專利名稱：使用放電機械改進(jìn)軋輥毛化的方法和裝置的制作方法
使用放電機械改進(jìn)軋輥毛化的方法和裝置本發(fā)明涉及在一個工件表面上加工或使用一個表面時使用一種放電技術(shù)(EDT) 來控制并減少火花的方法和裝置。一種EDT技術(shù)常常用于在一個工作輥表面上使用一個毛 化或亞光的表面。在軋制金屬產(chǎn)品時使用的工作輥會在所軋制的產(chǎn)品上形成一個完全毛化 或亞光的表面。本發(fā)明還特別地應(yīng)用了 EDT機械，它使用了多個電極組成的矩陣，其中的電 極與一個單獨的伺服電機相連。申請人:之前申請的歐洲專利EP(^94082、EP0304235和EP03731M公開了現(xiàn)有的放 電技術(shù)，它可以毛化一個物體的表面，如一個工作輥，也可以稱之為一個亞光輥。如歐洲專利EP0304235所述，放電裝置的頂部通常有一個由多個電極組成的矩 陣，所述的電極被一塊絕緣材料支撐，這樣每個電極就與其相鄰的電極之間絕緣。所述的頂 部例如通過一個伺服電機朝向或遠(yuǎn)離工作輥地移動，并由一個框架支撐。所述的框架包括 多個電連接，這些電連接將每個電極與一個脈沖直流電的單獨電源連接。使用時，所述的電極伸進(jìn)一個電介質(zhì)池中，而工作輥的表面也浸入到這個電介質(zhì) 池中。一個電脈沖用來擊穿電介質(zhì)，于是電極頂部和工作輥表面之間的電流就會產(chǎn)生一個 火花。一個火花使軋輥表面的溫度迅速上升，于是軋輥表面上一個小面積區(qū)域會熔解產(chǎn)生 一個瞬時坑。重復(fù)這個過程以產(chǎn)生大量的坑，于是使軋輥產(chǎn)生所需的毛化。使用一個伺服電機控制器可以改變電極和軋輥表面之間間隙的距離，從而控制所 述的毛化過程。當(dāng)達(dá)到電介質(zhì)的擊穿電壓，電極和軋輥表面之間產(chǎn)生火花時，所述的間隙就 會減小。如果希望使一個放電裝置的效率更高，就需要使用一個特定量的脈沖在一個特定 時間內(nèi)產(chǎn)生盡可能多的火花。但是已發(fā)現(xiàn)甚至是控制電極和軋輥表面之間的間隙，也無法 使用一個脈沖一直產(chǎn)生火花。如果沒有產(chǎn)生一個火花，那么工作軋輥上也沒會進(jìn)行任何處 理，那么該系統(tǒng)的效率就會降低?？梢杂霉姆椒ㄊ褂靡粋€電齡換器來確定一個放電裝置的測量效率，并測量電 流的量。但是這種方法很不靈敏，僅能提供一個大約的實際效率。此外，它無法提供一個矩 陣中每個單獨電極的效率信息。重要的是監(jiān)測一個矩陣中的每一個電極的效率，因為一個單獨的伺服電機控制器 可以控制多個電極，而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個電極開始工作會比其相仿的電極們更困難。這種會增 加一個“優(yōu)勢”電極輸出的開始是無規(guī)律的，它會持續(xù)一段時間，并漸漸變?nèi)酢＿@會使工作 輥表面形成一個不規(guī)則的毛化；而電極最終漸漸變?nèi)鯐r效率會降到零；它的缺點是產(chǎn)生脈 沖的電子器件與電極相連。此外，在EDT機械操作中可以有效地監(jiān)測其它的不規(guī)律現(xiàn)象。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一個EDT 機械的電極矩陣中正常使用脈沖電流時，如果電極和工作輥表面之間的平均電壓在火花發(fā) 生期內(nèi)太低，那么會產(chǎn)生電弧。即當(dāng)電源脈沖持續(xù)超過脈沖的“接通持續(xù)時間”，那么就會產(chǎn) 生電弧。電弧會損壞工作輥的表面，使工作輥不能被打磨。這個工作輥就得重新打磨，重新 毛化。這既會增加費用，又會增加時間。EDT機械在一個單獨的伺服電動機上使用多個電極的其它原因是可以在一個軋輥的長度內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則的毛化。當(dāng)一個電極矩陣沿一個工作輥的長度移動時，會發(fā)現(xiàn)在它的 移動路徑中間，每個電極會使軋輥毛化，因為毛化頂端的每個電極都會穿過其長度中的每 個點。但是當(dāng)電極矩陣在工作輥頂端時，毛化頂端被帶到一個終止點，不是所有的電極會穿 過這個工作輥的頂端。只有最接近這個工作輥頂端的電極會毛化端點，于是工作輥頂端的 毛化效果會降低。這是一個不良效果，因為工廠中使用的的工作輥要求其整個表面是均勻 毛化的。本發(fā)明旨在提供那些使用放電機械能改進(jìn)軋輥毛化的方法和裝置，它們能控制一 個電極或一個多電極組成的矩陣，使之產(chǎn)生一個更均勻毛化的效果，克服上述問題。本發(fā)明一方面提供了一種放電裝置的控制方法，其中所述的放電裝置可以在一個 電導(dǎo)工件的表面使用一個機械加工的或毛化的面，該控制方法包括以下步驟在一個預(yù)定 的時間段內(nèi)向一個或多個電極使用多個電壓脈沖；用那個或每個電極來監(jiān)測電壓參數(shù)輸 出；并調(diào)節(jié)所使用的電壓脈沖，以彌補那個或每個電極中產(chǎn)生的錯誤。優(yōu)選地，所述的監(jiān)測電壓參數(shù)步驟包括計算所使用的電壓脈沖的數(shù)量；當(dāng)那個或 每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時，計算電壓脈沖的數(shù)量；計算當(dāng)那個 或每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時的電壓脈沖數(shù)量與用于對那個或 每個電極產(chǎn)生一個有效測量的電壓脈沖數(shù)量之比；將那個或每個電極的有效測量輸出；其 中所述的調(diào)節(jié)那個或每個電極上所使用的電壓脈沖步驟是根據(jù)所述的有效測量來實現(xiàn)的。通過測量火花效率，一個使用者可以獲得有關(guān)EDT機械性能的準(zhǔn)確反饋，于是他 就可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得最佳的機械性能。設(shè)想效率測量法如果可以自動完成并將反饋直接輸入到機械的操作參數(shù)中，那么 就可以針對效率輸入進(jìn)行自動地調(diào)節(jié)。這樣一個使用者就可以防止電弧的產(chǎn)生，并在整個 工作輥表面實現(xiàn)一個最大效率化的均勻毛化?；蛘弑O(jiān)測電壓參數(shù)的步驟包括在脈沖間隔后確定那個或每個電極中產(chǎn)生的電壓 輸出比一個預(yù)定的起始輸出更大；其中調(diào)節(jié)在那個或每個電極上所用的電壓脈沖步驟是根 據(jù)脈沖間隔之后確定的電壓輸出來進(jìn)行的。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)那個或每個電極上所用的電壓脈沖步驟包括在一個設(shè)定的時間段內(nèi) 減小電源。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)那個或每個電極上所用的電壓脈沖步驟包括在一個設(shè)定的時間段內(nèi)
停止供電。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)那個或每個電極上所用的電壓脈沖步驟包括在一個設(shè)定的時間段內(nèi) 減小那個或每個電極上使用的電脈沖數(shù)量(頻率)。本發(fā)明第二方面是提供一種控制放電裝置的控制設(shè)備，其中所述的放電裝置是用 于在一個電導(dǎo)工件的表面上形成一個機械加工或毛化的表面，該控制設(shè)備包括一個用于監(jiān) 測那個或每個電極產(chǎn)生的電壓參數(shù)輸出的監(jiān)測構(gòu)件；和多個調(diào)節(jié)所使用的電壓脈沖以彌補 那個或每個電極中產(chǎn)生的錯誤的調(diào)節(jié)構(gòu)件。優(yōu)選地，所述的監(jiān)測構(gòu)件包括一個監(jiān)測構(gòu)件以及一個調(diào)節(jié)構(gòu)件；所述的監(jiān)測構(gòu)件 用于監(jiān)測那個或每個電極產(chǎn)生的電壓參數(shù)輸出，其包括一個第一計數(shù)構(gòu)件，它會計算一個 預(yù)定時間段內(nèi)在一個或多個電極上使用的電壓脈沖的數(shù)量；一個第二計數(shù)構(gòu)件，它會在那 個或每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時計算電壓脈沖的數(shù)量；一個計算構(gòu)件，計算當(dāng)每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時的電壓脈沖數(shù)量與用于 對那個或每個電極產(chǎn)生一個有效測量的電壓脈沖數(shù)量之比；一個輸出端，它會為那個或每 個電極輸出一個效率測量；所述的調(diào)節(jié)構(gòu)件會根據(jù)那個或每個電極的效率測量輸出來調(diào)節(jié) 在那個或每個電極上使用的電壓脈沖，以彌補那個或每個電極上產(chǎn)生的錯誤?；蛘咚龅谋O(jiān)測構(gòu)件包括一個計時構(gòu)件，它會計算一個或多個電極上使用的那個 或每個電壓脈沖的火花間隔；一個探測構(gòu)件，它會在脈沖間隔后確定那個或每個電極中產(chǎn) 生的電壓輸出比一個預(yù)定的起始輸出更大；其中所述的調(diào)節(jié)構(gòu)件用于調(diào)節(jié)那個或每個電極 上所用的電壓脈沖，使之與脈沖間隔之后確定的電壓輸出相對應(yīng)。在本申請中，“包括”是指“包括，除其它之外”。它不是指“僅由……組成”。本發(fā)明將會結(jié)合部分相同或單獨的實施例來清楚，簡明地說明本發(fā)明的內(nèi)容，特 征；但是應(yīng)指出的是本發(fā)明可以包括這些將上述所有或一部分特征組合起來的實施例。本發(fā)明將結(jié)合


實施例，其中圖1是本發(fā)明所述的測量火花效率的方法的電壓曲線圖；圖2是本發(fā)明所述的火花效率測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第二實施例中正常毛化時和脈沖抑制時的電壓曲線圖；圖4是本發(fā)明第二實施例中，一個第二方面所述的正常毛化時，電弧產(chǎn)生時和火 花抑制時的電壓曲線圖；圖fe是本發(fā)明第三實施例所述的一種EDT機械的主視圖；圖恥是圖fe所示實施例中，位置A處的第一和第二電極使用的脈沖的電壓曲線 圖；圖5c是圖fe所示實施例中，位置B處的第一和第二電極使用的脈沖的電壓曲線 圖。圖1是測量火花效率的方法中使用的電壓曲線圖。所述的測量一個電極1火花效 率的裝置包括一個脈沖發(fā)生器3，它與電極1相連來產(chǎn)生一個火花1，如圖1所示。所述的脈 沖發(fā)生器的一個輸出端Ila與一個火花計數(shù)器5相連。電極1與一個火花探測器7相連， 該火花探測器7是設(shè)置成利用圖1中脈沖2所示的電壓曲線圖來確定一個火花。所述的火 花探測器7的一個輸出庫與一個火花計數(shù)器9相連。使用時，火花發(fā)生器3會在整個預(yù)定時間段內(nèi)，將一些電壓脈沖用在電極1上。每 個脈沖的“時間段”的數(shù)量是使用所述的脈沖計數(shù)器5來計算的。所述的火花探測器7確 定一個脈沖什么時候使電極1產(chǎn)生的火花。所探測到的火花數(shù)量是由計數(shù)器9和輸出端來 計算的。如圖1中脈沖1所示，如果沒有火花產(chǎn)生，那么電壓在整個取樣時間段不會發(fā)生變 化。但是如脈沖2所示，如果產(chǎn)生了一個火花，那么電壓會在一個很短的時間內(nèi)從最高值降 到一個平均值。如果設(shè)置了起始T，當(dāng)?shù)陀谒鼤r則會產(chǎn)生一個火花，并且低于這個電壓值時 火花探測器會記錄一個火花。每個探測到的火花會由火花計數(shù)器9計算。所產(chǎn)生的脈沖電 壓至少為100伏。如果產(chǎn)生一個火花，那么電壓會降至約20伏?；鸹ㄆ鹗紩r火花探測器7 會在30-40伏時探測到一個火花。使用1秒后，脈沖計數(shù)器5和火花計數(shù)器9的值分別被輸出給輸出端Ila和lib。 于是計數(shù)器5，9都被重新設(shè)置。為了測量整個設(shè)定測量時間段內(nèi)的操作效率，將會計算電極1上使用的脈沖數(shù)量(輸出端Ila)與實際火花(輸出端lib)數(shù)量的比例。這些會產(chǎn)生 一個火花的脈沖的比例能確定電極1的效率。效率(％ )=(所探測到的火花總數(shù)/所使用的脈沖總數(shù))X100一個矩陣中每個電極的效率值可以計算出矩陣中所有電極的平均效率。這些效率 值可以被記錄。并且所測量的電極矩陣的性能可以用于向矩陣中至少一個電極反饋并調(diào)節(jié) 所述的輸入，提高整個矩陣的輸出均勻性。此外所述的電極效率值可以反饋并調(diào)節(jié)伺服電 機的位置。對于由二個或二個以上電極組成的一個矩陣而言，一個大于或等于90%的效率值 可以說明這個矩陣有一個很高的效率。例如每個電極的效率值可以用于確定一個電極在矩 陣中其它所有電極中占優(yōu)勢。所述的火花初始值T是由控制設(shè)備(圖中未顯示)如上文所 述的那樣設(shè)定。如果產(chǎn)生的火花數(shù)量以及因此產(chǎn)生的一個單獨電極的效率被發(fā)現(xiàn)大于其相 鄰的，那么就說明該電極是占優(yōu)勢的。為了確定這種優(yōu)勢，控制設(shè)備比較兩個最大的電極效 率值或比較其余電極的平均效率值中的最大效率值。如果這兩個效率值間的差異比一個預(yù) 定的“控制性的初始”更大，那么所述的控制設(shè)備確定具有最高效率的電極是占優(yōu)勢的。圖3中，實施例A顯示了正常毛化過程中的一個脈沖線。為了確定一個單獨的電 極是占優(yōu)勢的，先調(diào)節(jié)用于電極的電源，于是控制設(shè)備發(fā)生反應(yīng)。所述的電源被切斷和/或 電源的供給被控制。例如，為了確定這種優(yōu)勢，向占優(yōu)勢的電極提供的電源在刪除工作比率 前，被切斷大約1秒的時間，如下文所述，被切斷更長的約5秒時間?？刂圃O(shè)備會降低在占優(yōu)勢的電極上使用的脈沖電壓或數(shù)量。如實施例B所示，每 秒脈沖不會都穿過所述的占優(yōu)勢的電極，這會使該電極的工作比率降低50%。如實施例C 所示，僅有每三個脈沖會穿過所述的占優(yōu)勢的電極，這會使該電極的工作比率降低66%。對 占優(yōu)勢的電極的控制會在控制設(shè)備恢復(fù)脈沖后持續(xù)一段時間。與上述相同的控制一個占優(yōu)勢電極的方法也可以在一個電極和軋輥表面之間的 電壓下降過快時，或下降到正常機械的一個起始值時，或如果火花持續(xù)時間超過了產(chǎn)生火 花的電源脈沖的“接通持續(xù)時間”時用來消除電弧。通過舉例的方式72個電極組成的一個 電極矩陣可以用于毛化一個軋輥。所述的電極可以用4個伺服電機帶動，每個電極帶動18 個電極。所述的電源脈沖的“接通持續(xù)時間”是在25微秒內(nèi)，而脈沖間的“非工作時間”在 30微秒內(nèi)。毛化工作輥表面會在30分鐘內(nèi)。在選擇性的實施例中，脈沖操作會超過一個約 在10至400微秒的“接通持續(xù)時間”和一個約在15至450微秒的“非工作時間”。如圖如所示，在正常毛化過程中所使用的每個脈沖會產(chǎn)生一個火花15。每個電極 的電壓輸出會被連續(xù)監(jiān)測。使用各種方法可以有效地探測電弧，這些方法也可以在各種條 件下確保精確地探測。如圖4b所示，如果所述的火花標(biāo)記的A太快，B點處的火花低于一 個重要的起始點(如點線所示)，而脈沖的持續(xù)時間到達(dá)了“非工作時間”，如點C所示那么 可以確定一個電弧。還是如圖4b所示，當(dāng)探測到一個電弧時，控制設(shè)備會控制給電弧電極 提供的電源(實心線所示)來防止電弧持續(xù)產(chǎn)生。此外當(dāng)控制設(shè)備探測到電弧時，伺服電 機會被操作來移動電極遠(yuǎn)離軋輥表面。所述的控制設(shè)備控制電源既可以是一個固定的時間 段也可以是伺服電機將電極頂部停止向前移動，并開始將它向后移回來所需的時間。這個 時間通常是在20毫秒內(nèi)。當(dāng)電源脈沖被重新設(shè)置，就會產(chǎn)生一個“正?！毙偷幕鸹āＥc上文所述的控制一個占優(yōu)勢電極的方法相似，火花方式也可以被修改為與沿一個工作輥表面設(shè)置的毛化頂部的位置相關(guān)。例如，這可以用于在一個工作輥的頂端控制火 花產(chǎn)生，防止產(chǎn)生一個不均勻的毛化效果。如圖如所示，毛化頂部33包括一個第一電極37和一個第二電極39。使用兩個電 極完全是為了圖示方便，實際中可以使用多個。所述的毛化頂部33在基本平行于工件表面 的M方向上，沿旋轉(zhuǎn)輥35移動，于是工作輥35的整個表面被處理。如圖fe所示，位置A處， 第一和第二電極37，39都產(chǎn)生了火花來毛化所述的軋輥表面。如圖恥所示，同樣的電源脈 分別擊穿了兩個電極37，39。使用時，毛化頂部33會在位置B，即工作輥的頂端處停止。當(dāng) 接近軋輥頂端時，一個控制設(shè)備(圖中未顯示)會相應(yīng)地降低電擊在第一電極37上的電源 脈沖，并使電源脈沖持續(xù)地電擊第二電極39。所述的電擊第二電極39的電源脈沖會持續(xù)地 產(chǎn)生最大的效率。因此，軋輥的頂端被第二電極39以最大程度地毛化，它的毛化方式與工 件表面上最接近被兩個電極37，39毛化的軋輥頂端的部分相同。上述實施例僅用于舉例說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能在不偏離本發(fā)明所述權(quán)利 要求的保護范圍內(nèi)，自然地發(fā)現(xiàn)各種變化。
權(quán)利要求
1.一種控制放電裝置的方法，其特征在于所述的放電裝置用于在一個電導(dǎo)工件表面形 成一個機械加工或毛化的表面，所述的方法包括以下步驟在一個預(yù)定的時間段內(nèi)向一個 或多個電極使用多個電壓脈沖；當(dāng)那個或每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電 壓時，計算電壓脈沖的數(shù)量；計算在每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時 的電壓脈沖數(shù)量與用于對那個或每個電極產(chǎn)生一個有效測量的電壓脈沖數(shù)量之比；將那個 或每個電極的有效測量輸出；并根據(jù)所述的有效測量來調(diào)節(jié)那個或每個電極上使用的電壓 脈沖，以彌補那個或每個電極上產(chǎn)生的錯誤。
2.如權(quán)利要求1所述的一種放電裝置的控制方法，其特征在于每個電壓脈沖是在一個 預(yù)定的時間段內(nèi)使用的，所述的方法還包括的步驟是監(jiān)測電壓參數(shù)，通過確定在所述的脈 沖間隔之后，那個或每個電極的電壓輸出比一個預(yù)定的起始輸出更大；通過對脈沖間隔之 后，電壓輸出的確定來調(diào)節(jié)那個或每個電極中使用的電壓脈沖。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種放電裝置的控制方法，其特征在于其還包括以下步驟 至少比較最高電極的效率值與那個或每個其它電極的平均效率值；并確定最高效率值與平 均效率值之間的差異是否比一個預(yù)定的起始值更大。
4.如權(quán)利要求3所述的一種控制方法，其特征在于其包括的步驟是比較兩個最高電 極效率值與那個或每個其它電極的平均效率值。
5.如上述任意權(quán)利要求所述的一種控制方法，其特征在于調(diào)節(jié)那個或每個電極上使用 的電壓脈沖步驟包括在一個設(shè)定的時間段內(nèi)減小所使用的電源。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種控制方法，其特征在于調(diào)節(jié)那個或每個電極上使 用的電壓脈沖步驟包括在一個設(shè)定的時間段內(nèi)切斷電源。
7.如上述任意權(quán)利要求所述的一種控制方法，其特征在于調(diào)節(jié)那個或每個電極上使用 的電壓脈沖步驟包括在一個設(shè)定的時間段內(nèi)減小那個或每個電極上所使用的電壓脈沖數(shù) 量。
8.—種控制放電裝置的控制設(shè)備，其特征在于所述的放電裝置用于在一個電導(dǎo)工件表 面形成一個機械加工或毛化的表面，所述的控制設(shè)備包括一個利用那個或每個電極監(jiān)測 電壓參數(shù)輸出的監(jiān)測構(gòu)件以及一個調(diào)節(jié)構(gòu)件；所述的監(jiān)測構(gòu)件包括一個第一計數(shù)構(gòu)件， 它會計算一個預(yù)定時間段內(nèi)在一個或多個電極上使用的電壓脈沖的數(shù)量；一個第二計數(shù)構(gòu) 件，它會在那個或每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時計算電壓脈沖的數(shù) 量；一個計算構(gòu)件，計算當(dāng)每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時的電壓脈 沖數(shù)量與用于對那個或每個電極產(chǎn)生一個有效測量的電壓脈沖數(shù)量之比；一個輸出端，它 會為那個或每個電極輸出一個效率測量；所述的調(diào)節(jié)構(gòu)件會根據(jù)那個或每個電極的效率 測量輸出來調(diào)節(jié)在那個或每個電極上使用的電壓脈沖，以彌補那個或每個電極上產(chǎn)生的錯 誤。
9.如權(quán)利要求8所述的一種控制設(shè)備，其特征在于所述的監(jiān)測構(gòu)件還包括一個計時 構(gòu)件，它會計算在一個或多個電極上使用的那個或每個電壓脈沖的火花間隔；一個探測構(gòu) 件，它會在脈沖間隔后確定那個或每個電極中產(chǎn)生的電壓輸出比一個預(yù)定的起始輸出更 大；其中所述的調(diào)節(jié)構(gòu)件還用于調(diào)節(jié)那個或每個電極上所用的電壓脈沖，使之與脈沖間隔 之后確定的電壓輸出相對應(yīng)。
10.一種控制放電裝置的控制設(shè)備，其特征在于它如本發(fā)明所述或如圖2或fe所示。
全文摘要
一種控制放電裝置的方法，其中所述的放電裝置會在一個預(yù)定的時間段內(nèi)使一個電導(dǎo)表面成為一個機械加工或毛化的表面；計算所使用的電壓脈沖數(shù)量；計算當(dāng)每個電極上使用的電壓脈沖降至低于一個起始電壓時的電壓脈沖數(shù)量與用于對那個或每個電極產(chǎn)生一個有效測量的電壓脈沖數(shù)量之比；將那個或每個電極的有效測量輸出；并根據(jù)所述的有效測量來調(diào)節(jié)那個或每個電極上使用的電壓脈沖，以彌補那個或每個電極上產(chǎn)生的錯誤。
文檔編號B23H9/04GK102131607SQ200980131616
公開日2011年7月20日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者馬克·懷布朗 申請人:沙克拉德有限責(zé)任公司