺的電化學(xué)去除；以及絕緣引導(dǎo)工具，該絕緣引導(dǎo)工具構(gòu)造成使所述電極體相對于所述工件定位并同時形成電解液通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，當(dāng)所述第一電化學(xué)加工、所述第二電化學(xué)加工和所述毛刺的電化學(xué)去除中的兩項同時進行時，所述第一電化學(xué)加工、所述第二電化學(xué)加工和所述毛刺的電化學(xué)去除中的另一項單獨進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述工件由一支承工具支承；并且所述絕緣引導(dǎo)工具包括一邊緣，該邊緣設(shè)置成壓靠在所述支承工具的頂面和所述工件的邊緣之一上，以便確保電解液在所述電解液通道中的流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述工件由一支承工具支承；并且所述絕緣引導(dǎo)工具包括一突出部并進一步構(gòu)造成將該突出部壓靠在所述支承工具的頂面和所述工件的與所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工相關(guān)聯(lián)的邊緣之一上，以便確保電解液在所述電解液通道中的流動，所述電解液通道與所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工相關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工在所述工件的邊緣上進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述徑向動壓產(chǎn)生槽的所述第二電化學(xué)加工在所述工件的內(nèi)周表面上進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述電極體設(shè)置成同時執(zhí)行所述工件的邊緣上的所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工，和所述毛刺的所述去毛刺電化學(xué)加工。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述電極體設(shè)置成同時執(zhí)行所述工件的邊緣上的所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工，和所述工件的內(nèi)周表面上的所述徑向動壓產(chǎn)生槽的所述第二電化學(xué)加工。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工工具，其特征在于，所述絕緣引導(dǎo)工具和所述電極體可彼此相對地移動。
10.一種使用電化學(xué)加工工具對工件進行電化學(xué)加工的方法，包括同時執(zhí)行以下各項中的至少兩項所述工件上的軸向動壓產(chǎn)生槽的第一電化學(xué)加工，所述工件上的徑向動壓產(chǎn)生槽的第二電化學(xué)加工，和位于所述工件上的毛刺的去毛刺電化學(xué)加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述電化學(xué)加工工具包括一電極體，所述方法還包括定位所述電極體和所述工件以在它們之間形成電解液通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括單獨執(zhí)行所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工、所述徑向動壓產(chǎn)生槽的所述第二電化學(xué)加工和所述毛刺的所述去毛刺電化學(xué)加工中剩余的那一項。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，同時執(zhí)行所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工和所述毛刺的所述去毛刺電化學(xué)加工。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，同時執(zhí)行所述軸向動壓產(chǎn)生槽的所述第一電化學(xué)加工和所述徑向動壓產(chǎn)生槽的所述第二電化學(xué)加工。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述工件包括與流體動壓軸承相關(guān)聯(lián)的座套。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述流體動壓軸承與主軸馬達相關(guān)聯(lián)。
17.一種用于執(zhí)行以下各項中的一項或同時執(zhí)行其中兩項或多項的電化學(xué)加工裝置軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工、徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工和用于去除毛刺的電化學(xué)加工，所述軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工在一座套的端面上的預(yù)定位置處進行，所述徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工在所述座套的內(nèi)周表面上的第一預(yù)定位置處進行，并且所述毛刺由在所述座套的內(nèi)周表面上的第二預(yù)定位置處單獨進行的機械加工過程產(chǎn)生，所述電化學(xué)加工裝置包括用于保持所述座套的座套保持裝置；設(shè)置成進行所述一個或同時進行兩個或多個電化學(xué)加工過程的電極單元；以及絕緣引導(dǎo)工具，該絕緣引導(dǎo)工具構(gòu)造成用所述電極單元和所述座套形成一通道以用于與所述電化學(xué)加工過程相關(guān)聯(lián)的電化學(xué)溶液，以及確定電極相對于所述座套的位置，其中所述電化學(xué)加工裝置設(shè)置成沿一軸線移動以確保所述絕緣引導(dǎo)工具的端面在壓力下與所述座套的軸向動壓產(chǎn)生槽側(cè)的端面和所述座套保持裝置的上端面之一接觸，并且由此電化學(xué)溶液流入所述通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，所述電極單元包括用于在所述座套的所述端面上進行所述軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工的加工電極；以及用于進行去除毛刺的電化學(xué)加工的毛刺去除加工電極，所述毛刺由所述單獨的機械加工過程產(chǎn)生，所述第二預(yù)定位置包括所述座套的內(nèi)周表面上的含油部段。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，所述電極單元包括用于在所述座套的所述端面上進行所述軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工的第一加工電極；以及用于在所述座套的內(nèi)周表面上進行所述徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工的第二加工電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，所述電極單元包括用于在所述座套的內(nèi)周表面上進行所述徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工的加工電極；以及用于進行去除毛刺的電化學(xué)加工的毛刺去除加工電極，所述毛刺由所述單獨的機械加工過程產(chǎn)生，所述第二預(yù)定位置包括所述座套的內(nèi)周表面上的含油部段。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，所述電極單元包括用于在所述座套的所述端面上進行所述軸向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工的第一加工電極；用于在所述座套的內(nèi)周表面上進行所述徑向動壓產(chǎn)生槽的電化學(xué)加工的第二加工電極；以及用于進行去除毛刺的電化學(xué)加工的毛刺去除加工電極，所述毛刺由所述單獨的機械加工過程產(chǎn)生，所述第二預(yù)定位置包括所述座套的內(nèi)周表面上的含油部段。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，所述絕緣引導(dǎo)工具包括用于確保一間隙的凸出部，該間隙用于執(zhí)行用于形成軸向動壓產(chǎn)生槽的加工過程，所述凸出部在壓力下與所述座套的軸向動壓產(chǎn)生槽側(cè)的端面或所述座套保持裝置的上端面接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，所述絕緣引導(dǎo)工具和所述電極單元可作相對移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電化學(xué)加工的電化學(xué)加工工具(1)，其包括電極體(11)。該電化學(xué)加工工具(1)和相關(guān)聯(lián)的方法可同時進行徑向動壓產(chǎn)生槽(43)、軸向動壓產(chǎn)生槽(44)和與油池(41)相關(guān)聯(lián)的毛刺(42)的去除中的至少兩項的電化學(xué)加工。電化學(xué)加工用槽加工電極(12，13)和去毛刺電極(14)進行。使用所述電化學(xué)加工工具(1)和相關(guān)聯(lián)的方法加工出的座套(4)具有徑向動壓產(chǎn)生槽(43)、軸向動壓產(chǎn)生槽(44)和去除了毛刺的油池(41)。所述座套(4)可用在用于硬盤驅(qū)動器的主軸馬達的流體動壓軸承中。
文檔編號B23H11/00GK101052751SQ200580031236
公開日2007年10月10日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者小原陸郎, 安田知行 申請人:美蓓亞株式會社