專利名稱：用來制造構件的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明總的涉及用來加工合成物的方法和系統，更具體地說是涉及用電侵蝕法加工合成物的方法和系統。
背景技術：
術語“合成材料”(也稱作“合成物”)一般是指由兩種或更多不同材料的機械混合物制成的材料。在多個情況下，合成物由具有互補性能的多種材料制成，例如在那里脆性、高強度材料被封裝在易延展材料內，從而給總的合成物對于多種實際應用場合而言足夠的韌性。合成物材料的實例例如包括多種金屬基體合成物，在那里易延展金屬用高強度纖維或細粒物相進行強化；混凝土，在那里填充料用水泥粘結在一起；以及玻璃纖維，在那里聚合物材料用玻璃纖維進行強化。
制造多種包括合成物(尤其是包括大量脆性材料細粒的那些合成物)的構件出現明顯的技術難題。該脆性材料由于在加工期間的碎屑而出現問題，于是例如經常必需使用緩慢精確的處理如研磨水噴射切割和細鉆石磨削來達到所需尺寸和表面磨光公差。
在多種應用場合會造成該緩慢處理問題，在所述應用場合合成物構件用單獨加工第一脆性材料“塊”到一定形狀的方法進行制造，然后組裝所述塊成為符合需要的輪廓，并且最終借助于使用第二材料將塊粘結在一起而形成合成構件。這是一項普通的技術，它用于例如制造醫學圖像應用場合的大磁體。在這樣過程中，可磁化材料，通常為脆性的稀土可磁化材料，用水噴射切割設備切割成幾個特殊形狀的塊，然后將所述塊組裝并用環氧樹脂粘結在一起，從而形成可磁化合成材料構件。該水噴射過程必需緩慢進行以便避免碎屑和破碎該可磁化材料。此外，組裝該塊需要對每個塊麻煩地進行編號，從而增加最終合成物形狀出錯的概率。這還引入最終合成物形狀的不規則性，這在需要精確形狀或具有緊湊公差的合成零件情況下是不符需要的。一些方法，例如在通常指定的美國專利No.6,518,867中披露的方法允許組裝和粘結可磁化材料，也就是說在切割成形之前形成該合成物。盡管這顯著地減少處理時間，但切割仍用相對緩慢的處理例如水噴射來進行。
因此，下述情況是有利的提供制造構件(特別是包括具有易碎脆性材料的合成材料的構件)的較快方法，從而增加生產率和復雜產品的產量。
發明內容
本發明滿足這些和其它需要的方法為提供一種用來制造構件的方法，該方法包括提供至少一工件；提供電侵蝕設備；以及借助于在該工件上操作該電侵蝕設備，去除該工件的至少一部分。
本發明的一個方面屬于一種用來制造磁體的方法。該方法包括提供至少一工件，該工件包括釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料之一。該方法進一步包括提供電侵蝕設備，以及借助于在該工件上操作該電侵蝕設備，去除該工件的一部分。
本發明的另一方面屬于一種用來制造磁體組件的方法。該方法包括提供至少一工件，該至少一工件包括釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料之一。提供電侵蝕設備，它借助于在該工件上操作該電侵蝕設備而去除該至少一工件的一部分，從而形成磁體塊。然后組裝該磁體塊從而形成磁體組件。
本發明的又一方面屬于一種用來制造合成磁體的方法，在其中提供包括合成材料的工件。該合成材料包括環氧樹脂以及包括至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料的可磁化材料。提供包括電極工具的電侵蝕設備，其中該電極工具包括研磨材料，并且借助于在該工件上操作該電侵蝕設備而去除該工件的至少一部分。該工件的至少一部分借助該電極工具在該工件上的研磨作用來去除。
圖1是電侵蝕設備兩種狀態的前視示意圖。
圖2是電侵蝕設備的前視示意圖。
圖3是圖2電侵蝕設備的側視示意圖。
圖4是合成物的透視圖。
部件列表電侵蝕設備10、工作表面12、電弧14、電解質16、工件的一部分18、工件20、工具構件22、工件不導電部分24、工件導電部分26、電極工具30、合成可磁化材料工件40、已加工合成磁體的第一部分42、已加工合成磁鐵的第二部分44、可磁化材料46、合成樹脂48。
具體實施例方式
根據披露實施例，用來制造構件的方法包括提供一個(意為至少一)工件。該工件可為該構件本身或其局部。包括電極工具的電侵蝕設備被提供并在該工件上進行操作，從而用在工件上操作該電侵蝕設備的方法去除該工件的一部分。
美國專利申請序列號No.10/248,214披露電侵蝕設備實例。通常，電侵蝕利用可選定形狀例如圓筒形的旋轉運動，或者利用相似地成型的電極，該電極圍繞縱向軸線逐漸變細并具有成型頂部以便從工件上除去材料。該工具-電極在此之后被稱作“電極工具”，它連接在動力供應器的負極上，借此將該電極工具配置成陰極，在此同時工件連接在正極上，借此將該工件配置成陽極。工件20被包括在電侵蝕設備10中。簡單地說，根據電侵蝕過程的物理學，當陰極工具接近陽極工件表面到達例如在大約10微米范圍內的微小接近間隙時，在電壓下作用產生穿過陰極工具和陽極工件之間間隙的放電或者說電火花。該間隙構成加工區域，并且通常裝滿降低至低導電率的液體電解質媒介物，并且該間隙允許電解液流動，于是該電解液除了提供用于電侵蝕放電或者說火花的適當媒介物之外，還從該間隙去除浸蝕成的顆粒。
圖1描述根據一個實施例的電侵蝕設備，它包括通常配置為陰極的電極工具30。電極工具30包括工作表面12，它與陽極工件20一起產生電弧14。工作表面12應被理解為工具30的朝向工件20以便創建電弧14的引導邊緣。術語“電弧”通常指的是在電極30和工件20間確立的電流，而且這種電流包括在陰極電極和陽極工件之間的電離柱狀物、放電柱狀物或者說電火花，它們通常懸浮在電解液16內，或者說電解液16被提供在工具30和工件20之間。電解液16可以是適當的化學溶液例如低導電率自來水，或者電解液例如硝酸鈉、亞硝酸鈉、氯化鈉的含水溶液或者同類物，它提供弱導電媒介物，并除去工件18的部分例如浸蝕成的工件顆粒18。應該懂得，為了制造構件，可配置與此處所討論電侵蝕設備類似的多個這種等價電侵蝕設備，例如上文提及的申請序列號10/248,214內討論的電侵蝕設備。
圖2描述電侵蝕設備10的另一實施例。工具30包括至少一具有鋸齒形和/或研磨工作表面12的工具構件22。該工作表面12是工具引導邊緣，它導致用工作表面12和工件20間的電壓產生的電弧來加工該工件20，而電解液對去除浸蝕成的工件顆粒18起作用。根據圖3描述的該加工方法實施例，工具30做成一定形狀以便借助工作表面12在工件20上造成的研磨作用除去工件內的不導電顆粒。根據一些專門實施例，工具構件22做成一定形狀以便造成實質為鋸齒形和/或研磨的工作表面12在工件20上的研磨作用，從而除去至少是不導電部分24的工件顆粒18。更具體地說，工作表面12對于確立電弧14來說是導電的，而且工作表面12還是鋸齒形和/或研磨的，從而通過研磨作用從工件上除去顆粒。工具30和工具構件22的工作表面12可包括至少一種銅、鐵、鎳、鉬、鎢，以及包含工具鋼或上述至少一種的組合物的多種合金。如同已討論的那樣，工具30具有鋸齒形和/或研磨工作表面，因而可附加地包括研磨材料，例如鉆石材料或陶瓷材料，如碳化物或氮化物之類。在此應該懂得，圖1至3的電侵蝕設備只作描述之用，不打算作為限制性結構。該設備的其它多種結構可能與附圖所描述結構不同。例如，此處用舉例的方法討論的實施例之一描述工具30的研磨作用使用分離的工具構件22。然而應該懂得，該工具的其它多種實施例也是可能的，而且熟悉本技術的人員會根據應用場合的不同而形成多個這樣的結構，因而這樣的結構被包括在所披露實施例的范圍之中。
根據一個實施例，為制造提供的工件20包括可磁化材料。在專門實施例中，該可磁化材料包括釤-鈷(Sm-Co)、稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料或它們的組合物。具有電極工具30的電侵蝕設備10去除該工件的至少一部分。此處所用的術語“可磁化材料”通常被理解為永磁材料、軟性可磁化材料以及它們的組合物，其中永磁材料包括例釤-鈷(Sm-Co)和例如為釹-鐵-硼(Nd-Fe-B)的稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料之類；軟性可磁化材料例如為鐵酸鹽鋼、鎳-鐵合金、鐵-鈷合金，而它們的組合物尤其是例如Alnico(鋁、鎳和鈷的合金)。還應懂得，這一描述只是想要表示出可磁化材料的一般種類，而不是要限制為此處所描述的專門材料。
根據該制造方法的一個實施例，提供至少一工件包括提供工件。所述工件組裝成合成材料，該合成材料的至少一部分通過在該合成材料上操作電侵蝕設備去除。在專門實施例中，所述工件的組裝包括使用結合材料粘結工件。結合材料可包括合成樹脂和硅，而且根據一個實施例，該合成樹脂包括環氮樹脂。在某些實施例中，所述工件包括可磁化材料，它可包括稀土元素尤其是例如釹、釤。在專門實施例中，該可磁化材料包括釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料之一。
根據另一實施例，工件是合成材料。在專門實施例中，該合成材料包括多種不導電材料、陶瓷、玻璃纖維或者它們的組合物但不受其限制，其中不導電材料例如為硅；而陶瓷例如為氧化物、硼化物、硅化物、鋁化物、氫化物、碳化物、氮化物、鐵酸鹽、碳-氧-鎳化物、硼-硅化物、硼-碳化物或它們的組合物。還有，該合成材料可包括合成樹脂例如環氧樹脂以便粘結不同材料。
通常，將導電材料理解為具有大約0.01西門子/cm以上的導電率，而將導電率低得多例如大約0.0001西門子/cm以下的材料一般理解為不導電材料。通常，用電侵蝕法制造不導電材料會出現不少難題，這是因為電弧物質用于不導電材料特別困難。通常，這種不導電材料場合可能熄滅在工件和工具之間建立的電弧，從而可能不知不覺地終止該電侵蝕過程。應該懂得，此處披露的實施例借助于使用工具30的研磨作用克服了去除不導電材料的解題，所述工具30具有鋸齒形和/或研磨的工件表面12以便去除工件20的不導電部分。
根據其它專門實施例，該合成材料包括多種金屬間材料例如鈦-鋁化物并且尤其是鉬-二硅化物。金屬間材料與金屬合金不同，因為多種金屬間材料的構成是化學結合，而在合金中多種構成元素實質上是物理混合。在另一實施例中，該合成材料包括金屬和/或金屬合金。所述金屬的實例包括鎳、鐵、銅、鋁、鈷、鈮、鉭、鉬、鉻、鋅、錫、鋯、鈦，但不受此限制，而合金包括上述金屬的任何一種。根據另一實施例，該合成材料還包括印刷電路板。該印刷電路板具有不導電的襯底層，在該襯底層上形成通常由金屬制成的導電線路。例如為電路芯片的電子器件安裝在該印刷電路板上并通過例如為軟焊接合點的金屬觸點與該印刷電路板導電聯系。
根據體現此處所披露多種方法之一的專門實例，磁體借助于提供工件進行制造，所述工件包括釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料之一，或它們的組合物。電侵蝕設備10在工件20上作業，并去除該工件的至少一部分。這樣獲得的制成磁體可用來提供醫學成象設備用磁體構件，也可用于其它多種應用場合。
根據另一實施例，磁體組件借助于提供一個或工件以及電侵蝕設備進行制造，所述工件包括至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料。電侵蝕設備10在工件20上作業，并去除該工件的至少一部分，從而形成若干磁體塊。然后組裝磁體塊從而形成磁體組件。
根據合成磁體制造實例，提供包括合成材料的工件。參見圖4，該合成材料包括可磁化材料46和合成樹脂48，所述可磁化材料46具有至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料，而所述合成樹脂48例如為環氧樹脂，它們被組裝在一起從而形成合成磁體，即合成可磁化材料工件40。然后，具有電極工具30的電侵蝕設備10在該合成材料工件上借助于該電極工具在該合成可磁化材料工件上的研磨作用進行作業，從而去除至少一部分工件。該電極工具可包括例如為鉆石材料或陶瓷材料的研磨材料，以便提供研磨作用。根據另一些實施例，該研磨作用由具有鋸齒工作表面的電極工具提供，所述鋸齒工作表面至少用銅、鐵、鎳、鉬、鎢之一以及包括至少一種上述金屬的合金在該電極工具上做成一定形狀。根據電侵蝕設備10在該合成可磁化材料工件40上的加工動作，可獲得被加工合成磁體的至少兩個部分42、44。上文所討論的方法先進地消除可磁化材料的預先計劃切割需要。還能消除為了組裝用途而粘結已加工工件時產生的錯誤。
本發明的專門實施例已用舉例的方法在附圖中顯示并已在此詳細介紹，在此同時本發明可容許各種各樣的變形和替代形式。然而，應該理解，本發明不打算局限于所披露的多種特殊形式。相反，本發明覆蓋落入由下述所述權利要求確定的本發明精神和范圍內的所有變形物、等價物和替代物。
權利要求
1.一種用來制造構件的方法，所述方法包括提供至少一工件(20)；提供包括電極工具(30)的電侵蝕設備(10)；以及借助于在至少一工件(20)上操作電侵蝕設備(10)，去除至少一工件(20)的至少一部分(18)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，工件(20)包括可磁化材料(46)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，可磁化材料(46)包括至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一工件(20)包括提供多個工件(20)，以及組裝多個工件(20)從而形成合成材料；而且其中，去除至少一工件(20)的至少一部分(18)包括借助于在合成工件(20)上操作電侵蝕設備(10)，去除合成材料的至少一部分。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，組裝包括用結合材料把工件(20)粘結在一起。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，工件(20)包括可磁化材料(46)。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，工件(20)包括合成材料。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，合成材料包括不導電材料。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，不導電材料包括至少一種硅、合成樹脂、陶瓷、玻璃纖維以及包括至少一種所述材料的組合物。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，合成材料包括至少一種金屬。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，去除包括借助于電極工具(30)在工件(20)上的研磨作用去除合成材料的至少一部分。
12.一種用來制造磁體的方法，所述方法包括提供至少一工件(20)，其中工件(20)包括至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料；提供電侵蝕設備(10)；以及借助于在工件(20)上操作電侵蝕設備(10)，去除工件(20)的至少一部分(18)。
13.一種用來制造磁體組件的方法，所述方法包括提供至少一工件(20)，其中至少一工件(20)包括至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料；提供電侵蝕設備(10)；以及借助于在至少一工件(20)上操作電侵蝕設備(10)，去除至少一工件(20)的至少一部分(18)，從而形成多個磁體塊；以及組裝多個磁體塊從而形成磁體組件。
14.一種用來制造合成磁體的方法，所述方法包括提供至少一包括合成材料的工件(20)，其中合成材料包括可磁化材料(46)，可磁化材料包括至少一種釤-鈷(Sm-Co)和稀土鐵-硼(RE-Fe-B)材料，以及環氧樹脂；提供包括電極工具(30)的電侵蝕設備(10)，其中電極工具(30)包括研磨材料；以及借助于在工件(20)上操作電侵蝕設備(10)，去除工件(20)的至少一部分(18)，其中去除工件(20)的至少一部分(18)包括借助于電極工具(30)在工件(20)上的研磨作用去除合成材料的至少一部分。
全文摘要
一種用來制造構件的方法包括提供至少一工件(20)以及包括電極工具(30)的電侵蝕設備。該電侵蝕設備(10)在至少一工件(20)上操作，以便去除工件(20)的一部分。一種用來制造合成磁體的方法包括提供包括合成材料的工件(20)，其中該合成材料包括可磁化材料(46)，以及環氧樹脂。包括具有研磨材料的電極工具(30)的電侵蝕設備(10)借助于該電極工具在工件(20)上的研磨作用去除工件(20)的一部分。
文檔編號B23H7/00GK1706580SQ20051007656
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月9日 優先權日2004年6月9日
發明者J·C·石, J·S·馬特, B·韋 申請人:通用電氣公司