本發(fā)明涉及一種用于從工件電化學(xué)剝離材料的方法，其中用電解質(zhì)浸漬電解質(zhì)載體。隨后將該電解質(zhì)載體(例如海綿或刷子)放置在工件的表面上，其中工件與電解質(zhì)形成接觸。在該電解質(zhì)載體上施加相對于工件的負電位。這導(dǎo)致從工件電解式剝離材料，其中該材料被電化學(xué)溶解。這優(yōu)選在金屬材料的情況下實施。

本發(fā)明還涉及一種用于從工件電化學(xué)剝離材料的裝置。該裝置具有用于工件的容納部。提供由可浸漬有電解質(zhì)的材料制成的電解質(zhì)載體，其中所述材料可以放置在設(shè)于容器中的工件的表面上。此外，可以對電解質(zhì)載體施加相對于工件為負的電位。這可以例如通過用于電壓源的電連接點來實現(xiàn)。然后，該電壓源的負極可連接在電解質(zhì)載體上，而電壓源的正極可以連接到處于容納部中的工件的表面上。

最初提到類型的方法和裝置例如從wo2006/080948a2和au2013242795a1中已知。據(jù)此，用于電化學(xué)剝離的裝置可以配備有作為電解質(zhì)載體的刷子或海綿，其中電解質(zhì)可由于毛細管力而被吸入這些結(jié)構(gòu)中。如果然后將所述電解質(zhì)載體放置在待處理的表面上，則這允許將電解質(zhì)通過電解質(zhì)載體中的通道輸送到待處理的表面。利用所述裝置可以進行用于在表面上電化學(xué)剝離的方法。例如，在此可以局部地從焊接結(jié)構(gòu)的表面移除焊接工藝的殘留物，例如焊接飛濺物。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是進一步開發(fā)一種方法或一種用于實現(xiàn)該方法的裝置，使得可以提高電化學(xué)剝離的結(jié)果的質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題通過本文開始所示的方法這樣解決，即在工件和電解質(zhì)載體之間進行機械引導(dǎo)的相對運動。這是通過經(jīng)由合適的機械裝置相對于工件引導(dǎo)電解質(zhì)載體以便能夠在工件的表面上執(zhí)行預(yù)定的電解質(zhì)載體的運動來實現(xiàn)的。換句話說，所述相對運動的機械引導(dǎo)通過運動學(xué)地固定所述相對運動的自由度來實現(xiàn)，相較而言允許以其他自由度的運動。這可以通過構(gòu)件和電解質(zhì)載體之間的合適的機械耦合來實現(xiàn)，或者通過使用諸如機器人手臂的可編程設(shè)備，該可編程設(shè)備的運動可以被精確地預(yù)先設(shè)定，由此阻斷了某些自由度并且利用其他自由度進行相對運動。由此可以確保，例如，工件的每個待處理區(qū)域均在相同程度上被供應(yīng)所述剝離的處理。這有利地提高了剝離結(jié)果的質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的有利實施方式設(shè)成，電解質(zhì)載體這樣適配于工件的表面結(jié)構(gòu)，使得電解質(zhì)載體具有這樣的橫截面，該橫截面的輪廓至少在部分區(qū)域中與待形成的工件表面精確一致。此外，存在允許電解質(zhì)載體相對于工件的運動的自由度。該自由度可以例如通過垂直于電解質(zhì)載體的所述橫截面的運動方向來提供。以該方式可以產(chǎn)生由這樣的橫截面限定的結(jié)構(gòu)，該橫截面沿垂直于電解質(zhì)載體橫截面的方向在工件上延伸。這在此可以例如是凸肩或凹槽。該結(jié)構(gòu)可以設(shè)在平的表面上，或者也可以設(shè)在旋轉(zhuǎn)對稱工件的圓周上或中。

有利地，待形成的表面也可以由孔洞組成。該孔洞可以由鉆孔形成，或者可以通過其他制造工藝如增材制造工藝(也稱為增材生產(chǎn)工藝)引入構(gòu)件中。如果在孔洞的壁上對表面紋理或表面特性有要求，而這些要求通過所選擇的用于孔洞的制造工藝不能實現(xiàn)，則有利的情形是，所述孔洞隨后可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法來后處理。電解質(zhì)載體在此正好具有所述孔洞的橫截面。它可以通過平移運動引入所述孔洞中，其中該運動也可用于在電化學(xué)剝離期間確保孔洞壁和電解質(zhì)載體之間的相對運動。在涉及圓柱形孔洞的情況下，該相對運動特別地也可以通過電解質(zhì)載體繞其中心對稱軸的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。

在剝離期間電解質(zhì)載體和工件之間的相對運動也可以構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)式和/或線性的。該相對運動可以有利地通過在靜止的電解質(zhì)載體的情況下移動工件或通過在工件的表面上移動電解質(zhì)載體來產(chǎn)生。特別是旋轉(zhuǎn)對稱的構(gòu)件，例如軸，可以容易地處于旋轉(zhuǎn)中，因此靜止的電解質(zhì)載體是有利的。如果構(gòu)件非常大并且例如只有小的表面區(qū)域(例如孔洞)應(yīng)被加工，則電解質(zhì)載體相對于位置固定的工件的移動是有利的。

電解質(zhì)載體有利地也可以由機器人引導(dǎo)。在這種情況下，可以有利地加工所述構(gòu)件的在空間上任意布置的表面。如果構(gòu)件的幾何形狀在任何情況下都可作為三維數(shù)據(jù)集提供，就像這例如確保了通過增材制造來生產(chǎn)那樣，則通過機器人的機械加工特別有利。

特別有利的情形是，應(yīng)通過電化學(xué)剝離來加工的構(gòu)件是通過增材生產(chǎn)工藝(也稱作增材制造)制成的。作為增材制造工藝，特別要提及激光熔融、激光燒結(jié)和激光熔覆。在此，所述構(gòu)件被逐層構(gòu)建，其中由此可以形成階梯式的構(gòu)件表面。然而，如果對構(gòu)件的表面要求需要這樣的表面品質(zhì)，該表面品質(zhì)不能通過這一“階梯式”的表面特性來實現(xiàn)，則建議使用根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)構(gòu)件的幾何形狀，可以用機器人選擇該構(gòu)件的導(dǎo)引或電解質(zhì)載體的使用。

此外，所述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過本文開始所述的裝置如下解決，即在容納部和電解質(zhì)載體之間設(shè)置機械耦合，該機械耦合允許關(guān)于至少一個自由度的相對運動。在工件上可連接電壓源的正極，電解質(zhì)載體上可連接電壓源的負極。由此進行本文開始時描述的方法，其中電解質(zhì)載體在此浸漬有電解質(zhì)。電解質(zhì)載體和工件的機械耦合有利地通過將其夾緊到容納部中被精確地限定，這就是通過所進行的電化學(xué)剝離(例如電解拋光)能夠有利地精確地預(yù)先確定剝離結(jié)果的原因。在此，機械耦合有利地允許容納部和電解質(zhì)載體之間的旋轉(zhuǎn)和/或平移。以下參照附圖對本發(fā)明的進一步的細節(jié)進行說明。相同或?qū)?yīng)的附圖元件各自設(shè)有相同的附圖標(biāo)記并且僅在形成各個圖形之間的差異的程度上進行多次說明。其中：

圖1以示意性剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例和執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例，

圖2作為側(cè)視圖示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的情況下根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實施例，和

圖3作為三維視圖示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例期間根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實施例。

根據(jù)圖1的用于電化學(xué)剝離的裝置1具有容納部11，工件12可以插入容納部11中。工件12設(shè)置有以穿孔形式的孔洞13，孔洞13應(yīng)通過電化學(xué)剝離來加工。為此，將海綿形式的圓柱形電解質(zhì)載體14從上方引入該穿孔中。此外，電解質(zhì)載體14被緊固在具有用于垂直推移的線性引導(dǎo)件16的裝置15上。在所示雙箭頭17的方向上的平移運動也可用于產(chǎn)生電解質(zhì)載體14和工件12之間的相對運動。

電解質(zhì)載體14安裝在具有孔洞19的供應(yīng)管線18上，電解質(zhì)可以通過孔洞19進入電解質(zhì)載體14中。電解液隨后通過電解質(zhì)載體14的海綿狀結(jié)構(gòu)的孔隙20到達孔洞13的壁。它隨后滴入收集槽21中，從這里其可以通過裝置15的配備有泵22的吸入管線再次供應(yīng)。在那里，其以未詳細示出的方式再次到達供應(yīng)管線18中。

該裝置還配備有可使供應(yīng)管線18根據(jù)所示雙箭頭25處于旋轉(zhuǎn)中的馬達24。由此，環(huán)形包繞供應(yīng)管線18的電解質(zhì)載體14也圍繞供應(yīng)管線18的對稱軸線30旋轉(zhuǎn)。這是在電解質(zhì)載體14和工件12之間產(chǎn)生相對運動的另一種可能性。

另外還示出了電壓源26，其正極在工件12上并且其負極經(jīng)由裝置15以未詳細示出的方式與導(dǎo)電的供應(yīng)管線18接觸。通過施加電位，孔洞13的壁被電化學(xué)剝離。在此，工件材料的組成部分被溶于溶液中，其中從而可以實現(xiàn)表面的平滑化。此外，以該方式可以從工件的材料中溶去雜質(zhì)并且從而改善例如表面的腐蝕性能。

根據(jù)圖2所示，軸作為工件12被加工。該軸的表面27在端部具有應(yīng)當(dāng)用作滑動面的兩個區(qū)域，并且因此具有應(yīng)當(dāng)通過電化學(xué)剝離(電解拋光)加以改進的表面特性。在幾何形狀上看來，這些部分區(qū)域表示圓柱體28的部分。此外，該軸具有環(huán)形槽29，其也應(yīng)當(dāng)通過電化學(xué)剝離進行后處理。

為了加工的目的，工件12通過軸承31中的桿形容納部11圍繞其對稱軸線30可旋轉(zhuǎn)地支承。旋轉(zhuǎn)由雙箭頭25表示，并由馬達26執(zhí)行。在旋轉(zhuǎn)工件期間，裝置15通過直線引導(dǎo)件16從上方下降到構(gòu)件12的圓周上，其中三個電解質(zhì)載體14以海綿的形式與構(gòu)件12形成接觸。這些電解質(zhì)載體14中的兩個電解質(zhì)載體14在圓柱體28的區(qū)域中從構(gòu)件12的表面剝離材料。第三個電解質(zhì)載體14以其橫截面適配，使得其精確地配合到凹槽29中。以該方式能夠在凹槽29中同時處理凹槽側(cè)面32和凹槽底部33。

具有泵22的吸入管線23和與用于供應(yīng)電解質(zhì)載體14的供應(yīng)管線18相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)在圖2中未示出，但是類似于根據(jù)圖1的實施例來實現(xiàn)。以該方式，可將電解質(zhì)從收集槽21供應(yīng)至電解質(zhì)載體14，并通過孔隙20輸送到表面27。

根據(jù)圖3所示，待處理的表面27由平坦構(gòu)件12上的環(huán)形區(qū)域構(gòu)成。作為電解質(zhì)載體14，在圖3的情況下使用固定在機器人手臂34上的刷子。由此，可以將電解質(zhì)載體14重復(fù)地在待處理的表面27的環(huán)形區(qū)域上引導(dǎo)，其中在此實現(xiàn)材料剝離。