СПОСОБ, УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УДАЛЕНИЯ КАТОДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВО ВРЕМЯ БИПОЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2007 года по МПК B23H3/02 

Настоящее изобретение относится к способу определения оптимального режима удаления катодных отложений с электрода во время электрохимической обработки проводящей электрический ток заготовки в электролите посредством приложения биполярных электрических импульсов между заготовкой и электродом, причем один или несколько импульсов напряжения однополярной обрабатывающей полярности чередуется с импульсами напряжения противоположной полярности при поддержании зазора между заготовкой и электродом, причем указанный зазор заполнен электролитом.

Настоящее изобретение также относится к способу электрохимической обработки проводящей электрический ток заготовки в электролите путем приложения биполярных электрических импульсов между заготовкой и электродом, причем один или несколько импульсов напряжения однополярной обрабатывающей полярности чередуется с импульсами напряжения противоположной полярности при поддержании зазора между заготовкой и электродом, причем указанный зазор заполнен электролитом.

Настоящее изобретение также относится к системе управления, реализованной с возможностью управления автоматическим удалением катодных отложений с поверхности электрода во время биполярной электрохимической обработки.

Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, реализованной с возможностью выполнения автоматического удаления катодных отложений.

Способ типа, описанного во вступительном параграфе, известен из US 5833835. Известный способ реализован с возможностью выполнения автоматического удаления катодных отложений с передней поверхности электрода во время биполярного режима электрохимической обработки заготовки. В известном способе амплитуда импульсов противоположной полярности определяется двумя условиями: во-первых, качеством данной поверхности заготовки и во-вторых, износом электрода. В данной области техники известно, что качество поверхности заготовки и точность копирования прямо пропорциональны абсолютному значению высоты катодных отложений на передней поверхности электрода. Следовательно, параметры импульсов противоположной полярности, такие как длительность импульса, должны выбираться таким образом, чтобы катодные отложения на передней поверхности электрода удалялись в достаточной степени и не происходил износ электрода.

Недостаток известного способа заключается в том, что отсутствует средство измерения величины катодных отложений, вследствие чего трудно выбрать оптимальный режим длительности импульса для импульсов противоположной полярности для удаления катодных отложений.

Задачей настоящего изобретения является способ определения оптимального режима удаления катодных отложений, при котором такое удаление выполняется с высокой точностью при помощи импульсов противоположной полярности.

В этой связи способ согласно настоящему изобретению отличается тем, что определяют указанный оптимальный режим оптимальной длительности импульсов противоположной полярности, причем указанную оптимальную длительность определяют из первой калибровки, выполненной перед обработкой заготовки, и второй калибровки, выполненной во время обработки заготовки.

Техническое решение настоящего изобретения основано на понимании того, что путем выполнения первой калибровки до обработки заготовки может собираться информация относительно связи между предполагаемой величиной катодных отложений на передней поверхности электрода и оптимальной длительностью противоположного импульса, необходимого для удаления указанных отложений. Такая калибровка может быть выполнена на основе рабочих параметров электрохимического процесса. Более того, необходимо понять, что во время процесса электрохимической обработки рабочие условия могут испытывать возмущения, вызывая отклонения в связи между предполагаемой величиной катодных отложений на передней поверхности электрода и оптимальной длительностью противоположного импульса, необходимого для удаления указанных отложений. Поэтому путем выполнения второй калибровки во время электрохимической обработки определяют скорректированную связь между текущей величиной катодных отложений и оптимальным противоположным импульсом.

Вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению отличается тем, что первая калибровка включает в себя определение зависимости между переменной, имеющей область значений, соответствующей области значений высот катодных отложений, образованных на изначально чистой металлической поверхности, и областью значений длительности импульса, соответствующего импульсу противоположной полярности, необходимой для удаления указанных отложений с указанной поверхности.

Такое техническое решение основано на понимании того, что при данных рабочих условиях, таких как амплитуды обрабатывающих импульсов и амплитуды импульсов противоположной полярности, давление электролита, величина зазора между заготовкой и электродом, существует однозначная зависимость между назначенной переменной, представляющей величину катодных отложений, и требуемой длительностью импульса противоположной полярности, необходимой для удаления указанных отложений. Показано, что такая зависимость является инвариантной в отношении материала и геометрии электрода, состава и свойства электролита. Предпочтительно в качестве переменной выбирается абсолютное значение высоты катодных отложений. Первая калибровка может быть получена экспериментально или может быть выполнена на основе литературных или других данных.

Еще один вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению отличается тем, что первая калибровка включает в себя этапы:

- выполнения обработки набора образцов с однополярными обрабатывающими импульсами для получения области значений состояний поверхности;

- назначения переменных, характеризующих полученные состояния поверхности;

- приложение импульса противоположной полярности, имеющего длительность импульса к каждому образцу, для удаления полученных состояний поверхности;

- выполнение калибровки зависимости между переменными и длительностями противоположных импульсов, требуемых для удаления указанных полученных состояний поверхности у образцов.

Согласно настоящему изобретению первая калибровка выполняется экспериментально, включая в себя следующие этапы: сначала получают область значений различных высот катодных отложений в наборе необработанных образцов. Измеряется абсолютное значение высоты катодных отложений, и также измеряется соответствующее значение рабочего параметра, например катодный потенциал. Затем к образцу прикладывается импульс противоположной полярности, причем указанный импульс имеет достаточную длительность импульса для удаления катодных отложений без износа электрода. Такая длительность импульса является оптимальной длительностью импульса. Полученная зависимость между высотой катодных отложений и оптимальной длительностью импульса составляет первую калибровку. Для промежуточных значений высоты данные измерения интерполируются для получения соответствующих оптимальных длительностей противоположных импульсов. Пример такой зависимости будет обсужден со ссылкой на фиг.1.

Вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению отличается тем, что вторая калибровка включает в себя этапы:

выполнения обработки заготовки путем приложения одного или нескольких импульсов однополярной обрабатывающей полярности до тех пор, пока не будет удовлетворено первое, априори определенное условие, причем указанная обработка дает в результате первое состояние поверхности электрода, выполняя измерение первого значения рабочего параметра, представляющего первое состояние поверхности электрода;

назначения переменных, характеризующих первое состояние поверхности электрода;

выполнения приложения импульса противоположной полярности, соответствующего первому состоянию поверхности электрода, причем указанное приложение приводит ко второму состоянию поверхности электрода, причем параметры указанного противоположного импульса определяются из первой калибровки;

выполнения измерения второго значения рабочего параметра, представляющего второе состояние поверхности электрода;

выполнения калибровки переменной на основе первого значения и второго значения рабочего параметра.

Согласно техническому решению настоящего варианта осуществления вторая калибровка выполняется во время электрохимического процесса для принятия в расчет возможности отклонений зависимости между назначенной переменной, представляющей состояние поверхности электрода, и оптимальной длительностью противоположного импульса. Помимо этого, настоящее изобретение основано на понимании того, что абсолютное значение рабочего параметра, представляющего абсолютное значение определенной переменной, может изменяться во время электрохимического процесса. Необходимо понять, что, например, если катодный потенциал выбирается в качестве рабочего параметра, он имеет различные значения для чистой, необработанной поверхности электрода и для электрода, который был очищен посредством приложения импульса противоположной полярности. Такое различие объясняется тем фактом, что во время электрохимической обработки микропоры поверхности электрода заполняются оксидными слоями, что приводит к изменению катодного потенциала. Такой эффект будет проиллюстрирован на примере, приведенном на фиг.3.

Способ согласно настоящему изобретению работает следующим образом: во-первых, заготовка обрабатывается до тех пор, пока не будут выполнены определенные заранее заданные условия. Например, обработка может выполняться в течение определенного периода времени, или до тех пор, пока не обнаружат существенные катодные отложения, или до тех пор, пока не обнаружат максимально допустимые катодные отложения. Максимально допустимая величина катодных отложений определяется по заданному качеству поверхности заготовки и по заданной точности копирования. Например, в случае, если максимально допустимая величина катодных отложений выбирается как априори определенное состояние, то измеряется первое значение рабочего параметра, представляющего указанную величину катодных отложений. Примером такого рабочего параметра является катодный потенциал, измеренный на поверхности электрода. На основе результата первой калибровки выбирается длительность импульса противоположного импульса, необходимого для удаления указанной катодной калибровки. На этом этапе данные первой калибровки все еще верны вследствие того факта, что исходное состояние соответствовало чистой поверхности электрода. После приложения оптимального импульса противоположной полярности поверхность электрода очищается и может иметь катодный потенциал, другой, чем чистая поверхность. Вследствие этого согласно техническому решению рабочий параметр измеряется еще раз для очищенной поверхности электрода. Это значение затем используется для изменения масштаба зависимости между выбранной переменной, например абсолютным значением высоты катодных отложений, и рабочим параметром, например катодным потенциалом в рабочих условиях. Таким образом, в качестве результата второй калибровки получают зависимость с измененным масштабом между, например, абсолютным значением катодных отложений и рабочим параметром, например катодным потенциалом, в условиях обработки. Эта калибровка совместно с результатами первой калибровки затем используется для определения оптимальной длительности импульса для удаления катодных отложений. Согласно техническому решению настоящего изобретения таким образом возможно измерение высоты катодных отложений во время обработки и выбор оптимальной длительности импульса противоположной полярности на основе значения высоты. Подходящее время выполнения измерения рабочего параметра во время электрохимического процесса будет обсуждено со ссылкой на фиг.2 и 3. Вследствие того факта, что измеряется величина катодных отложений, способ согласно настоящему изобретению предлагает средство для точного удаления катодных отложений без износа электрода.

Вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению отличается тем, что в области значений, соответствующей интервалу между однополярными импульсами обрабатывающего напряжения, получают площадь под кривой электродного потенциала, причем указанную площадь выбирают в качестве рабочего параметра. Такое техническое решение в особенности подходит для рабочих условий с высоким расходом электролита или небольших проходов для электролита или с большими размерами зазора. При таких условиях не происходит образование больших катодных отложений, что дает в результате незначительные изменения абсолютного значения катодного потенциала. Следовательно, более чувствительным к величине катодных отложений является анализ кривой электродного потенциала.

Еще один вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению отличается тем, что для коротких интервалов между однополярными обрабатывающими импульсами напряжения получают наклон кривой электродного потенциала в интервале между однополярными обрабатывающими импульсами напряжения, причем указанный наклон выбирают в качестве рабочего параметра. Установлено, что значение катодного потенциала не является стабильным между обрабатывающими импульсами с высокой частотой повторения, причем наклон кривой является более подходящим параметром для указанной квантификации.

Еще один вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению отличается тем, что абсолютное значение первой гармоники преобразования Фурье импульса катодного потенциала выбирают в качестве рабочего параметра.

Такое техническое решение является особенно подходящим для очень коротких интервалов между обрабатывающими импульсами, и установлено, что коэффициенты Фурье более чувствительны к катодным отложениям, чем абсолютное значение катодного потенциала.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление способа электрохимической обработки, в котором катодные отложения удаляются с передней поверхности электрода при помощи оптимальных импульсов противоположной полярности.

Способ электрохимической обработки согласно настоящему изобретению отличается тем, что указанный способ включает в себя этапы:

установления оптимальной длительности импульса для импульсов противоположной полярности для удаления катодных отложений с поверхности электрода во время электрохимической обработки, причем указанная оптимальная длительность импульса определяется первой калибровкой, выполняемой перед обработкой заготовки, и второй калибровкой, выполняемой во время обработки заготовки;

выполнения управления обработкой заготовки посредством контроля текущих значений рабочего параметра и сравнения указанного текущего значения рабочего параметра с заданным значением рабочего параметра;

приложения импульса противоположной полярности с оптимальной длительностью импульса в случае, если текущее значение рабочего параметра больше, чем заданное значение рабочего параметра.

Согласно способу настоящего изобретения сначала устанавливается оптимальная длительность импульса для импульсов противоположной полярности. Это может быть сделано согласно способу определения оптимального режима удаления катодных отложений, обсуждавшемуся выше. Затем выполняется управление процессом обработки согласно контролируемому рабочему параметру, например абсолютному значению катодного потенциала, или другому подходящему параметру. Приложение противоположного импульса выполняется в случае, если контролируемый рабочий параметр превышает заданное значение. Подходящее заданное значение может быть выбрано так, чтобы оно было связанным с максимально допустимой толщиной катодных отложений.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление системы управления, реализованной с возможностью управления автоматическим удалением катодных отложений, причем указанное удаление выполняется при помощи оптимальных импульсов противоположной полярности.

Система управления согласно настоящему изобретению отличается тем, что указанная система включает в себя:

средство измерения, реализованное с возможностью выполнения измерения значения рабочего параметра;

средство калибровки, реализованное с возможностью выполнения цифровой калибровки переменной, представляющей состояния поверхности электрода по значению рабочего параметра;

запоминающее устройство, реализованное с возможностью сохранения зависимости между переменной и длительностью оптимального противоположного импульса, необходимого для удаления указанного состояния;

средство контроля, реализованное с возможностью контроля текущего значения рабочего параметра;

логический блок, реализованный с возможностью сравнения указанного текущего значения рабочего параметра с заданным значением рабочего параметра и запуска приложения оптимального импульса противоположной полярности в случае, если текущее значение рабочего параметра больше, чем заданное значение рабочего параметра, причем параметры противоположного импульса определяются калибровкой и зависимость сохраняется на запоминающем устройстве.

Система управления согласно настоящему изобретению реализована с возможностью выполнения автоматического управления процессом и запуска процедуры автоматического удаления катодных отложений на основе контролируемого рабочего параметра. Преимущество системы управления согласно настоящему изобретению заключается в том, что она является подходящей для точного определения величины катодных отложений, что дает в результате точное их удаление с поверхности электрода без износа электрода. Элементы системы управления будут объяснены более подробно со ссылкой на фиг.4.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление компьютерной программы, реализованной с возможностью сопряжения между системой управления и устройством электрохимической обработки, причем результаты электрохимической обработки визуализируются для пользователя в автоматическом режиме. Компьютерная программа согласно настоящему изобретению реализована с возможностью загрузки в компьютер и управления компьютером после загрузки для работы в качестве системы управления.

Преимуществом компьютерной программы согласно настоящему изобретению является то, что она предоставляет средство осуществления точного удаления катодных отложений с поверхности электрода точным способом без какого-либо износа электрода. Подробное описание компьютерной программы будет дано со ссылкой на фиг.8.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения обсуждаются со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 показан пример первой калибровки зависимости между высотой катодных отложений и оптимальной длительностью импульса для импульса противоположной полярности.

На фиг.2 показан пример типичной осциллограммы, полученной во время электрохимической обработки.

На фиг.3 показан пример поведения катодного потенциала между импульсами обрабатывающей полярности для различных состояний электродов.

На фиг.4 схематически представлен вариант осуществления устройства электрохимической обработки согласно настоящему изобретению.

На фиг.5 схематически представлен вариант осуществления системы управления согласно настоящему изобретению.

На фиг.6 схематически представлен вариант осуществления компьютерной программы согласно настоящему изобретению.

На фиг.7 схематически представлен вариант осуществления главного окна интерфейса пользователя компьютерной программы согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 показан пример первой калибровки зависимости между высотой h катодных отложений и оптимальной длительностью t импульса для импульса противоположной полярности. На основе результатов эксперимента установлено, что существует однозначная зависимость между высотой и длительностью оптимального импульса противоположной полярности, необходимой для удаления указанных отложений, причем отложения образуются при определенных рабочих параметрах (типе и давлении электролита, амплитуде и длительности импульса обрабатывающей полярности, абсолютной величины зазора и т.п.). Следовательно, путем выполнения калибровки зависимости между высотой и длительностью импульса может быть выбран оптимальный импульс противоположной полярности для удаления катодных отложений во время электрохимического процесса. На фиг.1 измеренные значения 1, 3, 5, 7, 9 указаны стрелками 1', 3', 5', 7', 9', причем вся кривая 2 является результатом интерполяции между измеренными точками. В итоге для высот за пределами измеренных данных зависимость может быть экстраполирована. Путем сохранения этой зависимости в блоке управления электрохимической обработкой может точно выполняться в режиме реального времени очистка катодных отложений. Несомненно, существует возможность сохранения набора таких зависимостей, представляющих различные рабочие условия. Для оценки значения высоты катодных отложений используется катодный потенциал. Абсолютное значение катодного потенциала измеряется в интервале между импульсами обрабатывающей полярности, которые схематично показаны на фиг.2.

На фиг.2 показан пример типичной осциллограммы, полученной во время электрохимической обработки. Поведение импульса обрабатывающей полярности схематично дано при помощи импульса 20, поведение катодного потенциала после завершения импульса 20 дается при помощи ϕ. Можно видеть, что значение катодного потенциала ϕ уменьшается со временем и в некоторой точке достигает предельного значения ϕ_S. Возможно произвести измерение катодного потенциала, зная время, требуемое для достижения катодным потенциалом предельного значения ϕ_S, или выполнить измерение ϕ_S непосредственно перед следующим обрабатывающим импульсом 20'. Поскольку предельное значение катодного потенциала прямо пропорционально абсолютному значению высоты катодных отложений, может быть выведено абсолютное значение высоты катодных отложений.

На фиг.3 показан пример поведения катодного потенциала между импульсами обрабатывающей полярности для различных состояний электродов. На чертеже кривая С показывает поведение катодного потенциала электрода для исходно чистой, необработанной поверхности электрода, кривая В показывает поведение катодного потенциала для поверхности электрода после операции очистки при помощи приложения оптимального импульса противоположной полярности, кривая U показывает поведение катодного потенциала после серии однополярных обрабатывающих импульсов, при которых образуются максимально допустимые катодные отложения, кривая А показывает поведение катодного потенциала в промежуточной ситуации, при которой катодные отложения не превышают максимально допустимых. Как видно по фиг.3, в предельной зоне S катодных потенциалов существует отличие между абсолютным значением катодного потенциала, соответствующего чистой, и, соответственно, очищенной электродной поверхностью. Следовательно, новым значением катодного потенциала, соответствующим нулевой высоте катодных отложений, является ϕ2, а не исходное значение ϕ1. Следовательно, для изменения масштаба зависимости между абсолютной высотой катодных отложений и измеренным текущим значением катодного потенциала в рабочих условиях должно быть принято первое значение.

На фиг.4 схематически представлен вариант осуществления устройства 4 электрохимической обработки проводящей электрический ток заготовки 42 при помощи электрода 43. Устройство 4 включает в себя основание 46 для позиционирования заготовки 42, держатель 47 для позиционирования электрода 43 и привод 48 для перемещения держателя 47 и основания 46 относительно друг друга. Основание 46 и привод 48 установлены на раме (не показана), имеющей жесткую конструкцию с тем, чтобы иметь возможность с высокой точностью установить рабочее расстояние между электродом 43 и заготовкой 42. Конструкция дополнительно включает в себя резервуар 50, заполненный электролитом 45 таким образом, что зазор 44, сформированный как рабочее расстояние между электродом 43 и заготовкой 42, заполняется электролитом 45. В данном случае электролит включает в себя NaNO₃, растворенный в воде. В качестве альтернативы, можно использовать другой электролит, такой как, например, NaCl или сочетание NaNO₃ и кислоты. Электролит 45 прокачивается через зазор 44 при помощи агрегата, не показанного на чертеже. При помощи устройства 4 заготовка 42 может быть обработана при помощи пропускания импульса обрабатывающего напряжения от блока 40 питания через электролит 45 в зазоре 44 через электрод 43 и заготовку 42. Блок 40 питания включает в себя генератор 41 импульсов и управляемый переключатель 49. Когда полярность прикладываемого обрабатывающего напряжения является верной, это приводит к тому, что вещество заготовки 42 удаляется с ее поверхности и растворяется в электролите 45 в районе небольшого расстояния между электродом и заготовкой. Форма таким образом полученной полости определяется формой электрода, расположенного напротив нее. Устройство 4 дополнительно включает в себя второй блок 40' питания, в который встроен источник 41' импульсов напряжения противоположной полярности U2. Второй источник питания дополнительно включает в себя управляемый переключатель 49', предназначенный для работы при помощи блока С управления процессом. В случае, если определяется, что обрабатывающие импульсы U1 должны быть заменены импульсами U2 противоположной полярности, блок С управления процессом альтернативно работает с управляемыми переключателями 49' и 49 для подачи импульса напряжения соответствующей полярности в зазор (44). Также можно использовать источник питания, в котором первый и второй источники питания объединены и составляют один источник питания, который является программируемым средством С управления процессом для подачи чередующихся импульсов напряжения противоположной полярности. Устройство 4 согласно настоящему изобретению дополнительно включает в себя систему С2 управления, реализованную с возможностью управления автоматическим удалением катодных отложений с поверхности электрода. Система С2 управления реализована с возможностью связи со средством С управления процессом, предпочтительно посредством интерфейса RS232. Также система С2 управления реализована с возможностью выполнения измерения и контроля значения катодного потенциала. Система С2 управления обсуждается более подробно со ссылкой на фиг.5.

На фиг.5 схематически представлен вариант осуществления системы управления С2 согласно настоящему изобретению. Система управления включает в себя средство 51 зондирования, реализованное с возможностью выполнения измерения значения катодного потенциала, например, посредством цифрового осциллографа (не показан). Система С2 управления дополнительно включает в себя средство 53 калибровки, реализованное с возможностью выполнения цифровой калибровки высоты катодных отложений на основе измерения катодного потенциала. Для выполнения такой калибровки средство калибровки обращается к таблице (не показана), хранящейся в запоминающем устройстве 55, в которой расположены абсолютные значения высоты катодных отложений напротив значений катодного потенциала для исходно неочищенной поверхности электрода. До первой операции очистки эта таблица используется для оценки значения высоты. После выполнения, по меньшей мере, одной операции очистки связь между высотой и катодным потенциалом меняется, как было объяснено со ссылкой на фиг.3. Поэтому средство 53 калибровки реализовано с возможностью выполнения повторной калибровки указанной связи на основе измерения катодного потенциала после очистки поверхности электрода оптимальным импульсом. Результаты повторной калибровки сохраняются в запоминающем устройстве 55 и записываются в скорректированной таблице (не показана), к которой в дальнейшем производится обращение для определения оптимальной длительности импульса для импульсов противоположной полярности во время обработки. Система С2 управления дополнительно включает в себя средство 57 контроля, реализованное с возможностью контроля текущего значения катодного потенциала. Средство 57 контроля может быть реализовано с возможностью сохранения текущего значения катодного потенциала в журнале. К журналу может обращаться логический блок 59, выполненный с возможностью сравнения текущего значения катодного потенциала с заранее заданным значением катодного потенциала, и послать сигнал А запуска средству управления процессом (не показано) для запуска приложения оптимального импульса противоположной полярности в случае, если текущее значение катодного потенциала больше, чем заданное значение катодного потенциала. Параметры оптимального противоположного импульса выдаются запоминающим устройством 55 для текущей высоты катодных отложений, которые вычисляются средством 53 калибровки на основе скорректированной таблицы.

На фиг.6 схематически представлен вариант осуществления компьютерной программы согласно настоящему изобретению. Компьютерная программа 60 включает в себя интерфейс 61 для средства управления процессом (не показано) для запуска обработки заготовки при помощи приложения однополярного импульса прямой полярности. Интерфейс 62 реализован с возможностью управления измерением рабочего параметра, например катодного потенциала. Для выполнения такого управления интерфейс 62 может быть реализован с возможностью связи с цифровым осциллографом, реализованным с возможностью выполнения указанного измерения. Затем измеренные данные подаются в блок 63 кондиционирования, реализованный с возможностью проверки, не превышает ли рабочий параметр заданного значения. Например, блок 63 кондиционирования может быть реализован с возможностью контроля времени обработки, текущего значения катодного потенциала или любого другого подходящего для этой цели параметра. В случае если блок 63 кондиционирования обнаружит, что такие состояния являются верными, средством зондирования через интерфейс 64 измеряется рабочий параметр, например катодный потенциал. За этой операцией следует приложение импульсов противоположной полярности, запущенных блоком 65 запуска. Параметры оптимальных импульсов противоположной полярности извлекаются из исходной таблицы 68, полученной согласно калибровке по фиг.1, причем указанная таблица 68 сохраняется в запоминающем устройстве 66. Затем измерение значения катодного потенциала, соответствующего очищенной поверхности электрода, запускается интерфейсом 67, и соответствующее значение сохраняется в качестве нового значения для нулевой высоты катодных отложений в скорректированной калибровочной таблице 69 в запоминающем устройстве 66. Затем приложение обрабатывающего импульса инициируется на этапе 61'. Интерфейс 62' управляет измерением и контролем текущего значения катодного потенциала в рабочих условиях. Контроль выполняется, например, при помощи блока кондиционирования 63', в котором текущее значение катодного потенциала сравнивается с заданным значением, соответствующим максимально допустимой высоте катодных отложений. В случае если заданное значение не достигнуто, запускается приложение обрабатывающих импульсов, в противном случае приложение оптимального противоположного импульса запускается при помощи блока 65' запуска, причем длительность оптимального импульса берется из скорректированной таблицы 69, сохраненной в запоминающем устройстве 66. После операции очистки программа возвращается к этапу 61'.

На фиг. 7 схематически представлен вариант осуществления главного окна интерфейса компьютерной программы согласно настоящему изобретению. Главное окно 70 включает в себя область 71, реализованную с возможностью выполнения цифрового сопряжения с цифровым осциллографом, реализованным с возможностью наблюдения за поведением кривой катодного потенциала ϕ в интервалах между обрабатывающими импульсами. В определенный заранее выбранный момент 72, предпочтительно непосредственно перед приложением следующего обрабатывающего импульса, цифровым осциллографом измеряется текущее значение катодного потенциала, и для удобства пользователя может быть выдано в текстовом окне Т. Главное окно 70 включает в себя окно 73 управления, в котором выдается значимая информация процесса управления. Такая информация получается при помощи средства сопряжения с системой обмена данными (не показано) средства управления процессом (не показано). Например, в подчиненном окне 74 может быть указан режим операции (пауза, обработка, очистка). Подчиненное окно 75 может быть реализовано с возможностью представления текущих значений рабочих параметров, таких как текущее значение катодного потенциала, максимально допустимое значение катодного потенциала и других значимых данных. Главное окно 70 может быть сконфигурировано таким образом, чтобы дополнительно включать в себя графический интерфейс 77, реализованный с возможностью представления в графическом виде текущего значения высоты h катодных отложений и интервалов ВР, при которых прикладываются оптимальные импульсы противоположной полярности. В таком виде пользователь имеет верную информацию о параметрах и состояниях текущего электрохимического процесса.

Изобретение относится к электрохимической обработке, при которой удаление катодных отложений выполняется с высокой точностью и полностью автоматизированным способом при помощи приложения оптимальных импульсов соответствующей полярности. Способ включает в себя установление оптимальной длительности импульса для импульсов противоположной полярности для удаления катодных отложений с поверхности электрода во время электрохимической обработки, причем указанная оптимальная длительность импульса определяется из первой калибровки, выполняемой перед обработкой заготовки, и из второй калибровки, выполняемой во время обработки заготовки, выполнение управления обработкой заготовки посредством контроля текущего значения рабочего параметра и сравнения указанного текущего значения рабочего параметра с заданным значением рабочего параметра, приложение импульса противоположной полярности оптимальной длительности импульса в случае, если текущее значение рабочего параметра больше, чем заданное значение рабочего параметра. Устройство работает в режиме очистки электрода, управляется системой управления, реализованной с возможностью удаления катодных отложений с поверхности электрода в реальном режиме времени. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ определения оптимального режима удаления катодных отложений с электрода во время электрохимической обработки проводящей электрический ток заготовки в электролите при помощи приложения биполярных электрических импульсов между заготовкой и электродом, причем один или несколько импульсов напряжения однополярной обрабатывающей полярности чередуют с импульсами напряжения противоположной полярности, в то время, как между заготовкой и электродом поддерживают зазор, заполненный электролитом, отличающийся тем, что для оптимального режима удаления катодных отложений с электрода выбирают оптимальную длительность импульсов противоположной полярности, которую определяют из первой калибровки, выполняемой перед обработкой заготовки, и из второй калибровки, выполняемой во время обработки заготовки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая калибровка включает в себя определение зависимости между переменной, имеющей область значений, соответствующую области значений высот катодных отложений, образованных на исходно чистой металлической поверхности, и областью значений длительностей импульсов подходящих импульсов противоположной полярности, необходимой для удаления указанных отложений с указанной поверхности.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что первая калибровка включает в себя этапы выполнения обработки набора образцов с однополярными обрабатывающими импульсами для получения области значений состояний поверхности, назначения переменных, характеризующих полученные состояния поверхности, приложение импульса противоположной полярности, имеющего длительность импульса к каждому образцу, для удаления полученных состояний поверхности, выполнение калибровки зависимости между переменными и длительностями противоположных импульсов, требуемых для удаления указанных полученных состояний поверхности с образцов.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторая калибровка включает в себя этапы выполнения обработки заготовки путем приложения одного или нескольких импульсов однополярной обрабатывающей полярности до тех пор, пока не будет удовлетворено первое априори определенное условие, причем указанная обработка приводит к первому состоянию поверхности электрода, выполнения измерения первого значения рабочего параметра, соответствующего первому состоянию поверхности электрода,

выполнения приложения импульса противоположной полярности, соответствующего первому состоянию поверхности электрода, причем указанное приложение приводит ко второму состоянию поверхности электрода, причем параметры указанного противоположного импульса определяются из первой калибровки, выполнения измерения второго значения рабочего параметра, соответствующего второму состоянию поверхности электрода, выполнения калибровки переменной на основе первого значения и второго значения рабочего параметра.