KR20190020737A - Electrolytic polishing method and apparatus and cathode manufacturing method - Google Patents
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Abstract
전해연마 방법 및 장치 그리고 캐소드 제조방법
금속으로 만들어진 가공물(14), 특히 3차원으로 인쇄된 가공물(14)의 리세스 내측 표면(22)을 전해연마하는 방법 및 장치에 있어서, 캐소드(30)가 리세스 내로 도입되고 느린 확산 속도를 갖는 전해질(12)을 사용하여 리세스의 내측 표면을 연마하는 장치가 제공된다.Electrolytic polishing method and apparatus and cathode manufacturing method
A method and apparatus for electrolytically polishing a recessed inner surface (22) of a metal workpiece (14), particularly a three dimensional printed workpiece (14), wherein the cathode (30) is introduced into the recess and has a slow diffusion rate There is provided an apparatus for polishing an inner surface of a recess using an electrolyte (12).
Description
본 발명은 금속으로 만들어진 가공물, 특히 생성적인 제조 방법에 의해 제조된 가공물의 리세스 내측 표면을 전해연마하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 캐소드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for electrolytically polishing a recessed inner surface of a workpiece made of a metal, especially a workpiece produced by a production method. The present invention also relates to a method of manufacturing a cathode.
가공물(workpiece)의 전해 처리 방법은 알려져 있다. 가공물은 전해조에 배치되고 애노드로 연결된다. 툴(tool)로서 캐소드는 가능한 가공물에 가깝게 배치되고, 가공물과 마주하는 캐소드의 상측 측면의 형상은 후에 생산될 가공물의 표면에 가능한 한 근접하게 대응되어야 한다. 또한, 가공물 상의 물질의 용해를 신속하고 균일하게 하기 위해, 가공물과 캐소드 사이의 소위 워킹 갭(working gap)은 작고 균일해야 한다.Methods of electrolytic treatment of workpieces are known. The workpiece is placed in an electrolytic cell and connected to the anode. As a tool, the cathode should be placed as close as possible to the workpiece, and the shape of the upper side of the cathode facing the workpiece should correspond as close as possible to the surface of the workpiece to be produced later. In addition, in order to make the dissolution of the material on the workpiece fast and uniform, the so-called working gap between the workpiece and the cathode must be small and uniform.
생성적인 제조방법, 특히 3차원으로 인쇄에 의해 제조된 가공물은 기계적 미세 가공을 할 수 없는 리세스들(recesses)을 갖는데, 이는 이러한 리세스들의 프로파일이 선형이 아니기 때문이다. 또한, 리세스들의 단면은 기계적 연마 방법이 수행될 수 없거나 적어도 경제적으로 수행될 수 없을 정도로 작을 수 있다.Generative manufacturing methods, especially those produced by printing in three dimensions, have recesses that are not capable of mechanical micro-machining because the profile of these recesses is not linear. In addition, the cross-section of the recesses may be so small that the mechanical polishing method can not be performed or at least can not be performed economically.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 단점을 제거하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to obviate such disadvantages.
본 발명은 금속으로 만들어진 가공물, 특히 생성적인 제조 방법으로 생산된 가공품에서, 리세스 내측 표면의 전해질 애노드 연마를 위한 방법을 제공하고, 이는 하기의 단계로 특정지어진다.The present invention provides a method for polishing an electrolyte anode of a recessed inner surface in a workpiece made of a metal, particularly a workpiece produced by a production method, which is specified in the following steps.
(A) 염, 물 및 전해질 1리터당 20 내지 70%, 특히 40 내지 70%의 최소 중량 비율을 갖는 알코올을 포함하는 전해질에 가공물을 침지시키는 단계;(A) immersing the workpiece in an electrolyte comprising an alcohol having a minimum weight ratio of 20 to 70%, especially 40 to 70%, per liter of salt, water and electrolyte;
(B) 가공물이 애노드(anode)를 형성하도록 하기 위해 가공물을 양극(positive pole)에 연결하는 단계;(B) connecting the workpiece to a positive pole so that the workpiece forms an anode;
(C) 상기 전해질 및 상기 리세스 내에 적어도 하나의 캐소드를 제공하는 단계;(C) providing at least one cathode in the electrolyte and the recess;
(D) 상기 전해질과 상기 가공물 사이에 상대 이동(relative movement)을 제공하는 단계; 및(D) providing relative movement between the electrolyte and the workpiece; And
(E) 상기 애노드와 상기 적어도 하나의 캐소드 사이에 전압을 인가하는 단계.(E) applying a voltage between the anode and the at least one cathode.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 아래에 추가로 제시될 것이지만, 가공물의 디버링(deburring)에 국한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 표면 연마에 관한 것이다.The method according to the invention and the device according to the invention will be further illustrated below, but are not limited to deburring of the workpiece. Rather, the present invention relates to surface polishing.
본 발명의 기초가 되는 아이디어는 전체적으로 전해연마에 의해 리세스 내부가 거친 가공물을 가공 또는 처리하는 것이며, 공정 파라미터, 전해질 특성 및 툴 디자인 간의 상호 작용은 직류가 인가될 때, 큰 면적의 균일하고 과포화된 점성층이 애노드 표면 상에 형성되는 방식으로 조정된다.The idea underlying the present invention is to process or process rough workpieces in the recesses by electrolytic polishing as a whole and the interaction between process parameters, electrolyte properties and tool design is such that when a direct current is applied, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > viscous layer is formed on the anode surface.
다음의 요인들이 이 층에 대해 개별적 그리고 함께 제공한다. 즉,The following factors are provided separately and together for this layer. In other words,
· 물의 점도보다높은 점도에 의해 구별되는 전해질 성분 선택. 점도는 이온의 드리프트 속도를 줄이기 위한 결정적인 요소임;· Selection of electrolyte components distinguished by viscosity higher than water viscosity. Viscosity is a crucial factor for reducing the drift rate of ions;
· 공정 온도를 비교적 낮게, 특히 7 - 15℃로 유지;Maintaining the process temperature relatively low, especially 7 - 15 ° C;
· 수분 활성/상대 습도(소의 "aw 값")을 가능한 낮게 유지. aw 값은 25 - 70%, 이상적으로는 27 - 50% 범위임;· Keep water activity / relative humidity (cow "aw value") as low as possible. The aw value ranges from 25 to 70%, ideally from 27 to 50%;
· 전해질의 적절한 전도성을 생성하는 적절한 염 선택; 및/또는Selecting appropriate salts to produce the appropriate conductivity of the electrolyte; And / or
· 애노드 표면에 균일한 층 빌드-업(build-up) 제공 및 전하 캐리어의 교환을 위해 갭에서 일정한 유동 조건을 가짐.· Constant flow conditions in the gap for uniform layer build-up on the anode surface and exchange of charge carriers.
적합한 직류 파라미터를 선택함으로써, 층의 구조 및 두께가 제어될 수 있다.By selecting a suitable DC parameter, the structure and thickness of the layer can be controlled.
다음 페이지에 지정된 파라미터를 갖는 현재 펄스는 여기에서 유용한 것으로 밝혀졌다.Current pulses with the parameters specified on the next page have been found useful here.
본 발명의 이점:Benefits of the invention:
· 대면적 부품은 상대적으로 작은 전류를 사용하여 가공할 수 있다.· Large area parts can be machined using relatively small currents.
· 큰 간격이 사용될 수 있다.Large gaps can be used.
· 드리프트 속도가 감소하면 애노드 표면의 전류 밀도의 변동에 대한 민감도가 크게 감소하기 때문에 툴 형상은 가공물의 형상을 정확하기 않게 대략적으로 따른다.• As the drift velocity decreases, the sensitivity of the anode surface to fluctuations in the current density is greatly reduced, so that the tool geometry roughly conforms to the shape of the workpiece.
운용 중 이온 이동 속도는 0.1 ~ 5m/sec이다. 이는 표면처리용 리세스의 내부 처리에 실제로 제공되는 것과 반대되는데, 이는 리세스 내 또는 리세스에 대한 전해질 및 캐소드의 접근성이 이미 나쁘기 때문에 높은 확산률을 제공하는 전해질은 전술한 단점을 보완하기 위해 언뜻 대면적 처리에 보다 적합하다. 그러나 본 발명은 반대 경로를 취한다. 전해질은 보다 큰 갭 폭을 달성할 수 있게 하며, 결과적으로 갭 폭이 동시에 캐소드의 기하학적 허용 오차에 영향을 미치는 거리이기 때문에 캐소드는 리세스의 경로를 덜 따라야 한다. 또한, 확산 속도가 느리므로 처리 속도가 느려질수록 제거 피크와 관련하여 갭 내에서 일종의 보상 효과가 제공된다. 이는 이 효과가 현저하게 낮은 전류 밀도에서도 작동할 수 있음을 의미한다. 이 보상 효과는 가공물 표면의 소위 피크(peaks)에서의 전하가 평평한 표면보다 더 강하다는 사실로 설명할 수 있는데, 이는 이온이 먼저 교환되는 이유이다. 특별한 전해질 용액은 전해질에서 반도체와 같은 거동을 일으킨다. 즉, 부품 상의 노출된 부분이 우선적으로 제거되는 반면에, 평평한 표면 또는 더 일반적으로 피크가 없는 표면은 전해질 특성에 의해 보호되고 나중에 공격 받는다. 제거는 피크에서 집중적으로 영향을 받는다. 이온 자체의 속도는 전해질의 조성 및 점도 뿐만 아니라 전해질의 온도 또는 전해질과 가공물 사이의 상대적인 이동에 의해서도 영향을 받는다. 상기의 보상 효과는 피크가 강화된 전기장에 노출되고 전해질에서 염이 전하를 애도느로 방출하여 산소 형성을 유도하고 따라서 금속 표면의 산화로 이어진다는 사실에 의해 다소 상세히 설명될 수 있다. 이에 의해 생성된 금속 산화물층은 전해질에 대한 적어도 일시적인 보호층이다.The ion migration rate during operation is 0.1 ~ 5m / sec. This is in contrast to what is actually provided for the internal treatment of the recess for surface treatment because the electrolytes providing a high diffusion rate because of the already poor accessibility of the electrolytes and cathodes to the recesses or recesses, At first glance, it is more suitable for large area processing. However, the present invention takes the opposite path. The electrolyte makes it possible to achieve a larger gap width and as a result the cathode must follow the path of the recess less since the gap width is a distance that simultaneously affects the geometric tolerance of the cathode. Also, as the diffusion rate is slow, the slower the processing rate, the more a compensation effect is provided in the gap with respect to the removed peak. This means that this effect can operate at significantly lower current densities. This compensation effect can be explained by the fact that the charge at the so-called peaks of the workpiece surface is stronger than the flat surface, which is why the ions are exchanged first. Special electrolyte solutions cause semiconductor-like behavior in the electrolyte. That is, while the exposed surface on the part is preferentially removed, the flat surface or more generally the non-peaked surface is protected by the electrolyte properties and attacked later. Removal is heavily influenced by the peak. The speed of the ion itself is affected not only by the composition and viscosity of the electrolyte, but also by the temperature of the electrolyte or the relative movement between the electrolyte and the workpiece. This compensation effect can be explained in some detail by the fact that the peak is exposed to an enhanced electric field and the salt in the electrolyte releases the charge in a manner that induces oxygen formation and thus leads to oxidation of the metal surface. The resulting metal oxide layer is at least a temporary protective layer for the electrolyte.
본 발명의 바람직한 실시 예는 상기 방법이 생성적인 금속 제조 방법(첨가물 제조)에 사용되는 것을 제공한다. 이러한 제조 방법에는 ALM, DMLS 및 SLM 프로세스를 비롯한 3D 인쇄 프로세스가 포함된다. 여기서, 아이디어는 첨가물 제조 제품의 단점을 연마 공정의 장점으로 바꾸는 것이다. 특히, 항공 산업에서 첨가물 제조 제품, 즉, 3D 인쇄 제품을 경제적으로 제조하기 위해서는 제조 공정, 즉, 인쇄 공정이 가능한 빨리 진행되어야 한다. 즉, 대형 입자 크기(예, 레이저 소결)를 생산해야 한다. 그러나 이러한 큰 입자 크기는 표면 품질을 허용할 수 없게 만들고 피크로 간주할 수 있다. 그레인(grain)은 본 발명에 따른 방법에 의해 표면 상에서 매끄럽게 연마된다. 본 발명에 사용된 전해질의 이점은 전해질이 우선적으로 그레인의 돌출부를 제거한다는 점에서 이용된다.A preferred embodiment of the present invention provides that the process is used in a production method of metal (additive production). These manufacturing methods include 3D printing processes, including ALM, DMLS and SLM processes. Here, the idea is to turn the disadvantage of the additive manufacturing product into an advantage of the polishing process. In particular, in order to economically manufacture an additive manufacturing product, i.e., a 3D printing product, in the aviation industry, a manufacturing process, that is, a printing process, must be performed as soon as possible. That is, large particle sizes (eg, laser sintering) must be produced. However, this large particle size makes the surface quality unacceptable and can be regarded as a peak. The grains are smoothly polished on the surface by the method according to the invention. An advantage of the electrolyte used in the present invention is that the electrolyte preferentially removes protrusions of the grain.
본 발명에 따르면, 사용된 알코올은 다가 알코올(polyhydric alcohol)인 것이 바람직하다.According to the present invention, the alcohol used is preferably a polyhydric alcohol.
암모늄염 또는 알칼리염(예컨대, 알칼리 술팜산염(alkali sulfamate) 또는 나트륨 술파민산염(sodium sulfamate))이 염으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 염 함량은 적어도 전해질 50g/l, 특히 150g/l 이상 400g/l 미만이다.An ammonium salt or an alkali salt (for example, an alkali sulfamate or sodium sulfamate) may be used as a salt. For example, the salt content is at least 50 g / l of the electrolyte, especially less than 150 g / l and less than 400 g / l.
글리콜 또는 다른 고점도 매질은 예컨대, 직접적으로 염을 흡수할 수 있거나 물과 섞일 수 있는 단일상의 액체를 형성할 수 있는 알코올로서 사용될 수 있다.Glycol or other high viscosity media can be used, for example, as an alcohol that can absorb the salt directly or form a single phase liquid that can be mixed with water.
전해질 대비 물의 함량은 선택적으로 최대 20%일 수 있다.The content of water relative to the electrolyte can optionally be up to 20%.
처리 동안 전해질의 온도는 바람직하게는 0℃ 내지 30℃, 특히 5℃ 내지 20℃, 바람직하게는 7℃ 내지 15℃ 범위이어야 한다.The temperature of the electrolyte during the treatment should preferably be in the range of 0 ° C to 30 ° C, especially 5 ° C to 20 ° C, preferably 7 ° C to 15 ° C.
전해질의 pH 값은 최대 6.8, 특히 5.0 내지 6.8이어야 한다.The pH value of the electrolyte should be at most 6.8, especially 5.0 to 6.8.
전해질은 20℃에서 10 내지 40mS의 소위 컨덕턴스(conductance)를 가져야 하는 것으로 발견되었다.It has been found that the electrolyte should have a so-called conductance of 10 to 40 mS at 20 占 폚.
전해질과 가공물 사이의 상대 이동은 가공물을 전해질 내에서 이동시키거나 전해질을 움직이는 것, 즉, 전해질을 펌핑하여 가공물의 표면을 따라 유동을 발생시킴으로써 달성될 수 있다. 물론, 전해질과 가공물을 모두 움직이는 것도 가능하다.The relative movement between the electrolyte and the workpiece can be achieved by moving the workpiece in the electrolyte or by moving the electrolyte, i.e., by pumping the electrolyte to create a flow along the surface of the workpiece. Of course, it is also possible to move both electrolytes and workpieces.
가공물 표면 상에서 전해질의 균일한 이동을 달성하기 위해, 가공물은, 바람직하게는 가이드(guide)를 따라 이동된다.In order to achieve a uniform movement of the electrolyte on the workpiece surface, the workpiece is preferably moved along a guide.
상기 가공물은 특히 금속 재료, 예컨대, 니켈 또는 크롬 합금 또는 알루미늄과 같은 경금속으로 이루어진다. 이들 금속은 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치를 사용하기에 바람직한 금속으로 밝혀졌다.The workpiece is made of a metal material, for example a light metal such as nickel or chromium alloy or aluminum. These metals have been found to be the preferred metal for use in the process according to the invention and the device according to the invention.
애노드와 접촉해서는 안되는 캐소드는 전기라인, 특히 플렉서블 케이블에 의해 전원의 음극에 연결되어야 하고 리세스의 내측 표면 처리를 위해 가공물 내의 리세스에 삽입되어야 한다. 캐소드는 전원에 연결된 다른 캐소드 근처에 위치하며, 전원에 직접 연결된 캐소드인 전해질을 통해서만 전원에 연결된 소위 가짜 캐소드가 아니다.The cathode, which should not be in contact with the anode, must be connected to the cathode of the power source by an electric line, in particular a flexible cable, and inserted into the recess in the workpiece for the inner surface treatment of the recess. The cathode is located near another cathode connected to the power source and is not a so-called fake cathode connected to the power source only through the electrolyte, which is a cathode directly connected to the power source.
이 캐소드는 예컨대, 캐소드의 팁에서만이 아니라 오히려 캐소드의 넓은 영역에서 제거가 실현되도록 한다.This cathode allows removal to be achieved, for example, not only at the tip of the cathode but rather over a large area of the cathode.
특히, 캐소드는 가요성을 가지도록 형성될 수 있고, 캐소드가 리세스의 프로파일을 따를 수 있도록 비선형 리세스를 연마할 수 있도록 측 방향으로 구부러질 수 있다.In particular, the cathode can be formed to have flexibility and can laterally bend so that the cathode can abrade the non-linear recess to follow the profile of the recess.
캐소드에 연결된 적어도 하나의 전기 절연 스페이서는 캐소드로부터 측 방향으로 돌출될 수 있다. 이 스페이서는 가공물과의 접촉을 방지한다. 특히, 스페이서는 가이드로서 사용될 수도 있다. 이것은 본 발명이 스페이서가 가공물과 접촉하는 것을 제공하는 것을 의미한다. 전기적으로 절연되지 않은 캐소드 부분은 제거에 사용된다. 특히, 캐소드가 유연하고 생성적인 제조방법(예를 들어, 3D 인쇄 부품)으로 제작된 가공물에서 곡면 프로파일이 있는 깊은 개구부에 삽입되는 경우, 하나 이상의 스페이서는 굴곡에도 불구하고 캐소드는 굴곡의 프로파일을 따르고, 구부러지고 여전히 리세스의 내측 표면과 접촉하지 않는다.At least one electrically insulating spacer connected to the cathode may protrude laterally from the cathode. This spacer prevents contact with the workpiece. In particular, the spacer may be used as a guide. This means that the present invention provides that the spacer is in contact with the workpiece. A portion of the cathode that is not electrically insulated is used for removal. In particular, when a cathode is inserted into a deep opening with a curved profile in a workpiece made of a flexible and productive manufacturing method (e.g., a 3D printing component), the cathode will follow the profile of curvature despite the curvature , Is bent and still does not contact the inner surface of the recess.
사용된 캐소드의 특히 유리한 변형에서, 캐소드가 그 스페이서와 함께 원형 브러시의 일종으로 구성된다는 것이 제공된다. 절연 스페이서는 필라멘트를 돌출시킨다. 캐소드는 그들 사이에 필라멘트를 고정시키는 하나 이상의 트위스트 와이어로 형성될 수 있다.In a particularly advantageous variant of the cathode used, it is provided that the cathode is composed of a kind of circular brush with its spacers. The insulation spacer projects the filament. The cathodes may be formed of one or more twisted wires that secure the filaments between them.
본 발명의 다른 변형은 캐소드가 그 외부 표면 상에 나선형이고 전해질을 운반하는 홈을 갖는 길쭉한, 특히 회전 몸체인 것을 제공한다. 이러한 캐소드는 예컨대, 전해질을 운반하는 역할을 하는 플루트(flute)를 구비하는 드릴(drill) 형상을 갖는다. 홈은 전해질에 의해 형성된 코어까지 연장된다. 홈의 측면 경계는 예컨대, 절연체에 의해 전체적으로 한정될 수 있다. 이러한 디자인은 몇가지 장점을 갖는다. 캐소드를 회전시킴으로써, 홈의 베이스에 위치된 캐소드의 부분은 재료를 균일하게 제거하기 위해 가공물 내벽의 상이한 부분에 항상 반대이다. 이는 특히 균일한 연마가 수행되도록 한다. 또한, 홈을 통해 흐름을 유도하거나, 캐소드를 회전시킴으로써, 전해질은 스크류 타입 펌프에서와 같이 운반된다.Another variant of the invention is that the cathode is elongated, in particular a rotating body, having a spiral and an electrolyte-carrying groove on its outer surface. Such a cathode has, for example, a drill shape with a flute serving to carry the electrolyte. The grooves extend to the core formed by the electrolyte. The side boundary of the groove can be defined entirely by, for example, an insulator. This design has several advantages. By rotating the cathode, the portion of the cathode located at the base of the groove is always opposite to the different portions of the workpiece inner wall to uniformly remove the material. This allows particularly uniform polishing to be performed. Also, by inducing flow through the grooves or by rotating the cathode, the electrolyte is carried as in a screw type pump.
막힌 홀의 경우, 흡입 홀 또는 오히려 배출 홀을 제공하는 것이 고려될 수 있는데, 예를 들어, 이 캐소드 툴의 중앙부에. 전해질이 나선형 홈을 통해 공급되고 중앙 개구부를 통해 배출되도록 한다.In the case of a clogged hole, it may be considered to provide a suction hole or rather a discharge hole, for example at the center of this cathode tool. The electrolyte is fed through the spiral groove and discharged through the central opening.
특히, 스페이서가 리세스의 내부를 일시적으로 덮는 경우, 스페이스가 이전에 있었던 선행 지지부를 노출시키기 위해 제1 연마 단계 후, 특히 축 방향 및/또는 원주 방향으로 가공물을 이동시키는 것이 유리하다. (접촉 또는 비접촉)에 대향하게 위치되어서, 지지 영역으로서 이전에 제공된 리세스의 내측 표면의 부분을 연마하기 위해 수행되는 이 영역에서 후속 연마단계가 수행될 수 있다.In particular, when the spacer temporarily covers the interior of the recess, it is advantageous to move the workpiece, especially in the axial and / or circumferential direction, after the first polishing step to expose the space where the space was previously present. A subsequent polishing step may be carried out in this region which is situated opposite to the polishing surface (contact or noncontact) and is performed to polish a portion of the inner surface of the recess previously provided as a support region.
본 발명의 바람직한 실시 예는 가공물의 외부 표면에 전압을 가함으로써 내측 표면과 동시에 연마되는 것을 제공한다. 이것은 처리 시간을 상당하게 감소시킨다.A preferred embodiment of the present invention provides for simultaneous polishing of the inner surface by applying a voltage to the outer surface of the workpiece. This significantly reduces processing time.
이미 상술한 바와 같이, 전해질과 가공물 사이의 상대 이동을 달성하기 위해, 전해질은 펌핑되어 가공물을 지나갈 수 있고 및/또는 가공물은 전해질을 수용하는 컨테이너 내, 특히 전술한 선형 가이드를 따라 이동된다. 적어도 하나의 캐소드는 가공물에 대향하고 프로파일링되는, 즉, 평평한 원통형이 아닌 표면을 가질 수 있다. 이 프로파일링은 특히 프로파일링이 가공물 표면의 이후 모양과 유사한 경우 제거 프로세스를 향상시킬 수 있다.As already mentioned above, in order to achieve relative movement between the electrolyte and the workpiece, the electrolyte may be pumped past the workpiece and / or the workpiece is moved in the container containing the electrolyte, in particular along the aforementioned linear guide. At least one of the cathodes may have a surface that is opposed and profiled to the workpiece, i. E., A flat non-cylindrical surface. This profiling can improve the removal process, especially if the profiling is similar to the subsequent appearance of the workpiece surface.
이와 관련하여, 캐소드는 가공물을 향하는 측면을 가지며, 가공물의 처리에 앞서, 가공물의 측면에 일정한 갭을 갖는 것이 유리할 수 있다. 여기서, 일정한 갭은 가공물을 처리하기 전에 존재할 수 있거나 갭을 결정하기 위한 기준 및 캐소드의 측면이 완성된 가공물이다. 그러나 지금까지 통상적이었던 가공물의 표면과 캐소드의 대향 표면 사이의 매우 균일한 갭은 본 발명에서 필수적인지 않다는 것이 강조되어야 한다. 상기 갭은 불균일하게 연장될 수 있으며, 이는 캐소드의 형상을 생성하는데 필요한 노력을 감소시킨다. 또한, 동일한 캐소드는 유사한 표면 형상에도 사용될 수 있다. 프로세스 특성으로 인해, 캐소드의 거친 표면은 가공물에 대해 달성되는 표면 품질과 관련이 없다.In this regard, the cathode has a side facing the workpiece, and it may be advantageous to have a constant gap on the side of the workpiece prior to processing of the workpiece. Here, the constant gap may exist before the workpiece is processed, or the reference for determining the gap and the side surface of the cathode are finished workpieces. It should be emphasized, however, that a very uniform gap between the surface of the workpiece and the opposite surface of the cathode, which has hitherto been conventional, is not essential to the present invention. The gap can be unevenly extended, which reduces the effort required to create the shape of the cathode. Also, the same cathode can be used for similar surface shapes. Due to process characteristics, the rough surface of the cathode is not related to the surface quality achieved for the workpiece.
애노드를 형성하는 캐소드 및/또는 지지 구조체가 생성적인 제조 공정, 즉, 3D 프린팅 공정과 함께 동시에 또는 오프셋되어 동시에 생산되거나 동시 인쇄되는 경우에 특히 유리하다. 이는 특별한 형상의 추가적인 노력 없이 정확한 형상의 캐소드가 처리될 표면에 근접하게 위치되도록 한다. 지지 구조체는 애노드가 적용되었을 때 이전에 발생할 수 있는 전해처리 후에 가공물 표면 상에 어떠한 스폿도 나타나지 않도록 보장한다. 복수의 가공물이 지지 구조체 상에 안착되고, 그 후에 연속적으로 전해 처리되는 것이 특히 바람직하다. 이는 처리될 가공물에 대한 처리 동안 더 큰 안정성을 초래하며, 취급은 상당히 단순화된다.It is particularly advantageous when the cathodes and / or support structures forming the anode are simultaneously produced or simultaneously printed simultaneously or offset with the production process, i.e., the 3D printing process. This allows the precise shape of the cathode to be positioned close to the surface to be treated without further effort of a particular shape. The support structure ensures that no spots appear on the workpiece surface after the electrolytic treatment that may have occurred before the anode is applied. It is particularly preferred that a plurality of workpieces are seated on the support structure and subsequently subjected to electrolytic treatment. This results in greater stability during processing of the workpiece to be treated, and handling is greatly simplified.
지지 구조체는 바람직하게는 가공물 전체를 처리한 후에 리세스의 전해 처리 후에 가공물로부터 분리된다. 이러한 분리 프로세스는 기계적으로 또는 스파크 침식에 의해 수행될 수 있다.The support structure is preferably separated from the workpiece after the electrolytic treatment of the recesses after the entire workpiece is treated. This separation process may be performed mechanically or by spark erosion.
생성적인 제조를 위해, 20㎛ 내지 60㎛의 직경을 갖는 금속 입자가 사용되고, 이로부터 가공물이 구성된다.For production production, metal particles having a diameter of 20 mu m to 60 mu m are used, from which a workpiece is constituted.
일반적으로, 전해 처리 동안, 가공물, 특히 다수의 가공물이 애노도를 형성하는 지지판 상에 안착될 수 있다. 이 지지판은, 예컨대, 가공물과 함께 생성적으로 제조된 전술한 지지 구조체일 수 있다.In general, during the electrolytic treatment, the workpiece, in particular a plurality of workpieces, can be seated on a support plate which forms an angle. The support plate may be, for example, the above-described support structure that is generatively produced with the workpiece.
가공물을 외부에서 처리하기 위한, 즉, 가공물을 리세스 외부에서 처리하기 위한 캐소드는, 예컨대, 전기적으로 절연된 장착 수단에 의해, 특히 플러그 연결 수단에 의해 지지판에 고정된다. 이 캐소드 또는 이들 캐소드는 또한 생성적으로 제조될 수 있다.The cathode for external processing of the workpiece, i. E. The cathode for processing the workpiece outside the recess, is fixed to the support plate, for example by means of an electrically insulated mounting means, in particular by plug connection means. This cathode or these cathodes can also be produced producibly.
리세스의 처리를 위해, 캐소드는 리세스에 삽입될 수 있고 전해질은 캐소드와 이의 반대쪽인 가공물의 내측 표면 사이의 갭으로 펌핑될 수 있다. 처리를 개선하기 위해, 특히 리세스의 정확하게 미리 결정될 수 있는 처리를 위해, 예를 들어, 리세스로 이러지고 전해질을 리세스 안으로 도입시키는 전해질 도관(conduit)이 제공된다. 이것은 또한 캐소드 내부의 통로 덕트를 통해 영향을 받을 수 있다.For processing of the recesses, the cathode can be inserted into the recess and the electrolyte can be pumped into the gap between the cathode and the inner surface of the workpiece opposite it. An electrolyte conduit is provided for improving the treatment, especially for precisely predetermined treatment of the recess, for example, by returning to the recess and introducing the electrolyte into the recess. This can also be influenced through the duct duct inside the cathode.
리세스 내의 캐소드의 이동은 모터에 의해 또는 수동으로 수행될 수 있다. 특히, 캐소드의 왕복운동은 또한 모터 구동 장치에 의해 실현될 수 있다.The movement of the cathode in the recess can be performed by a motor or manually. In particular, the reciprocating movement of the cathode can also be realized by a motor drive apparatus.
전술한 바와 같이, 본 발명은 금속으로 제조된 가공물의 리세스의 내측 표면, 특히 3D 프린팅된 가공물의 전해 양극 연마 장치에 관한 것이다. 이 장치는 소금, 물 및 최소 중량 비율이 20% 내지 70%, 바람직하게는 40% 내지 70%인 알코올을 함유하는 전해질이 충전된 컨테이너, 가공물을 위한 홀딩 장치, 리세스에 대해 이동 가능하고 외측 부분에 전기 절연체를 가지며 케이블에 의해 전원에 연결되는 캐소드, 한편으로는 개구에 존재하는 전해질 및/또는 캐소드, 다른 한편으로는 가공물 사이의 상대 이동을 생성하기 위해 제공되는 구동 장치를 갖는다.As described above, the present invention relates to an inner surface of a recess of a workpiece made of metal, particularly an electrolytic cathode polishing apparatus for a 3D printed workpiece. The apparatus comprises a container filled with an electrolyte containing an alcohol having a salt, water and a minimum weight ratio of 20% to 70%, preferably 40% to 70%, a holding device for the workpiece, A cathode which has an electrical insulator in its part and which is connected to the power supply by means of a cable, on the one hand an electrolyte and / or cathode present in the aperture, on the other hand a drive device provided for producing a relative movement between the workpieces.
본 발명은 또한 가공물, 특히 생성적으로 제조된 가공물의 전해 처리용 캐소드 제조방법에 관한 것이다. 캐소드는 처리될 가공물을 향하는 측면을 가지며, 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 것이다. 그러나 캐소드는 가공물의 외부 처리를 위해 제공될 수도 있다. 캐소드의 외부 기하학적 형상은 적어도 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 가공물과 마주하는 측면의 영역에서 확인된다. 시뮬레이션 프로그램에서, 전해 처리 동안 제조될 캐소드와 가공물 사이에 존재하는 전기장 및/또는 자기장이 결정된다. 앞에서 언급한 측면의 캐소드의 외부 기하학적 구조은 측면과 캐소드 사이의 일정한 전류 밀도를 고려하여 확인된다. 캐소드는 결정된 외부 기하학적 구조에 기초하여 생성적인 제조방법에 의해 제조된다. 이 방법은 이후의 전해 처리 공정에서 가장자리의 영역에서 증가된 전하 밀도가 있고 이는 캐소드의 적합한 기하학적 구조에 의해 보상될 수 있다는 것을 고려한다. 예를 들어, 이들 영역에서, 가공물에 대한 더 큰 갭이 제공될 수 있다.The present invention also relates to a process for the production of cathodes for the electrolytic treatment of workpieces, especially productions which are produced. The cathode has a side facing the workpiece to be treated, in particular for carrying out the process according to the invention. However, the cathode may be provided for external processing of the workpiece. The external geometry of the cathode is identified at least in the area of the side facing the workpiece using the simulation program. In the simulation program, the electric field and / or the magnetic field existing between the cathode and the workpiece to be produced during the electrolytic treatment are determined. The external geometry of the cathode of the aforementioned side is identified by considering the constant current density between the side and the cathode. The cathodes are fabricated by a production process based on the determined external geometry. This method considers that there is an increased charge density in the region of the edges in a subsequent electrolytic treatment process, which can be compensated by the appropriate geometry of the cathode. For example, in these areas, a larger gap for the workpiece can be provided.
본 발명에 따른 방법과 관련하여 전술한 모든 특징 및 이점은 본 발명에 따른 장치에도 적용된다.All of the features and advantages described above in connection with the method according to the invention also apply to the device according to the invention.
또한, 본 발명에 따른 장치는 디버링에 한정되지 않고 리세스의 내측 표면을 연마하는 역할을 한다.Further, the apparatus according to the present invention is not limited to deburring and serves to polish the inner surface of the recess.
특히, 플렉서블 캐소드가 제공되고, 그 일부에는 스페이서로서, 특히 돌기 모양의 칫솔모 또는 헬리컬 홈을 포함하고 캐소드를 형성하는 코어를 둘러싸는 쉘(shell) 형태로 외부로 돌출하는 전기 절연체가 제공된다.In particular, a flexible cathode is provided and, in part, is provided with an electrical insulator which protrudes outwardly in the form of a shell, particularly as a spacer, in the form of a shell which surrounds the core, which comprises a corrugated bristle or helical groove and forms a cathode.
리세스 내부로 도입된 캐소드 이외에, 가공물의 외부 표면을 연마하기 위한 적어도 하나의 외부 캐소드가 제공될 수 있으며, 이는 내부 캐소드와 동일한 전원에 연결되고 동시에 외부 표면을 연마한다.In addition to the cathode introduced into the recess, at least one external cathode for polishing the external surface of the workpiece may be provided, which is connected to the same power source as the internal cathode and simultaneously polishes the external surface.
사용된 전해질은 본 발명에 따른 방법과 관련하여 이전에 사용된 전해질이다.The electrolyte used is the electrolyte previously used in connection with the process according to the invention.
생성적인 제조방법에 의해 생성된 제품의 리세스에 대한 연마를 위한 수많은 테시트, 즉, 3D 인쇄된 제품은 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치가 표면 거칠기가 RZ 60에서 RZ 3 -4로 개선될 수 있음을 보여주었다.A number of tapers, i.e., 3D printed products, for polishing the recesses of the products produced by the method of the present invention, show that the method according to the invention and the apparatus according to the invention have a
또한, 본 발명에 따른 방법은 생성적인 제조방법에 의해 제조된 제품, 예컨대, 3D 프린팅 제품, 즉, 지지 구조체가 동시에 생성되거나 인쇄되는 제품(예, 내부 부분)에 적용된다는 것이다. 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 접근 용이성이 주어지지 않기 때문에 기계적인 툴 사용이 불가능한 그러한 지지 구조체를 제거한다.In addition, the method according to the present invention is also applicable to articles produced by a production method, such as 3D printing products, that is, to a product (e.g. The method according to the invention and the device according to the invention eliminate such supporting structures, which are not possible to use mechanical tools because accessibility is not given.
본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 10V 내지 40V, 이상적으로는 15V 내지 30V, 그리고 0.0003A/㎟ 내지 0.01A/㎟, 바람직하게는 0.003A/㎟ 내지 0.01A/㎟ 범위의 인가된 전류에 대한 작동 범위를 보다 구체적으로 사용한다.The apparatus according to the invention and the method according to the invention are characterized in that they are applied in the range of 10V to 40V, ideally 15V to 30V, and 0.0003A / mm2 to 0.01A / mm2, preferably 0.003A / mm2 to 0.01A / Use the operating range for current more specifically.
갭의 크기는 1.0㎜ 내지 100㎜이다.The size of the gap is 1.0 mm to 100 mm.
특히, 국부적인 과열, 피팅(pitting), 불규칙한 금속 용해, 그을음 및 플럭스 라인에 대해 작용하는 펄스 방법이 적용된다. 최적의 펄스-퍼즈율(pulse-pause ratio)은 4:1 내지 1:4, 바람직하게는 2:1이며, 특히, 가공물과 전해질의 재질에 달려있다.In particular, a pulse method is applied that operates on local overheating, pitting, irregular metal melting, soot and flux lines. The optimum pulse-pause ratio is from 4: 1 to 1: 4, preferably 2: 1, in particular, depending on the material of the workpiece and the electrolyte.
전해질 내의 할로겐 함량이 그의 특성을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 할로겐의 총량은 전해질 1리터당 0g 내지 100g 범위이다.It has been found that the halogen content in the electrolyte improves its properties. The total amount of halogen is in the range of 0 g to 100 g per liter of electrolyte.
캐소드를 고정시키기 위한 교환 홀더가 제공될 수 있으며, 상기 교환 홀더는 전력 및/또는 전해질 연결부 및/또는 캐소드를 이동시키기 위한 구동 장치를 구비한다.A replacement holder for fixing the cathode may be provided, which is provided with a drive for moving the power and / or electrolyte connection and / or the cathode.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하의 설명 및 참조가 이루어지는 첨부도면으로부터 명백해질 것이다.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings in which reference is made.
본 발명에 따르면, 대면적 부품은 상대적으로 작은 전류를 사용하여 가공할 수 있고, 큰 간격이 사용될 수 있으며, 드리프트 속도가 감소하면 애노드 표면의 전류 밀도의 변동에 대한 민감도가 크게 감소하기 때문에 툴 형상은 가공물의 형상을 정확하기 않게 대략적으로 따른다.According to the present invention, a large-area part can be processed using a relatively small current, a large gap can be used, and the sensitivity to fluctuations in the current density of the anode surface is greatly reduced when the drift speed is reduced. Approximates the shape of the workpiece precisely.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법에 사용된 캐소드의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시 예의 개략적인 측면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus according to the invention for carrying out the method according to the invention.
2 to 4 are views showing another embodiment of the cathode used in the apparatus according to the present invention and the method according to the present invention.
Figure 5 is a schematic side view of another embodiment of the device according to the invention.
도 1은 전해 양극 연마를 위한 장치를 도시하며, 상기 장치는 전해질(12)로 채워진 컨테이너(10)를 갖는다. 가공물(14)은 홀딩 장치(16)에 의해 전해질(12)에 완전히 잠겨지고 모터(20)에 의해 선형 가이드(18)를 따라 왕복 운동될 수 있다. 가공물(14)은 아치형의 만곡된 홀 형태인 리세스를 갖는다. 리세스는 내측 표면(22)으로 형성된다.Figure 1 shows an apparatus for electrolytic anodic polishing, the apparatus having a
가공물(14)은 케이블(24)에 의해 전원(26)에 연결되고 양극으로서 작용한다. 하나 이상의 캐소드(28, 30)는 또한 케이블들(32)에 의해 전원(26)에 연결된다. 캐소드(28)는 가공물(14)의 외부 표면을 처리 또는 가공하기 위한 것이고, 본 발명의 경우에는 판형 또는 프로파일형이다. (수직 캐소드(30) 참조) 캐소드(28)의 형상은 캐소드(28)가 가공물(14)에 대향하여 위치되는 영역에서 가공물(14)의 원하는 또는 현존하는 외형에 대응할 필요는 없다. 캐소드(30)는 플렉서블하고, 편향되지 않은 위치에서 선형인 것이 바람직하다. (도 2 내지 도 4 참조) 하지만, 비선형 연장 리세스에 삽입되면, 적응할 수 있다.The
캐소드(30)가 리세스의 내측 표면(22)과 접촉하는 것을 방지하기 위해, 복수의 전기 절연 스페이서(34)가 캐소드(30)에 부착된다. 도 2에 따른 실시 예에서, 이들 스페이서(34)는 원형 브러시와 같은 클램프에 의해 와이어형 캐소드(30)에 부착되는 필라멘트이다.A plurality of electrically insulating
도 3에 따른 실시 예에서, 예를 들어, 블록형 또는 원통형 스페이서(34)가 플렉서블 캐소드(30)에 끼워지거나, 사출 성형되거나, 접착되거나 그렇지 않으면 부착된다.In the embodiment according to FIG. 3, for example, a block-like or
도 4에 따른 캐소드(30)는 또한 측 방향으로 플렉서블하고 절연체의 형태로 스페이서(34)가 코팅되어 일종의 드릴 형상을 이룬다 절연체는 나선형 형상을 가지므로 나선형의 전해질-수용홈(36)이 스레드(threads) 사이에 얻어지고 캐소드(30)는 홈의 기저부에서 노출된다.The
전해질은 전해질 1리터랑 50g 내지 400g의 염(특히 150g 내지 400g), 특히 알칼리 염, 알코올, 특히 20% 내지 70%의 최대 중량 비율을 갖는 글리콜 또는 글리세롤롸 같은 다가 알코올 그리고 밸런스로서 물을 함유한다. 또한, 특히 전해질 1리터당 최대 100g의 함량으로 할로겐이 포함될 수 있다.The electrolyte contains 1 liter of electrolyte and 50g to 400g of salt (in particular 150g to 400g), in particular polyvalent alcohols such as glycols or glycerolvs having an alkaline salt, alcohol, in particular a maximum weight ratio of 20% to 70%, and water as a balance . In particular, the halogen may be contained in an amount of up to 100 g per 1 liter of the electrolyte.
전해질의 pH는 최대 6.8 또는 9 ~ 12 범위이다.The pH of the electrolyte is up to 6.8 or 9 to 12.
일반적으로, 전해질은 최대 30℃, 특히 15℃의 온도로 처리된다. 프로세스 온도는 특히 7℃ ~ 15℃이다.Generally, the electrolyte is treated at a temperature of at most 30 캜, especially 15 캜. The process temperature is particularly 7 ° C to 15 ° C.
가공물은 바람직하게는 예컨대, 레이저 소결에 의해 함께 결합되고 20㎛ ~ 60㎛의 직경을 갖는 금속 입자와 3D 프린팅된 금속 가공물이다. 이는 내측 표면(22) 뿐만 아니라 외부 표면 상에서 다소 과장되게 표현된 가공물이 다수의 비드로 이루어진 비절단된 폴리스티렌 몸체와 같이 구성된다는 것을 의미한다.The workpiece is preferably a metal workpiece bonded together by laser sintering, for example, and 3D-printed with metal particles having a diameter of 20 [mu] m to 60 [mu] m. This means that the workpiece, which is somewhat exaggeratedly expressed on the
외부 표면 및 내측 표면(22)을 연마하기 위해, 가공물은 모터 구동장치(20)에 의해 전해질(12)을 통해 앞뒤로 당겨진다. 캐소드(28)는 점선으로 도시된 커플링 요소에 의해 홀딩 장치(16)에 연결되기 때문에 이들과 함께 이동된다.To grind the outer and
캐소드(30)는 미리 리세스 내에 배치된다. 스페이서(34)는 전해질(12)이 가공물 측면의 리세스 끝으로 흐르도록 허용한다. 이를 위해, 도 3에 따른 스페이서(34)의 경우, 예컨대, 축 방향 홈이 스페이서(34)의 외부 쉘 표면에 제공된다.The
전류, 예컨대, 맥동 전류는 10V 내지 40V의 전압 및 0.0003A/㎟ 내지 0.01A/㎟의 전류 강도에서 인가된다. 가공물의 재질과 초기 거칠기에 따라 전류의 인가 시간은 30초 내지 1200초이다.The current, for example, the ripple current is applied at a voltage of 10 V to 40 V and a current intensity of 0.0003 A / mm 2 to 0.01 A / mm 2. The current application time is between 30 seconds and 1200 seconds depending on the material of the workpiece and the initial roughness.
리세스 영역에서 전해질(12)은 리세스와 스페이서(34) 사이에 최적의 효과를 갖지 않기 때문에, 특히 도 3과 관련하여 캐소드(30)는 먼저 특정 위치로 이동되고, 특정 적용 시간 또는 노출 시간 후에 약간 축 방향으로 이동한다. 스페이서(34) 사이의 제1 연마 단계 동안 연마가 이전에 수행된 후에, 조정 후에 이들 스페이서(34)는 이전의 연마된 영역으로 이동되어, 이전의 지지부가 연마된다.Because the
균일한 연마를 위해, 인접한 스페이서(34) 사이의 간격을 스페이서의 길이와 동일하게 하여 캐소드가 연마 단계들 사이에서 스페이서(34)의 길이만큼 시프트되도록 하는 것이 유용할 수 있다.For uniform polishing, it may be useful to have the spacing between
캐소드(30)의 이동은 수동으로 이루어질 수 있는데, 이는 가공물(14)이 모터에 의해 전해질(12) 내에서 움직이지 않고 고정되어 있는 경우 주로 실행된다. 이와 달리, 모터에 의한 캐소드(30)의 이동이 유용할 수 있다.The movement of the
이를 위해, 도 1은 전류 및/또는 전해질 접속부가 제공된 캐소드(30)를 고정하기 위해 제공된 교환 홀더(38)를 개략적으로 도시한다. 교환 홀더(38) 내의 퀵-변경 시스템은 새로운 또는 다른 캐소드(30)가 신속하게 삽입되게 한다. 또한, 교환 홀더(38)는 캐소드(30)를 이동시키기 위한 드라이브(39)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 교환 홀더(38)는 홀딩 장치(16)에 장착되어 리세스 내에서 캐소드(30)를 단계적으로 또는 천천히 연속적으로 이동시킨다.To this end, Fig. 1 schematically shows an
도 4에 도시된 캐소드(30)는 완전한 내측 표면이 처리될 수 있도록 회전되고 스페이서(34)는 내측 표면(22) 상의 지지부만 일시적으로 차폐한다.The
최적의 처리를 위해, 예컨대, 컨테이너(10)의 한쪽에 입구가 있고 반대쪽에 출구가 있는 순환 펌프(40)를 사용하여, 가공물(14)을 이동시키거나 대안으로서, 컨테이너(10)에서 균일한 흐름이 구현하는 것이 유용할 수 있다. For optimal processing, the
리세스에 전해질이 흐르도록 해야한다. 이는, 예컨대, 캐소드(30)를 왕복 운동시키거나 또는 캐소드(30)를 회전시키거나(도 4 참조), 또는 리세스의 입구에 안착된 전해질용 별도의 펌프를 가짐으로써 수행될 수 있다. 리세스 내에 전해질을 공급 또는 운반하는 것은 또한 중공(hollow) 캐소드(30)를 통해 수행될 수 있다.Make sure that electrolyte flows through the recess. This can be done, for example, by reciprocating the
3D 제품의 경우, 위에서 언급한 입자 지름에 대해 약 RZ 60의 거칠기가 발생하며 거칠기는 연마 프로세스에 의해 표면 조도가 RZ 3 내지 4로 조절된다.In the case of 3D products, roughness of about
이 장치 및 방법은 프린팅 중에 냉각 덕트가 내장된 엔진 부품과 같은 항공기용 3D 프린팅 부품에 특히 사용된다. 3D 프린팅 중 생성된 지지면 또는 지지 리브(rib)를 제거하거나 일반적으로 접근할 수 없는 내부 리브에 선택적으로 개구를 생성하여 유동 채널이 여기에 형성되도록 하는 것은 전술한 가공에 의해 가능하다.This device and method is especially used for 3D printing parts for aircraft, such as engine parts with cooling ducts embedded during printing. It is possible by machining described above to remove the support surface or support ribs created during 3D printing or to selectively create openings in the generally inaccessible inner ribs so that the flow channels are formed here.
그러나 캐소드(30)는 3D 프린팅으로 동시에 인쇄될 수 있어서, 예컨대, 제거되어야만 하는 얇은 지지벽을 통해서만 내측 표면(22)에 연결될 수 있으며, 그 후에 노출되어 케이블에만 연결하기만 하면 된다. 또한, 지지벽은 절연 재료로 만들어지므로, 연마 중에 존재하는 것으로 생각할 수 있다.However, the
캐소드(28)는 또한 생성적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 가공물(14)과 동동으로 캐소드(28)를 제조하는 것이 가능하다.The
에지(edge)를 갖는 가공물의 경우, 전해 처리 동안 에지 영역에 증가된 전하밀도가 있다. 캐소드(28)는 가공물의 임의의 원하는 외측 기하학적 형상을 위해 맞춤화될 수 있다. 이를 위해, 전해 처리가 또한 고려되는 2D 또는 3D 시뮬레이션 프로그램이 사용되며, 즉, 가공물의 후처리 동안 나중에 발생하는 전기 및/또는 자기장이 시뮬레이션된다. 캐소드와 가공물의 마주보는 면 사이의 일정한 전류밀도는 시뮬레이션 프로그램에서 전제 조건으로 추가 지정된다. 가공물을 향한 캐소드의 측면이 결정되면, 캐소드는 시뮬레이션 프로그램에서 확인된 외부 기하학적 구조에 기반한 생성적인 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 캐소드는 앞에서 설명한 방법과 아래에서 설명하는 방법에 사용된다.For workpieces with edges, there is an increased charge density in the edge region during electrolytic processing. The
전해 처리 방법에서, 가공물에 대한 애노드의 연결, 더 정확하게는 애노드의 접촉은 문제가 될 수 있다. 여기서, 처리 후 검은 스폿(spot)이 나타날 수 있다. 이를 피하고 또한 가공물의 효과적인 처리를 실현하기 위해, 생성적인 방법, 예컨대, 레이저 소결에 의해 가공물과 함께, 애노드는 제조될 수 있다. 이 경우, 애도느는 소위 지지 구조체, 예컨대, 지지판이고, 전원에 연결된다. 이 지지 구조체 상의 검은 스폿들은 가공물의 처리 후에, 특히 스파크 침식에 의해 지지 구조체가 제거되기 때문에 단점이 아니다.In electrolytic processing methods, the connection of the anode to the workpiece, or more precisely the contact of the anode, can be problematic. Here, black spots may appear after processing. To avoid this and also to realize effective processing of the workpiece, the anode can be produced with the workpiece by a generative method, for example laser sintering. In this case, the bearing is a so-called support structure, for example a support plate, connected to a power source. The black spots on this support structure are not a drawback since the support structure is removed after processing of the workpiece, in particular by spark erosion.
또한 ,동일한 지지 구조체 상에 복수의 가공물을 제조하여 전해 처리할 수 있다.In addition, a plurality of workpieces can be produced on the same support structure and electrolytically treated.
도 5는 가공물(14)과 함께 인쇄되었거나, 보다 일반적으로는 생성적으로 생산된 지지판(50)을 도시한다. 지지판(50)과 가공물(14)은 하나의 부품이지만, 지지판(50) 만이 두 개의 섹션보다 나은 구별을 위해 해칭된 형태도 도시되어 있다. 반면, 가공물(14)은 블록으로 그려진다. 실제로 두 섹션은 서로 하나로 변한다.Fig. 5 shows a
그러나 지지판(50)이 반드시 플레이트 형태일 필요는 없다. 그것은 일반적으로 임의의 원하는 형상을 가질 수 있고 지지 구조체를 구성할 수 있다.However, the
여기서는 지지판 상에 단일 가공물(14)이 단순히 예시로서 도시되어 있다. 바람직하게는, 복수의 가공물(14)이 동일한 지지판(50) 상에 있다.Here, a
지지판(50)의 하부면은 공구면, 다중 부품 홀딩 장치 상의 전체면에 완전히 놓여 있다. 상기 홀딩 장치는 전기적으로 절연된 베이스 플레이트(52)를 포함하는데, 베이스 플레이트(52) 내에 전기 스프링식 접촉핀(54)이 안내된다. 접촉핀(54)은 라인을 통해 전원(20)에 접속된다. 베이스 플레이트(52) 아래의 베어링 플레이트(56)는 베이스 플레이트(52)와 함께 홀딩 장치를 형성한다. 도 5는 외부 처리를 위한 복수의 캐소드(28)를 도시한다. 이들 캐소드(28)는 특히 가공물(14)을 향하는 측면(60)과 가공물(14) 사이에 균일한 갭(58) 또는 특정 갭(58)을 보장하기 위해 가공물(14)과 동시에 또는 별도로 생성된다.The lower surface of the
캐소드(28)는 지지판(50)에서 생성된 개구에 전기 절연 장착부(62)를 통해 장착될 수 있어서 해제 가능한 플러그 접속이 얻어진다.The
도 5는 또한 가공물(14) 및 그 안에 삽입된 캐소드(32)에서 처리될 리세스를 도시한다. 캐소드(32)는 전기 절연 캐소드 리셉터클(receptacle)(64)에 장착되고, 캐소드 리셉터클(64)은 홀딩 장치(16)에 차례로 부착된다.Figure 5 also shows the recess to be processed in the
제2 컨테이너(66)로부터 전해질은 한편으로는 펌프(68)에 의해 라인(70)을 통과하여 컨테이너(10) 내로 직접 펌핑되고, 또한, 라인(72), 연결부(74) 및 캐소드(32) 내부의 덕트를 통해 리세스로 직접 펌핑된다.The electrolyte from the
10; 컨테이너
12; 전해질
14; 가공물
16; 홀딩 장치
18; 선형 가이드
20; 모터 구동장치
22; 내측 표면
24; 케이블
26; 전원
28; 캐소드
30; 캐소드
32; 케이블, 케소드
34; 스페이서
36; 홈
38; 교환 홀더
39; 구동장치
40; 순환 펌프
50; 지지판
52; 베이스 플레이트
54; 접촉핀
56; 베어링 플레이트
58; 갭
60; 측면
62; 장착부
64; 캐소드 리셉터클
66; 제2 컨테이너10;
14;
18; A
22; An
26;
30;
34;
38;
40;
52;
56;
60;
64;
Claims (25)
(A) 염, 물 및 전해질 1리터당 20 내지 70%의 최소 중량 비율을 갖는 알코올을 포함하는 상기 전해질(12)에 상기 가공물(14)을 침지시키는 단계;
(B) 상기 가공물(14)이 애노드(anode)를 형성하도록 하기 위해 상기 가공물(14)을 양극(positive pole)에 연결하는 단계;
(C) 상기 전해질(12) 및 상기 리세스 내에 적어도 하나의 캐소드(30)를 제공하는 단계;
(D) 상기 전해질(12)과 상기 가공물(14) 사이에 상대 이동(relative movement)을 제공하는 단계; 및
(E) 상기 애노드와 상기 적어도 하나의 캐소드(30) 사이에 전압을 인가하는 단계;
를 포함하는 전해연마 방법.
A method of electrolytically polishing a recessed inner surface (22) of a metal workpiece, in particular a metallic workpiece (14) produced by a production process,
(A) immersing the workpiece (14) in the electrolyte (12) comprising a salt, water and an alcohol having a minimum weight ratio of 20 to 70% per liter of electrolyte;
(B) connecting the workpiece (14) to a positive pole so that the workpiece (14) forms an anode;
(C) providing the electrolyte (12) and at least one cathode (30) in the recess;
(D) providing relative movement between the electrolyte (12) and the workpiece (14); And
(E) applying a voltage between the anode and the at least one cathode (30);
.
상기 가공물(14)은 니켈 합금 또는 크롬 합금 또는 경금속으로 이루어지는 전해연마 방법.
The method according to claim 1,
The workpiece (14) is made of a nickel alloy, a chromium alloy, or a light metal.
캐소드(28, 30)는 전기 라인에 의해 전원(26)의 음극에 연결되고 상기 리세스의 내측 표면(22) 처리를 위해 상기 가공물(14)의 상기 리세스에 삽입되는 전해연마 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The cathode 28, 30 is connected to the cathode of the power source 26 by an electrical line and is inserted in the recess of the workpiece 14 for treatment of the inner surface 22 of the recess.
상기 캐소드(30)는 가요성을 갖도록 형성되는 전해연마 방법.
The method of claim 3,
Wherein the cathode (30) is formed to have flexibility.
적어도 하나의 전기 절연 스페이서(34)가 상기 캐소드(30)로부터 측방향으로 돌출하는 전해연마 방법.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein at least one electrically insulating spacer (34) projects laterally from the cathode (30).
서로 축방향으로 이격된 복수의 스페이서(34)가 캐소드(30) 상에 제공되는 전해연마 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein a plurality of axially spaced spacers (34) are provided on the cathode (30).
상기 스페이서(34)와 함께 상기 캐소드(30)는 원형 브러시로 형성되고 상기 절연 스페이서(34)는 필라멘트를 돌출시키거나 상기 캐소드(30)는 외부 표면 상에 나선형이고 전해질(12)을 운반하는 홈(36)을 갖는 길쭉한, 특히 회전 몸체인 전해연마 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The cathode 30 together with the spacer 34 is formed by a circular brush and the insulating spacer 34 protrudes the filament or the cathode 30 has a spiral shape on the outer surface and a groove for carrying the electrolyte 12 In particular an elongated body having an outer surface (36).
첫번째 연마 단계 후, 상기 스페이서(34)가 상기 가공물 반대편에 이전에 위치된 지지부를 노출시키도록 상기 캐소드는 상기 가공물(14)에 대해 이동되고 상기 지지부를 연마하기 위한 두번째 연마 단계를 수행하는 전해연마 방법.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
After the first polishing step, the cathode is moved relative to the workpiece (14) such that the spacer (34) exposes a previously positioned support opposite the workpiece and is subjected to a second polishing step for polishing the support, Way.
상기 가공물(14)의 외측 표면은 상기 전압을 인가함으로써 상기 내측 표면(22)과 동시에 연마되는 전해연마 방법.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein an outer surface of the workpiece (14) is polished simultaneously with the inner surface (22) by applying the voltage.
상기 전해질(12)과 상기 가공물(14) 사이의 상대 이동을 달성하기 위해, 전해질(12)은 펌핑되어 상기 가공물(14)을 지나 흐르고 상기 가공물(14)은 특히 선형 가이드(18)를 따라 상기 전해질(12)을 수용하는 상기 컨테이너(10) 내에서 이동되는 전해연마 방법.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
To achieve relative movement between the electrolyte 12 and the workpiece 14 the electrolyte 12 is pumped past the workpiece 14 and the workpiece 14 is moved along the linear guide 18, Wherein the container is moved in the container (10) containing the electrolyte (12).
적어도 하나의 캐소드(28)는 상기 가공물(14)에 대향하게 위치되고 프로파일링되는 표면을 갖는 전해연마 방법.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Wherein at least one cathode (28) has a surface located and profiled opposite the workpiece (14).
가공물(14), 특히 상기 적어도 하나의 캐소드(28) 및/또는 애노드를 형성하는 지지 구조체는 생성적인 제조 방법, 특히 레이저 소결에 의해 제조되는 전해연마 방법.
12. The method according to any one of claims 1 to 11,
Wherein the workpiece (14), in particular the support structure forming the at least one cathode (28) and / or the anode, is produced by a production process, in particular by laser sintering.
애노드를 형성하는 캐소드(28) 및/또는 지지 구조체가 생성적인 제조방법에 의해 함께 인쇄되는 가공물(14)이 사용되고, 상기 지지 구조체는 상기 리세스의 전해 처리 후 상기 가공물(14)로부터 분리되는 전해연마 방법.
13. The method of claim 12,
(14) is used in which a cathode (28) forming the anode and / or a support structure (20) printed together by a production method is used, and the support structure is an electrolytic cell Polishing method.
20㎛ 내지 60㎛의 직경을 갖는 금속 입자가 프린팅에 사용되는 전해연마 방법.
The method according to claim 12 or 13,
Wherein the metal particles having a diameter of 20 占 퐉 to 60 占 퐉 are used for printing.
상기 전해 처리 동안, 가공물(14)은 특히 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 애노드를 형성하는 상기 지지 구조체를 구성하는 지지판(50) 상에 안착되는 전해연마 방법.
15. The method according to any one of claims 1 to 14,
During the electrolytic treatment, the workpiece (14) is seated on a support plate (50) constituting the support structure forming the anode according to any one of claims 12 to 14 in particular.
상기 가공물(14)의 외부 처리를 위한 캐소드는 특히 플러그 연결 수단에 의해 전기 절연 장착부(62)에 의해 상기 지지판(50)에 고정되는 전해연마 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the cathode for external treatment of the workpiece (14) is fixed to the support plate (50) by means of an electrical insulation mounting part (62), in particular by plug connection means.
상기 처리 동안 전해질(12)은 20℃의 최대 온도, 특히 15℃의 온도 및/또는6.8 또는 9 내지 12의 pH 값을 갖는 전해연마 방법.
17. The method according to any one of claims 1 to 16,
Wherein the electrolyte (12) during the treatment has a maximum temperature of 20 占 폚, particularly a temperature of 15 占 폚 and / or a pH value of 6.8 or 9-12.
상기 캐소드(30)는 상기 리세스에 삽입되고 상기 전해질(12)은 특히 상기 리세스에 연결된 별도의 전해질 도관을 통해 상기 가공물(14)의 반대쪽인 캐소드(30)와 그 내측 표면(22) 사이의 갭으로 펌핑되는 전해연마 방법.
18. The method according to any one of claims 1 to 17,
The cathode 30 is inserted into the recess and the electrolyte 12 is connected between the cathode 30 and the inner surface 22 thereof opposite the workpiece 14 through a separate electrolyte conduit, Wherein the gap is pumped into the gap.
상기 캐소드(30)는 모터 구동장치(20)에 의해 또는 수동으로 상기 리세스에 대해 더 깊고 덜 깊게 상기 리세스 내로 도입되는 전해연마 방법.
19. The method according to any one of claims 1 to 18,
Wherein the cathode (30) is introduced into the recesses deeper and deeper by the motor drive device (20) or manually for the recesses.
상기 캐소드(30)는 상기 가공물(14)과 마주하는 측면(60)을 가지며, 가공물(14)의 처리 전에 상기 가공물(14)과 마주하는 측면에 대해 일정한 갭(58)을 갖되, 상기 캐소드(30)의 측면은 상기 캐소드(30)와 마주하는 측면에 대해 음극을 형성하고 상기 가공물(14)의 처리 후에 제조되는 전해연마 방법.
20. The method according to any one of claims 1 to 19,
The cathode 30 has a side surface 60 facing the workpiece 14 and has a constant gap 58 with respect to a side facing the workpiece 14 prior to processing of the workpiece 14, 30) is formed after the treatment of the workpiece (14) and forms a cathode against the side facing the cathode (30).
(a) 적어도 가공물(14)과 마주하는 측면(60) 영역에서 캐소드(28)의 외부 기하학적 구조를 결정하되, 상기 전해 처리 동안 상기 캐소드와 상기 가공물(14) 사이에 존재하는 전기장 및/또는 자기장이 결정되고 상기 캐소드의 외부 기하학적 구조는 상기 캐소드(28)와 마주하는 상기 가공물(14)의 측면 상의 일정한 전류밀도를 고려하여 결정하는 단계; 및
(b) 결정된 외부 기하학적 구조에 기초하여 생성적인 제조방법에 의해 캐소드(28)를 생성하는 단계;
를 포함하는 캐소드 제조방법.
A method of manufacturing a cathode (30) for electrolytic processing of a workpiece (14) having sides opposite to the workpiece (14) to be processed to perform the method according to claim 20,
(a) an external geometry of the cathode (28) at least in the region of the side (60) facing the workpiece (14), wherein an electric field and / or a magnetic field existing between the cathode and the workpiece Is determined and the external geometry of the cathode is determined in view of the constant current density on the side of the workpiece (14) facing the cathode (28); And
(b) generating the cathode (28) by a production method that is based on the determined external geometry;
≪ / RTI >
염, 물 및 전해질 1리터당 20 내지 70%의 최소 중량 비율을 갖는 알코올을 포함하는 상기 전해질(12)로 충전된 컨테이너(10);
가공물(14)용 홀딩 장치(16);
상기 리세스에 대해 상대 이동 가능하고 그 외측 부분에 전기 절연체를 갖고 케이블(32)에 의해 전원(26)에 접속되는 캐소드; 및
한편으로는 상기 리세스에 존재하는 전해질(12) 및/또는 상기 캐소드(30), 다른 한편으로는 가공물(14) 사이의 상대 이동을 생성하기 위해 제공되는 구동 장치;
를 포함하는 전해 양극 연마 장치.
An apparatus for electrolytic anodic polishing of a metallic workpiece (14), particularly a recessed inner surface (22) of a workpiece (14) printed in three dimensions,
A container (10) filled with said electrolyte (12) comprising a salt, water and an alcohol having a minimum weight ratio of 20 to 70% per 1 liter of electrolyte;
A holding device (16) for the workpiece (14);
A cathode movable relative to the recess and having an electrical insulator at its outer portion and connected to the power source (26) by a cable (32); And
On the one hand, a drive provided for generating a relative movement between the electrolyte 12 and / or the cathode 30, on the other hand, the workpiece 14 present in the recess;
And an electrolytic anode polishing apparatus.
측방향을 유연한 캐소드(30)가 제공되고, 그 일부에는 외부에 돌출된 전기 절연체가 제공되어 스페이서(34)를 형성하되, 상기 스페이서(34)는 돌기 모양의 칫솔모 형태 또는 헬리컬 홈(36)을 형성하고 캐소드를 형성하는 코어를 둘러싸는 쉘(shell) 형태로 형성되는 전해 양극 연마 장치.
23. The method of claim 22,
A lateral flexible cathode 30 is provided and a portion thereof is provided with an electrically protruding electrical insulator to form a spacer 34 which is in the form of a protruding bristle or a helical groove 36 Wherein the cathode is formed in the form of a shell surrounding the core forming the cathode.
상기 리세스에 도입된 상기 캐소드(30)에 추가하여, 적어도 하나의 외부 캐소드(28)가 상기 가공물(14)의 외측 표면을 연마하기 위해 제공되는 전해 양극 연마 장치.
24. The method according to claim 22 or 23,
In addition to the cathode (30) introduced into the recess, at least one external cathode (28) is provided for polishing the outer surface of the workpiece (14).
상기 캐소드(30)를 고정시키기 위한 교환 홀더(38)가 제공되고, 상기 교환 홀더(38)는 상기 캐소드(30)를 이동시키기 위한 전원 및/또는 전해질 연결부 및/또는 구동부(39)를 구비하는 전해 양극 연마 장치.
25. The method according to any one of claims 22 to 24,
There is provided an exchange holder 38 for fixing the cathode 30 and the exchange holder 38 includes a power supply and / or an electrolyte connection part and / or a driving part 39 for moving the cathode 30 Electrolytic anode polishers.
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