Método para realizar una eliminación automática de deposiciones catódicas durante un mecanizado electroquímico bipolar.

Método para el mecanizado electroquímico de una pieza de trabajo eléctricamente conductora en unelectrolito por medio de la aplicación de impulsos eléctricos bipolares entre la pieza de trabajo y unelectrodo,

alternándose uno o más impulsos de tensión de una polaridad de mecanizado unipolar conimpulsos de tensión de una polaridad inversa mientras que se mantiene una separación entre la pieza detrabajo y el electrodo, llenándose dicha separación mediante el electrolito, caracterizándose dicho métodoporque comprende la etapa de determinar una duración óptima de los impulsos de la polaridad inversa parauna eliminación de deposiciones catódicas del electrodo, determinándose dicha duración óptima a partir deuna primera calibración llevada a cabo precediendo al mecanizado de la pieza de trabajo y una segundacalibración llevada a cabo durante el mecanizado de la pieza de trabajo, en el que la primera calibracióncomprende determinar una dependencia entre un parámetro operativo que tiene un intervalo de valorescorrespondiente a un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas generadas en una superficiemetálica inicialmente limpia y un intervalo de duraciones de impulso de un impulso adecuado de lapolaridad inversa necesario para eliminar las deposiciones catódicas de dicha superficie, en el que laprimera calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de un conjunto de muestras con impulsos de mecanizado unipolares con el fin deproducir un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas;

- aplicar un impulso de la polaridad inversa que tiene una duración de impulso por muestra con el fin deeliminar las deposiciones catódicas producidas;- realizar una calibración de una dependencia entre la altura de las deposiciones catódicas y la duración delos impulsos de la polaridad inversa requeridos para eliminar dichas deposiciones catódicas producidas delas muestras;

y en el que la segunda calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de la pieza de trabajo mediante la aplicación de uno o más impulsos de lapolaridad de mecanizado unipolar hasta que se satisface una condición definida a priori, dando comoresultado dicho mecanizado una primera altura de la deposición catódica;

- realizar una medición de un primer valor del parámetro operativo representativo de la primera altura de ladeposición catódica;

- realizar una aplicación de un impulso de la polaridad inversa correspondiente a la primera altura de ladeposición catódica, dando como resultado dicha aplicación un estado limpiado de la superficie delelectrodo, determinándose parámetros de dicho impulso de la polaridad inversa a partir de la primeracalibración;

- realizar una medición de un segundo valor del parámetro operativo representativo del estado limpiado dela superficie del electrodo;

- realizar una nueva calibración de la dependencia entre el parámetro operativo y la altura de lasdeposiciones catódicas establecida durante la primera calibración basándose en el primer valor y elsegundo valor del parámetro operativo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2003/001569.

Solicitante: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: GROENEWOUDSEWEG 1 5621 BA EINDHOVEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: AGAFONOV, IGOR, L., GIMAEV, NASICH, Z., KUCENKO, VIKTOR, N., MUCHUTDINOV, RAFAIL, R., BELOGORSKY,Aleksandr L, ZAJCEV,ALEXANDR N, MARKELOVA,NATALYA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B23H3/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23H TRABAJO DEL METAL POR ACCION DE UNA ALTA CONCENTRACION DE CORRIENTE ELECTRICA, SOBRE LA PIEZA DE TRABAJO UTILIZANDO UN ELECTRODO EN LUGAR DE UNA HERRAMIENTA; UTILIZACION COMBINADA DE ESTA FORMA DE TRABAJO CON OTRAS FORMAS DE TRABAJO DEL METAL (procesos para producción electrolítica o electroforética de revestimientos, galvanoplastia, aparatos a este efecto C25D; procedimientos para retirar electrolíticamente material de los objetos C25F; fabricación de circuitos impresos utilizando técnicas de precipitación para aplicar el material conductor de manera que forme el diseño del conductor deseado H05K 3/18). › B23H 3/00 Trabajo electromecánico, es decir, levantamiento de material al pasar la corriente eléctrica entre un electrodo y la pieza de trabajo en presencia de un electrolito. › Circuitos eléctricos especialmente adaptados a este efecto, p. ej. alimentación eléctrica, control, prevención de cortocircuitos.

PDF original: ES-2405286_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para realizar una eliminación automática de deposiciones catódicas durante un mecanizado electroquímico bipolar

La invención se refiere a un método para el mecanizado electroquímico de una pieza de trabajo eléctricamente conductora en un electrolito mediante la aplicación de impulsos eléctricos bipolares entre la pieza de trabajo y un electrodo, alternándose uno o más impulsos de tensión de una polaridad de mecanizado unipolar con impulsos de tensión de una polaridad inversa, mientras que se mantiene una separación entre la pieza de trabajo y el electrodo, llenándose dicha separación mediante el electrolito.

Se conoce un método de un tipo descrito en el párrafo inicial a partir del documento US 5.833.835. El método conocido se dispone para realizar una eliminación automática de deposiciones catódicas de una superficie frontal del electrodo durante un modo bipolar de mecanizado electroquímico de una pieza de trabajo. En el método conocido, la amplitud de los impulsos de una polaridad inversa está determinada por dos condiciones, en primer lugar una calidad de superficie dada de la pieza de trabajo y en segundo lugar, por el desgaste de un electrodo. Se conoce en la técnica que la calidad de superficie de la pieza de trabajo y una precisión de copiado son directamente proporcionales al valor absoluto de la altura de las deposiciones catódicas sobre la superficie frontal del electrodo. Por tanto, los parámetros de los impulsos de la polaridad inversa, tales como una duración de impulso, deben seleccionarse de modo que las deposiciones catódicas sobre la superficie frontal del electrodo se eliminen suficientemente y no se produzca desgaste del electrodo.

Es una desventaja del método conocido que no hay medios para cuantificar la extensión de las deposiciones catódicas y por tanto es difícil seleccionar un modo óptimo para la duración de impulso de los impulsos de la polaridad inversa para la eliminación de las deposiciones catódicas.

Es un objeto de la invención proporcionar un método para determinar el modo óptimo para la eliminación de deposiciones catódicas, cuando se realiza una eliminación de este tipo con una alta precisión por medio de impulsos de la polaridad inversa.

Para ello, el método según la invención se caracteriza porque dicho método comprende la etapa de determinar una duración óptima de los impulsos de la polaridad inversa para una eliminación de deposiciones catódicas del electrodo, determinándose dicha duración óptima a partir de una primera calibración llevada a cabo precediendo al mecanizado de la pieza de trabajo y una segunda calibración llevada a cabo durante el mecanizado de la pieza de trabajo, en el que la primera calibración comprende determinar una dependencia entre un parámetro operativo que tiene un intervalo de valores correspondiente a un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas generadas en una superficie metálica inicialmente limpia y un intervalo de duraciones de impulso de un impulso adecuado de la polaridad inversa necesario para eliminar las deposiciones catódicas de dicha superficie, en el que la primera calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de un conjunto de muestras con impulsos de mecanizado unipolares con el fin de producir un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas;

- aplicar un impulso de la polaridad inversa que tiene una duración de impulso por muestra con el fin de eliminar las deposiciones catódicas producidas;

- realizar una calibración de una dependencia entre la altura de las deposiciones catódicas y la duración de los impulsos de la polaridad inversa requeridos para eliminar dichas deposiciones catódicas producidas de las muestras;

y en el que la segunda calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de la pieza de trabajo mediante la aplicación de uno o más impulsos de la polaridad de mecanizado unipolar hasta que se satisface una condición definida a priori, dando como resultado dicho mecanizado una primera altura de la deposición catódica;

- realizar una medición de un primer valor del parámetro operativo representativo de la primera altura de la deposición catódica;

- realizar una aplicación de un impulso de la polaridad inversa correspondiente a la primera altura de la deposición catódica, dando como resultado dicha aplicación un estado limpiado de la superficie del electrodo, determinándose parámetros de dicho impulso de la polaridad inversa a partir de la primera calibración;

- realizar una medición de un segundo valor del parámetro operativo representativo del estado limpiado de la superficie del electrodo;

- realizar una nueva calibración de la dependencia entre el parámetro operativo y la altura de las deposiciones

catódicas establecida durante la primera calibración basándose en el primer valor y el segundo valor del parámetro operativo.

La medida técnica de la invención se basa en un conocimiento de que realizando la primera calibración antes del mecanizado de la pieza de trabajo, puede recogerse una información sobre una relación entre una extensión esperada de las deposiciones catódicas sobre la superficie frontal del electrodo y una duración óptima del impulso inverso necesario para eliminar dichas deposiciones. Esta calibración puede realizarse basándose en parámetros operativos del proceso electroquímico. Además, se entiende que durante el proceso del mecanizado electroquímico, pueden alterarse las condiciones operativas produciendo una perturbación de la relación entre la extensión esperada de las deposiciones catódicas sobre la superficie frontal del electrodo y una duración óptima del impulso inverso necesario para eliminar dichas deposiciones. Por tanto, realizando la segunda calibración durante el mecanizado electroquímico, se determina una relación corregida entre la extensión real de las deposiciones catódicas y el impulso inverso óptimo.

En el método según la invención, la primera calibración comprende determinar una dependencia entre un parámetro operativo que tiene un intervalo de valores correspondiente a un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas generadas en una superficie metálica inicialmente limpia y un intervalo de duraciones de impulso de un impulso adecuado de la polaridad inversa necesario para eliminar dichas deposiciones de dicha superficie.

Esta medida técnica se basa en un conocimiento de que para condiciones operativas dadas, como amplitudes de los impulsos de mecanizado y la amplitud de los impulsos de la polaridad inversa, la presión del electrolito, la dimensión de la separación entre la pieza de trabajo y el electrodo, existe una dependencia única entre un parámetro operativo representativo de la extensión de las deposiciones catódicas y la duración de impulso requerida para los impulsos de la polaridad inversa necesarios para eliminar dichas deposiciones. Esta dependencia demuestra ser invariante con respecto al material y la geometría del electrodo, la composición y las propiedades del electrolito.

En el método según la invención, la primera calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de un conjunto de muestras con impulsos de mecanizado unipolares con el fin de producir un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas;

- aplicar un impulso de la polaridad inversa que tiene una duración de impulso por muestra con el fin de eliminar las deposiciones catódicas producidas;

- realizar una calibración de una dependencia entre la altura de las deposiciones catódicas y la duración de los impulsos de la polaridad inversa requeridos para eliminar dichas deposiciones catódicas producidas de las muestras.

La primera calibración se lleva a cabo experimentalmente, comprendiendo las siguientes etapas: en primer lugar, se obtiene un intervalo de diferentes alturas de las deposiciones catódicas en un conjunto de muestras no mecanizadas. Se mide el valor absoluto de la altura de las deposiciones catódicas y se mide también un valor correspondiente de un parámetro operativo, por ejemplo el potencial de cátodo. A continuación, se aplica un impulso de una polaridad inversa por muestra, teniendo dicho impulso una duración de impulso suficiente para eliminar las deposiciones catódicas sin un desgaste del electrodo. Esta duración de impulso es la duración de impulso óptima. La dependencia resultante entre la altura de las deposiciones catódicas y la duración de impulso óptima constituye la primera calibración. Para valores intermedios de la altura, se interpolan los datos de medición para obtener duraciones de impulso inverso óptimas correspondientes. Un ejemplo de una dependencia... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para el mecanizado electroquímico de una pieza de trabajo eléctricamente conductora en un electrolito por medio de la aplicación de impulsos eléctricos bipolares entre la pieza de trabajo y un electrodo, alternándose uno o más impulsos de tensión de una polaridad de mecanizado unipolar con impulsos de tensión de una polaridad inversa mientras que se mantiene una separación entre la pieza de trabajo y el electrodo, llenándose dicha separación mediante el electrolito, caracterizándose dicho método porque comprende la etapa de determinar una duración óptima de los impulsos de la polaridad inversa para una eliminación de deposiciones catódicas del electrodo, determinándose dicha duración óptima a partir de una primera calibración llevada a cabo precediendo al mecanizado de la pieza de trabajo y una segunda calibración llevada a cabo durante el mecanizado de la pieza de trabajo, en el que la primera calibración comprende determinar una dependencia entre un parámetro operativo que tiene un intervalo de valores correspondiente a un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas generadas en una superficie metálica inicialmente limpia y un intervalo de duraciones de impulso de un impulso adecuado de la polaridad inversa necesario para eliminar las deposiciones catódicas de dicha superficie, en el que la primera calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de un conjunto de muestras con impulsos de mecanizado unipolares con el fin de producir un intervalo de alturas de las deposiciones catódicas;

- aplicar un impulso de la polaridad inversa que tiene una duración de impulso por muestra con el fin de eliminar las deposiciones catódicas producidas;

- realizar una calibración de una dependencia entre la altura de las deposiciones catódicas y la duración de los impulsos de la polaridad inversa requeridos para eliminar dichas deposiciones catódicas producidas de las muestras;

y en el que la segunda calibración comprende las etapas de:

- realizar un mecanizado de la pieza de trabajo mediante la aplicación de uno o más impulsos de la polaridad de mecanizado unipolar hasta que se satisface una condición definida a priori, dando como resultado dicho mecanizado una primera altura de la deposición catódica;

- realizar una medición de un primer valor del parámetro operativo representativo de la primera altura de la deposición catódica;

- realizar una aplicación de un impulso de la polaridad inversa correspondiente a la primera altura de la deposición catódica, dando como resultado dicha aplicación un estado limpiado de la superficie del electrodo, determinándose parámetros de dicho impulso de la polaridad inversa a partir de la primera calibración;

- realizar una medición de un segundo valor del parámetro operativo representativo del estado limpiado de la superficie del electrodo;

- realizar una nueva calibración de la dependencia entre el parámetro operativo y la altura de las deposiciones catódicas establecida durante la primera calibración basándose en el primer valor y el segundo valor del parámetro operativo.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se selecciona un potencial de cátodo como el parámetro operativo.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque en una zona, correspondiente a un intervalo entre los impulsos de tensión de mecanizado unipolares, se deriva un área bajo una curva del potencial de electrodo, seleccionándose dicha área como el parámetro operativo.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque para intervalos cortos entre impulsos de tensión de mecanizado unipolares se deriva una pendiente de la curva del potencial de electrodo en un intervalo entre los impulsos de tensión de mecanizado unipolares, seleccionándose dicha pendiente como el parámetro operativo.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor absoluto del primer armónico de la transformada de Fourier de un impulso de potencial de cátodo se selecciona como el parámetro operativo.


 

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