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用于制造針頭的方法和設(shè)備與流程

文檔序號:11526882閱讀:707來源:國知局
用于制造針頭的方法和設(shè)備與流程

本發(fā)明涉及一種用于制造針頭的方法以及采用該方法制成的針頭。本發(fā)明還涉及適用于采用該方法制造針頭的設(shè)備。



背景技術(shù):

針頭通常具有尖銳的刺尖以及外部的切邊,但是也可沒有構(gòu)造尖銳的尖端以及沒有外部的切邊,例如硬膜針頭(epiduralkanülen)就是這種情況。針孔的后端部通常也稱為跟端部或孔眼,其通常是橢圓形。因為孔眼的內(nèi)部側(cè)棱邊和后部的橢圓形的棱邊是尖銳的,所以特別是刺穿皮膚或其他材料的醫(yī)學(xué)針頭始終具有將沖壓的粒子從皮膚或其他材料中分離出來的趨勢。

在現(xiàn)有技術(shù)中有多種技術(shù)、例如玻璃珠和細(xì)砂噴射以及特別是針頭磨削是已知,借助這些技術(shù)能夠減少沖壓傾向。

de-os2600299公開了一種針頭以及用于制造針頭的方法和設(shè)備。通過使用普通的斜磨削從管區(qū)段中獲得針頭并且針頭在針孔(進(jìn)入棱邊)的后部區(qū)域中具有倒圓的內(nèi)棱邊,其中該倒圓部通過使用具有磨蝕特性的刷子來完成。對此,設(shè)備包括能旋轉(zhuǎn)的具有多個帶有磨蝕介質(zhì)的刷毛的刷子或提供磨蝕材料的刷子以及用于可松開地將多個針頭固定在支承板上的夾板作為容納面。刷毛依次加工多個針頭的開口,以使在針孔的后部區(qū)域中的內(nèi)側(cè)棱邊和其后棱邊(孔眼)變圓并且變鈍。因此僅在進(jìn)入棱邊的區(qū)域中對針孔磨刷。然而這種方案的缺點是,不能使針頭在設(shè)備中旋轉(zhuǎn),以除了斜磨削以外還能夠在針孔的前部區(qū)段中通過所謂的小平面磨削(facettenschliffe)在兩側(cè)橫向地磨削。所述方法的另一個明顯缺點是由機(jī)械加工步驟通過使用磨盤和刷子進(jìn)行。對此針頭在具有磨料的內(nèi)部被弄臟并且還通過與磨盤或者刷子的刷毛直接接觸而受到機(jī)械負(fù)荷,由此需要額外的加工步驟。

在公開文獻(xiàn)de-os3230735a1中描述了一種用于通過部分地切割針管來制造針頭的方法,其中通過電腐蝕方法進(jìn)行切割。對該方法所提出的設(shè)備能夠自動地切割多個針管,其中捆綁式提供的針管在電腐蝕切割的期間相對于其縱軸線不能轉(zhuǎn)動,因為之后需要提供針尖的步驟通過普通的磨削方法進(jìn)行,所以這里也有前述機(jī)械加工的缺陷。

專利文獻(xiàn)de10327067b4同樣描述了一種用于同時制造多個針頭的方法,針頭彼此并排地并且相互間隔地保持在夾持設(shè)備上。依次地或同時地通過磨削和/或腐蝕進(jìn)行針頭的磨削。建議通過細(xì)砂噴射或玻璃珠噴射來對磨削去毛刺,其中出現(xiàn)的針頭臟污必須在接下來的工序中復(fù)雜地去除。在該文獻(xiàn)中對針孔(跟端部、孔眼)的后端部的加工(倒圓)未進(jìn)行描述。

在專利文獻(xiàn)de102011112021b4中描述了一種使用新型的針頭磨削來制造很少沖制的針頭。其中給出,通過使用提及的導(dǎo)致特殊的尖端幾何結(jié)構(gòu)的切割技術(shù)解決了沖制問題,所以沒有描述對針孔的后端部的分開或結(jié)合加工來使其變圓或去毛刺。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

以此為基礎(chǔ),本發(fā)明的目的是提供一種方法和設(shè)備,借助其可簡單地制造特別是具有針孔的倒圓的后端部的針頭。通過提供相應(yīng)制造的針頭實現(xiàn)了該目的的其他方面。

在本發(fā)明的范圍中,針頭通過分離空心管的節(jié)段以及通過使用多數(shù)情況下分別在節(jié)段的端部處呈多級的磨削或切割技術(shù)來提供,其中可以傳統(tǒng)的方法借助切削加工的方法、例如分離磨削或鋸開的方法或通過電腐蝕(火花侵蝕、制陰模腐蝕(senkerodieren,die-sinkingedm)、線腐蝕;在此也稱為edm)進(jìn)行分離。

針尖的設(shè)計在此稱為尖端磨削并且通常具有三個連續(xù)進(jìn)行的磨削,即:單磨削(einfachschliff),其在所有針頭中存在并且借助其分離的管節(jié)段的鈍的端部進(jìn)行第一次斜切;以及根據(jù)制成針頭的之后的應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)期望進(jìn)行左邊和右邊的小平面磨削或后磨削來制造外部的進(jìn)入棱邊或切邊,其中,兩個小平面磨削根據(jù)對此所使用的技術(shù)也可同時進(jìn)行。在本發(fā)明的范圍中,單磨削和兩側(cè)的小平面磨削一樣可借助切削加工方法、例如特別是通過使用磨盤或分離盤借助電腐蝕(edm)(elektrochemischesabtragen)、例如特別是線或制陰模腐蝕、通過電化學(xué)剝蝕(在此也稱為ecm)或通過使用上述技術(shù)的結(jié)合來提供。

不管從前述列舉中具體選擇哪種技術(shù)來制造針尖,根據(jù)本發(fā)明的主要思想在于,借助ecm電化學(xué)地加工(倒圓、弄圓)針孔的后端部(其也稱為針孔的跟端部或孔眼),這產(chǎn)生兩種變型方案,下面還將對其詳述。

縮寫ecm在此表示電化學(xué)的金屬加工(‘electrochemicalmachining’)。ecm如電拋光(‘electrochemicalpolishing’)一樣屬于電化學(xué)剝蝕方法的組別,但是兩種方法在主要方面彼此是不同的。在電拋光的過程中主要使用酸的電解質(zhì)(例如硫酸和磷酸的混合物),而在ecm的過程中主要使用中性的電解質(zhì)(鹽溶液,例如硝酸鈉)。電極與工件的距離在ecm過程中非常小,通常在0.05至1mm的區(qū)域中,而在電拋光的過程中明顯大于1mm。此外,在ecm的過程中電流密度通常明顯大于在電拋光過程中的電流密度(a/cm2對比ma/cm2)。最終該差異是由于兩種方法不同的目的而引起的。電拋光用于平面的光滑,ecm用于局部剝蝕。

如前所述,在使用分離盤或磨盤來制造單磨削和/或兩側(cè)的小平面磨削的情況下出現(xiàn)毛邊,其接下來必須以傳統(tǒng)的方式以機(jī)械方法例如通過玻璃珠或細(xì)砂噴射來去除。額外地,必須對孔眼進(jìn)行倒圓并且在針頭處和/或其中的雜質(zhì)必須通過磨削和噴射去除。為了使磨削的面平滑并且去除余留的毛邊,可替代地或接下來為針頭進(jìn)行電拋光(在此也稱為ep)。

可替代地,單磨削和/或側(cè)面的小平面磨削在本發(fā)明的范圍中可通過使用edm、例如特別是通過線腐蝕或制陰模腐蝕實現(xiàn),而接下來根據(jù)本發(fā)明借助ecm以電化學(xué)的方式加工孔眼。在該可替代的步驟的范圍中雖然沒有出現(xiàn)接下來例如通過噴射再次去除的毛邊并且也沒有由于機(jī)械的磨削工作或分離工作而出現(xiàn)針頭的雜質(zhì)或堵塞物,因此除了噴射也可取消普通的電拋光;但是edm技術(shù)是非常慢的方法并且合適的設(shè)備相對比較貴,所以該技術(shù)僅有限地適合用于低成本地批量生產(chǎn)針頭,但是同樣包括在本發(fā)明中。

相比于作為無接觸的用于機(jī)械磨削的替換方案的edm技術(shù)(特別是線腐蝕和制陰模腐蝕),在使用同樣是無接觸的ecm工藝的情況下在相對短的時間中平地剝蝕掉相對大量的材料,其中通過擴(kuò)大電極面積和電流可在有限的范圍中自由地調(diào)整剝蝕量,而材料剝蝕在edm技術(shù)中借助電火花僅逐點地進(jìn)行。但是因為在使用edm的情況下材料始終在位于線和工件之間的距離最小的位置被剝蝕,可有效地使粗糙位置平滑并且制造非常精確的輪廓,這特別是在制造尖銳的棱邊和尖端時是有利的。相反地,在使用電化學(xué)剝蝕(ecm)的情況下,原則上在電場線最密集的位置進(jìn)行材料剝蝕,這特別是在針尖的棱邊的區(qū)域中是這種情況,由此可以期望的方式對其特定的區(qū)域倒圓。

因此,根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式建議,對粗糙的、費時的單磨削材料剝蝕使用電化學(xué)加工(ecm)并且根據(jù)期望借助小平面磨削使用edm實現(xiàn)最終成型,其中在借助ecm制造單磨削的過程中也同時地對作為針孔的后端部的孔眼進(jìn)行倒圓。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的由ecm和edm(以該順序或反序)結(jié)合的情況下,可使用簡化的設(shè)備并且取消費時的對多個待加工的管節(jié)段的轉(zhuǎn)換,因為待加工的工件僅需一次被夾緊到工件載體(其是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的組成部分并且可作為兼容的系統(tǒng)構(gòu)件引入到這樣的設(shè)備的不同的加工工位或模塊中)。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式,適合該實施方式的設(shè)備包括可極化的兩個(用于ecm/edm;edm/ecm)工具電極;用于接觸并且使待加工的針頭或管節(jié)段(工件)極化的媒介或裝置(mittel);以及用于進(jìn)行ecm和可能的edm所需的液體(電解溶液;電介質(zhì))或至少為功能性元件或模塊,借助其可為預(yù)定的生效位置供給液體。如果不(僅僅)使用edm,則該設(shè)備可替代地或額外地包括合適的用于磨削的媒介或裝置。在可替代的、本發(fā)明同樣包含的、使用ecm但是沒有edm的方法中,合適的設(shè)備優(yōu)選僅包括ecm兼容的工具電極以及僅有電解溶液和/或用于輸送電解溶液的媒介或裝置。如果有意地完全地或有限地保護(hù)針尖的特定的區(qū)域以防止ecm作用到針頭的材料上,這特別是在連續(xù)地使用edm和ecm或使用ecm時交替地通過例如傳統(tǒng)磨削產(chǎn)生的單磨削和/或小平面磨削或在對全部磨削(單磨削和根據(jù)期望的小平面磨削)使用ecm時可能是這種情況,該設(shè)備還包括合適的媒介或裝置,借助該媒介或裝置可對無需或僅需微弱地通過ecm加工的區(qū)域進(jìn)行遮蔽、遮光或保護(hù),使得該區(qū)域可沒有或僅以微弱的、例如變稀釋的形式接觸對于借助ecm加工所使用的電解液。

根據(jù)具體的實施方式,在一種技術(shù)或兩種技術(shù)(ecm、edm)結(jié)合的情況下也可替代地在兩個容器中提供液體??商娲鼗蝾~外地也可以其他的方式在工件和工具之間的加工間隙中提供一種液體或兩種液體,如下面還將詳細(xì)描述的那樣。

對于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的、在借助ecm對孔眼倒圓的同時制造單磨削和接下來借助通過edm兩側(cè)小平面磨削和/或磨削制造最終成型針尖的情況下完全不用擔(dān)心影響最終成型和針尖的特性,因為借助ecm的加工在之前已經(jīng)完成并因此不會在尖端區(qū)域出現(xiàn)不期望的倒圓或毛邊。在這種情況下,在沒有進(jìn)一步措施的情況下,給定的管節(jié)段的待加工的端部可被電解質(zhì)環(huán)流和/或穿流。

對于根據(jù)本發(fā)明的可替代的提出的用于通過機(jī)械磨削/分離和/或edm制造單磨削和兩個小平面磨削的情況以及之后接下來借助ecm加工孔眼的情況對此提供,通過ecm局部地限定材料剝蝕、即有選擇地在孔眼的區(qū)域中進(jìn)行,因為所期望的前面制造的尖端特性(幾何結(jié)構(gòu))和尖銳度以及還有棱邊可能受到影響。這對之前所述的使用edm制造所有磨削的實施方式和對于由edm和機(jī)械的磨削/分離結(jié)合來制造針尖的情況都適用,因為之后分別進(jìn)行電化學(xué)加工。

在電化學(xué)剝蝕(ecm)的方法中,工件(針頭)極化為陽極(正)并且工具電極極化為陰極(負(fù))。原則上,工具陰極的形狀通過工件的形狀預(yù)先給定,所以ecm通常也稱為鏡像方法,其中在工具處由于工藝沒有出現(xiàn)磨損。在工具和工件(針頭)之間必須根據(jù)電的參數(shù)和電解質(zhì)的流動行為調(diào)解間隙(加工間隙),其中間隙寬度在0.05和1mm之間。在加工間隙中的負(fù)載運輸由電解溶液、例如氯化鈉(nacl)或優(yōu)選硝酸鈉(nano3)的水溶液來承擔(dān)。通過在使用ecm時出現(xiàn)的電子流,通過溶解針頭的金屬離子來進(jìn)行所期望的材料剝蝕。溶解的金屬離子然后在陽極(針頭)處與裂解的電解質(zhì)的部分進(jìn)行反應(yīng),而電解質(zhì)余留物在陰極(工具電極)處與水反應(yīng),由此作為最終產(chǎn)物出現(xiàn)所不期望的沉積物、例如金屬氫氧化物。

如前所述,電化學(xué)剝蝕(ecm)在根據(jù)本發(fā)明制造針頭的范圍中特別用于對通過還始終制造的單磨削所產(chǎn)生的、橢圓形的、在針孔的后部區(qū)域中的孔眼在內(nèi)側(cè)進(jìn)行倒圓。但是因為最小的針頭具有大約0.25mm的外直徑,所以此時非常難或者不可能的是,根據(jù)上述的一般教導(dǎo)制造作為工具陰極的電極,其足夠小使得該電極僅在孔眼的內(nèi)部中展現(xiàn)其電化學(xué)活性并且可準(zhǔn)確地定位在期望的作用位置處。如果電極比前部的傾斜的針孔的后部區(qū)段中的倒圓區(qū)域更大或更寬,那么在孔眼外部出現(xiàn)不期望的材料剝蝕和沉積。

因此,根據(jù)本發(fā)明對于該方法的實施方式(其中借助ecm沒有造成單磨削和形成的孔眼的倒圓)規(guī)定,針頭或其被遮光(待遮蔽)的區(qū)域例如之前通過磨削/分離和/或腐蝕產(chǎn)生的針尖在其可能繼續(xù)的加工過程中借助ecm從外部通過例如去離子的水(diw)這樣的不可傳導(dǎo)的液體、通過具有足夠低的傳導(dǎo)性的液體或通過水流到其上并且在針頭的內(nèi)徑中提供電解質(zhì)流,因此合適的設(shè)備具有用于將電解質(zhì)優(yōu)選可從無需加工的管節(jié)段端部引入到其內(nèi)徑中的媒介或裝置或元件、例如壓力腔。因此,僅在電解質(zhì)的濃度足夠高的位置發(fā)生剝蝕。優(yōu)選地,該剝蝕發(fā)生在孔眼的內(nèi)側(cè)處。通過在孔眼區(qū)域的外部的由于逐步混合電解質(zhì)與作為遮蔽介質(zhì)所使用的、例如不可傳導(dǎo)的液體所得到的電解質(zhì)稀釋,在側(cè)面的切邊的區(qū)域中有利地獲得從具有剝蝕的區(qū)域(倒圓的棱邊)到?jīng)]有剝蝕的區(qū)域(尖銳的棱邊、尖端)的緩和的無階梯的過渡,其中,具有剝蝕的區(qū)域可從孔眼的區(qū)域延伸直至小平面磨削,但是至少涉及針孔的后棱邊(孔眼)以及開口部分的由于單磨削產(chǎn)生棱邊的兩側(cè)的直接相鄰的區(qū)域。因此通過在針頭的外面處的液體流動,反應(yīng)產(chǎn)物被稀釋并且被沖走,因此在針頭處或其中也沒有沉積物。作為對用水來稀釋的替代方案,為了對無需借助ecm加工的針尖區(qū)域遮蔽或遮光可使用壓縮氣體(例如壓縮空氣)或不可與電解質(zhì)混合的液體(例如長鏈液體的烷烴,如十二烷)來完全地或部分地排擠電解質(zhì)。在可替代的優(yōu)選的實施方式的范圍中,其中借助ecm制造小平面磨削,沖洗液體或遮蔽液體流到針頭或工件,而用電解質(zhì)從外部流到或環(huán)流針頭或工件。

原則上還可通過替代地或額外地暫時使用物理介質(zhì)、例如由彈性體、硅酮、橡膠等構(gòu)成的軟墊、柱塞、密封件等對無需加工的區(qū)域遮光或遮蔽并且例如可在接下來用ecm處理時保護(hù)尖端幾何結(jié)構(gòu),通過使(尖銳的)尖端例如引入到軟墊中并且以這種方式不再能與電解質(zhì)接觸。例如可通過螺桿或氣動的氣缸這樣將軟墊壓到針頭或工件的尖端部,即、其尖端以其待保護(hù)的區(qū)域進(jìn)入到軟墊中,使得該區(qū)域被保護(hù)以免與電解質(zhì)接觸。以相同的方式有目的地通過工件載體的位置改變使針頭或工件朝軟墊運動或者兩個物體(軟墊、針頭)朝彼此靠近地運動。軟墊、柱塞或密封件在此可固定在設(shè)備處或設(shè)備的包括工件載體的模塊處或與電極牢固地連接。為了不阻礙ecm電極和從針頭中出來的電解質(zhì)的激活,可有利的是,僅以需要的程度將針頭引入到軟墊中。作為優(yōu)選的是,軟墊可構(gòu)造成平的板或更優(yōu)選的是構(gòu)造成軋輥,使得針頭或工件在連續(xù)加工的過程中通過相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軋輥能夠提供軟墊的始終未被刺入的區(qū)域。為了避免由于刺入而對軟墊引起的損壞,必要時可使軟墊預(yù)先變形,使得針頭或工件可貼靠在其上,但是沒有刺入軟墊中。

在前面實施方式的基礎(chǔ)上明顯的是,部分地遮蔽或遮光原則上僅需要在針尖已經(jīng)獲得其最終成型之后使用ecm的情況或?qū)嵤┓绞街?。因此如果根?jù)本發(fā)明最優(yōu)選地已經(jīng)借助ecm制成單磨削以及進(jìn)而還制成孔眼的倒圓時,可取消接下來的遮蔽。在特殊情況下,例如在孔眼的區(qū)域中過強(qiáng)的剝蝕導(dǎo)致棱邊的不期望的變鋒利時或在采用ecm制造小平面磨削的情況下(參見上述部分),可同時特別是在ecm過程持續(xù)的結(jié)束時指示相應(yīng)的遮蔽或遮光或沖洗。

至于上述沖洗、排擠、遮蔽或遮光,該措施原則上針對管節(jié)段的外壁并且電解質(zhì)被提供在針頭的內(nèi)部(針頭的內(nèi)徑中)。根據(jù)所期望的待制成針尖的幾何形狀和/或用于制造磨削部使用的技術(shù)可涉及沖洗、排擠、遮蔽或遮光,也可針對管節(jié)段的內(nèi)部或針孔的區(qū)域、特別是在插入部分中的區(qū)域,而電解質(zhì)環(huán)流節(jié)段或針頭的外側(cè)或外部區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明制造的具有通過ecm倒圓的孔眼的針頭在現(xiàn)有技術(shù)中是未知的,因此本發(fā)明本身也包括這樣的針頭,其中后棱邊(孔眼)以及孔眼的至少兩側(cè)相鄰的區(qū)域(通過單磨削產(chǎn)生的側(cè)棱邊)直至可能存在的小平面磨削被鈍化或倒圓。

根據(jù)本發(fā)明的方法和在此提及的設(shè)備因此非常好地適合用于簡單地并且成本有利地制造醫(yī)學(xué)用的針頭。該方法通過省略傳統(tǒng)的額外的加工步驟和多次地將針頭夾緊和轉(zhuǎn)換到不同的設(shè)備或作為組成部分或在功能上對應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件的工件載體中的必要性而變得簡單。

原則上,根據(jù)本發(fā)明方法還可包括用于去毛邊、尖銳化和/或拋光的電極拋光的其他工序,其中,還在這種情況下優(yōu)選地僅使用相應(yīng)配置的設(shè)備,其除了前述構(gòu)件或模塊以外,額外地包括具有電極(例如由不銹鋼構(gòu)成的陰極)的容器以用于容納酸性電解質(zhì)(例如h2so4/h3po4/h2o的混合物)。

附圖說明

下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在適當(dāng)?shù)那闆r下,在此作用相同的元件具有相同的附圖標(biāo)記。

具體實施方式

在圖1中示出了已知的用于由管節(jié)段1制造針尖2的步驟。為了制造峰尖磨削,首先進(jìn)行單磨削3(左側(cè)為側(cè)視圖、右側(cè)為俯視圖),然后從單磨削的兩側(cè)引入小平面磨削4(左)和5(右)。為了制造單磨削3,管節(jié)段1關(guān)于其縱軸線處于零位,而為了制造兩個小平面磨削4和5,管節(jié)段分別以限定的角度、但是以相反的旋轉(zhuǎn)方向圍繞自身的縱軸線旋轉(zhuǎn),其中角度可在與零位呈10°和90°之間并且可根據(jù)客戶需要選擇。

在圖2中示意性地示出電化學(xué)剝蝕(ecm)的工作原理。在圖2a左邊示出的管節(jié)段1作為工件8極化為陽極,其借助極化為陰極的電極6在存在電解質(zhì)7(例如nano3)的情況下通過電化學(xué)方法加工,由此結(jié)果產(chǎn)生經(jīng)倒圓的端部10,因為電場線8在棱邊和尖端更密集并且在此處促使對材料剝蝕。

在圖2b中示出了由于ecm在針孔的后面區(qū)域中引起的倒圓效果。在圖示的左側(cè)部分中以側(cè)視圖示出了針頭,其在采用edm和/或傳統(tǒng)的磨削之后僅具有單磨削或包括兩個小平面磨削的成品峰尖磨削,其中針孔的后面區(qū)域具有尖銳的孔眼11,而在采用ecm的情況下獲得經(jīng)倒圓(abgerundet)的或倒圓(verrundet)的孔眼12。由右側(cè)圖示同樣可看出,針頭的尖端、即由單磨削或峰尖磨削獲得的針尖2的凸出的端部始終構(gòu)造得尖銳。

在ecm技術(shù)的特定應(yīng)用中會發(fā)生如下情況,不僅在孔眼的區(qū)域中,而且在(真正的)尖端的區(qū)域中,如果這些區(qū)域中存在電解質(zhì)橋,那么通過雜散電解質(zhì)產(chǎn)生材料剝蝕。這除了引起所期望的對孔眼的倒圓以外,還導(dǎo)致圍繞孔眼的壁變薄或粗糙化并且可變色。因為針頭的直徑非常小,因此很難僅通過孔眼精確地定位電極(例如梳狀電極或條狀電極)并且同時確保僅在此處進(jìn)行剝蝕,使得優(yōu)選對無需加工的區(qū)域進(jìn)行掩蔽,遮光或以其它的方式保護(hù)其免受剝蝕。但是,這種用于抑制電流并進(jìn)而用于保護(hù)以免不期望的剝蝕的掩蔽或遮光會導(dǎo)致在未保護(hù)的和保護(hù)的區(qū)域之間的過渡區(qū)域中形成不期望的梯度。此外在針頭小的情況下也很難精確地定位遮蔽部或覆蓋部。

通過例如用水流到其上或沖洗無需加工的、即待保護(hù)的區(qū)域,使得該區(qū)域不可或僅可很少地接觸電解質(zhì),可解決可能出現(xiàn)的問題。

如圖3中所示,無需加工的區(qū)域在這種情況下從外部被水13流到其上或沖洗,而針頭例如通過壓力腔從內(nèi)部被電解質(zhì)7加載或穿流。電極、例如條狀電極14定位在孔眼前面,并且在孔眼處從針孔的后面區(qū)域中出來的電解質(zhì)7形成在孔眼和電極14之間的電解質(zhì)橋。朝尖端的方向上離孔眼越遠(yuǎn),則電解質(zhì)7通過水沖洗得明顯更稀釋,由此實現(xiàn)了在具有剝蝕和沒有剝蝕的區(qū)域之間的平緩的、無梯度的過渡。因此在孔眼的區(qū)域中,電解質(zhì)7(盡可能地)不被稀釋,因此在此剝蝕最大,這對于孔眼的倒圓是期望的。需要被不同加工的區(qū)域的縱向尺寸可通過調(diào)整在電解質(zhì)流和水流之間的比例來影響,其中,在任何情況下可確保,最大程度地保持插入部分的通過磨削獲得的尖端幾何構(gòu)造。這通過使該區(qū)域不與電解質(zhì)7接觸或僅與非常稀的電解質(zhì)接觸實現(xiàn),從而在此存在微不足道的剝蝕。代替在這里所示的條狀電極14,在較大的管直徑的情況下也可替代地使用梳狀電極15,其深入孔眼中。

如已經(jīng)所述的那樣,作為用于制造針尖的第一步驟單磨削的材料剝蝕以及切割長度是最大的,因此,ecm技術(shù)在此相對于edm技術(shù)是優(yōu)選的。為了實現(xiàn)快速而均勻的剝蝕,根據(jù)在圖4中所示,管節(jié)段1應(yīng)在待剝蝕的區(qū)域中充分地被盡可能未被稀釋的電解質(zhì)7流到其上,由此管節(jié)段1的內(nèi)部(內(nèi)徑)被加載電解質(zhì)7或者被電解質(zhì)7穿流??商娲鼗蝾~外地,可使用電極6,其可被電解質(zhì)7穿流并且具有孔,穿過該孔可將電解質(zhì)7輸送給工件9。而且在使用ecm制造單磨削、同時對孔眼倒圓的情況下必需的是,管節(jié)段在特定的區(qū)域中被例如水沖洗,以避免例如圍繞孔眼的不期望的或過強(qiáng)的剝蝕。為了通過水沖洗來根據(jù)需要降低對電解質(zhì)的稀釋,可有利的是,僅部分地激活水沖洗,例如在ecm過程結(jié)束時。如在圖4中所示,在電極6和管節(jié)段1或工件9之間的間隙在電化學(xué)剝蝕的過程中通過補(bǔ)充電極6最大程度地保持恒定。因為借助ecm原則上棱邊被倒圓(參見圖2),所以同時為了制造單磨削對孔眼進(jìn)行倒圓。然后,優(yōu)選借助電腐蝕(edm)制造小平面磨削。

如前所述,峰尖磨削的所有磨削(單磨削、小平面磨削)可借助ecm制造。對此根據(jù)前述的ecm單磨削可進(jìn)行用于制造小平面磨削的另一個或另兩個ecm步驟。然而,因為電化學(xué)剝蝕原則上使棱邊和尖端倒圓,所以所有的棱邊、例如還特別是通過單磨削產(chǎn)生的尖端只要與電解質(zhì)接觸就是圓的。為了獲得具有尖銳的棱邊的“尖銳”尖端,在該實施方式的范圍中也可期待的是,相應(yīng)地用水沖洗,這例如可參考圖5進(jìn)行,通過使水13流到或用水沖洗尖端并因此避免在尖端處的剝蝕。如果管節(jié)段以一定的橫向距離彼此夾緊在設(shè)備的工件載體中,能夠同時在一個步驟中在兩側(cè)產(chǎn)生小平面,其中電極6的空間構(gòu)造相應(yīng)于所期望的尖端幾何結(jié)構(gòu),如圖5a所示??商娲鼗蝾~外地,為了沖洗、掩蔽、或遮光可借助電拋光(ep)使得在插入部分中的尖端和棱邊具有所期望的銳度。可替代的用于在已經(jīng)完成單磨削之后同時產(chǎn)生兩個小平面磨削的處理方法在圖5b中示出。根據(jù)該實施方式,例如用水從內(nèi)部沖洗針頭,而用電解質(zhì)從外部環(huán)流針頭。一旦在針頭的內(nèi)徑中引導(dǎo)的水流從針孔中朝尖端溢出,則該水流在尖端的方向上以及從外向內(nèi)始終大量地與電解質(zhì)混合,由此,其濃度在對于形成小平面磨削所期望的區(qū)域中最強(qiáng),這通過使用彎曲的電極而有利地得以促進(jìn)。因此,在液體射流中的純水的區(qū)域在孔眼處與管內(nèi)徑一樣寬并且朝尖端逐漸以及均勻地減小。通過在水流和電解質(zhì)流之間的合適比例可使電解質(zhì)沿著針頭的插入部分實現(xiàn)提高的濃度,由此有助于制造所期望的尖端幾何結(jié)構(gòu)。

在圖6中以對比的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的針尖比傳統(tǒng)制造的針尖更優(yōu)越的性能。圖6a是傳統(tǒng)制造的具有明顯存在的余留毛邊的針尖的圖示,而在根據(jù)圖6b的圖示中額外地示出了傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)針頭的針孔的后面的和明顯向內(nèi)彎曲的區(qū)域的仍然橢圓形(尖銳的)的成型部(尖銳的孔眼11)。而根據(jù)圖6c的圖示示出了根據(jù)本發(fā)明借助ecm倒圓的孔眼12的區(qū)域。如還從6d和圖6e中看出的那樣,在兩個版本中相同地構(gòu)造具有尖端和尖銳棱邊(尖端幾何結(jié)構(gòu))的相應(yīng)前面的插入部分。但是,在后面的開口部分中的區(qū)別更明顯。以傳統(tǒng)方式(edm和/或磨削)所產(chǎn)生的開口部分構(gòu)造成平的并且具有尖銳的內(nèi)棱邊和尖銳的后棱邊(孔眼)(參見圖6d),借助ecm加工的開口部分具有倒圓的或鈍的后棱邊(倒圓的孔眼)和倒圓的或鈍的內(nèi)棱邊,這些棱邊是與孔眼直接相鄰的區(qū)域或者甚至是如所示出的那樣,直至小平面。因此標(biāo)準(zhǔn)針頭的整個開口部分的內(nèi)棱邊都是仍然尖銳棱邊的,而在根據(jù)本發(fā)明的針尖中,根據(jù)在圖6e中的圖示單切邊17同樣被倒圓,其中,開口部分的至少部分平的構(gòu)造與根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)不沖突,只要至少后面的棱邊(孔眼)被倒圓,而對此沒有采用在提及的區(qū)域中留下劃痕或磨削痕跡等的機(jī)械工具,例如刷子。

在圖7a中以側(cè)視圖示出了用于夾持、必要時轉(zhuǎn)動并且接觸管節(jié)段1的以及用于在設(shè)備的各個過程工位或過程模塊之間運輸工件的工件載體18。管節(jié)段1夾緊在兩個條板19和20之間,其中條板中的其中一個(在此稱為可移動的條板20)優(yōu)選朝相反的方向可垂直于工件移動,由此,在零位中相對于其縱軸線被夾緊的工件在產(chǎn)生單磨削之后為了制造兩個小平面磨削可向左或向右轉(zhuǎn)動。為了補(bǔ)償管節(jié)段1的公差并且提高在可移動的條板20和工件之間的摩擦,優(yōu)選地對其用聚合物21涂層。借助氣動的或電動的致動器(未示出)使條板20移動并且通過測量裝置22監(jiān)控。與可移動的條板20相對的接觸條板19由可傳導(dǎo)的材料制成或具有至少一個可傳導(dǎo)的涂層,并且除了夾持和必要時轉(zhuǎn)動管節(jié)段1以外用于接觸管節(jié)段1或工件以進(jìn)行電化學(xué)剝蝕(ecm)和可能的電腐蝕(edm)。為了確??煽康亟佑|并且轉(zhuǎn)動管節(jié)段1或工件,必須以限定的壓緊力均勻地將條板19和20擠壓在一起,這例如可借助彈簧或氣動式進(jìn)行。為了在設(shè)備的各個加工工位中足夠精確地定位工件載體18,工件載體18具有至少一個定位元件(未示出),例如以銷或桿的形式。在設(shè)備的相應(yīng)工位或加工模塊中有與定位元件兼容的容納設(shè)備、例如零電位設(shè)備或棱鏡。工件載體18在設(shè)備的工位或模塊中的布置在此可根據(jù)其特性是水平到垂直的。因此可能的是,管節(jié)段1或工件在不同的加工工位或模塊(例如ecm;edm;ep)加工,而無需在工位之間對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖7b在具有壓力腔24的垂直布置中示出了具有夾緊的管節(jié)段的工件載體,借助壓力腔電解質(zhì)7可被引入到管節(jié)段的內(nèi)徑中以及可能用水13對在電極6上方的管節(jié)段的無需加工的外部區(qū)域進(jìn)行沖洗、遮蔽或遮光,該電極可能也加載介質(zhì)流。在根據(jù)本發(fā)明的使用ecm來制造單磨削并同時對所產(chǎn)生的孔眼倒圓的情況下,管節(jié)段優(yōu)選從內(nèi)部并且通過電極從外部被電解質(zhì)穿流或流到其上,而在孔眼上方的管節(jié)段可在期望的情況下被水流到其上或沖洗,其中水對此優(yōu)選地層狀地在工件處沿著工件流動。以這種方式可確保裝有管節(jié)段或工件的工件載體無需浸入到介質(zhì)中。

在圖7c中示出具有管節(jié)段1的這種壓力腔或根據(jù)圖7b的壓力腔24的一部分。壓力腔由兩個半殼25構(gòu)成,其具有在密封面處的彈性體密封部,其中,半殼25打開(左側(cè))以更換工件載體并且在加工時關(guān)閉(右側(cè))。壓力腔24優(yōu)選是每個ecm過程工位的其中一個的組成部分,但是也可作為模塊提供,其與工件載體一起在設(shè)備的不同工位或模塊之間被運輸并且可通過此處存在的、兼容的容納媒介或裝置供以期望的液體。

在圖7d中以側(cè)視圖示出了壓力腔24、工件載體18、電極6和沖洗裝置27的布置。在這里所示的應(yīng)用范圍中,電解質(zhì)通過壓力腔24從內(nèi)部穿流管節(jié)段1或工件9,而通過在孔眼上方的沖嘴27用水從外部沖洗,其中水應(yīng)層狀地環(huán)繞沖洗針對剝蝕和沉積受保護(hù)的區(qū)域。但是必要時需注意,電解質(zhì)在其作用位置沒有或至少沒有過于強(qiáng)烈地由于水沖洗而被稀釋。因此,沖洗的范圍取決于對待加工和可能需要保護(hù)區(qū)域的具體要求并且可選擇地例如限定在針孔的特定區(qū)域或使用在整個針尖上。在工件載體18的下面示出了用于使在工件載體18內(nèi)部的管節(jié)段1轉(zhuǎn)動26的驅(qū)動器。

為了電腐蝕(edm)可使用傳統(tǒng)的線加工機(jī)或制陰模腐蝕機(jī),其中,也可為設(shè)備的組成部分或設(shè)備在其功能上配置相應(yīng)的模塊。

優(yōu)選地,為了可選擇地水平或垂直地容納工件載體使機(jī)械或模塊配置夾緊設(shè)備,以及可選地,為了從內(nèi)部沖洗管節(jié)段或工件使機(jī)械或模塊配置前述壓力腔。

附圖標(biāo)記列表

1管節(jié)段、多個管節(jié)段

2針尖、進(jìn)入尖端

3單磨削

4第一小平面磨削

5第二小平面磨削

6電極(陰極)、工具電極

7電解質(zhì)

8場線

9工件(陽極)

10倒圓的端部、倒圓的后棱邊、后棱邊的倒圓部

11尖銳的端部/孔眼

12倒圓的孔眼、倒圓的后棱邊、后棱邊的倒圓部

13水、沖洗液體

14條狀電極、電極、工具電極

15梳狀電極、電極、工具電極

16單磨削的面

17倒圓的單切邊

18工件載體

19接觸條板、條板

20可移動的條板、條板

21聚合物涂層

22測量裝置

23限定的壓緊力

24壓力腔

25半殼

26用于轉(zhuǎn)動的驅(qū)動器

27沖洗裝置、沖嘴

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