圆锥流体动力轴承ECM开槽的自动机器控制间隙.pdf

在本发明的一个方面中，电极与工件之间形成的间隙响应电解液入流的压力而自动调节。提供一种用于对工件进行ECM开槽的设备，该设备包括一受重力或偏压的电极(416)，该电极安装成响应电解液入流而自动调节电极与工件之间的间隙，且保持电流强度恒定不变。双圆锥或单圆锥工件的阴部支承在一框架或台板上，且圆锥开口面向我们标示为Z轴的一轴线。设置一滑动电极组件(416)，并较佳的是沿着与圆锥工件的中心轴线一致的一轴线工作。电极组件包括一支承电极组件的运动件的静止件和包括一受到已知质量块加重或偏压且可沿Z轴运动的电极的一运动件。该电极在将横跨离开工件(428)的一加工间隙(420)对齐的表面上具有一要形成在工件上的凹槽图案；该图案包括导电元件，以可形成在工件与电极之间的所需电流。当电解液以恒定的静压被泵送入或穿过工件与运动电极之间的加工间隙时，运动电极通过朝向或离开工件移动来对该压力作出反应，以形成某一间隙宽度，从而产生所需的凹槽深度和形状。因为电极和运动支承件响应所泵送电解液的恒定静压而移动，所以作用在电极滑动组件(416)上的力就是形成加工间隙的主要控制因素。

1.  一种用于在流体动力轴承中所用的圆锥轴承的表面中电化学蚀刻凹槽的设备，该设备包括：一框架，用于保持圆锥绕一轴线并面向沿着该轴线可动的一可动电极，该电极轴向可动，并具有一个带有要固定在圆锥内表面上的一凹槽图案的表面，
一电解液源，它被以一固定静压下的流量在可动电极的表面与圆锥内表面之间进行泵送，
以及一静止夹具，用以支承电极，使其能以最小的摩擦限制朝向和离开圆锥的内表面移动；还有一力，将电极表面偏压向圆锥的内表面，以使电极穿过其在圆锥内表面与电极表面之间流动的间隙主要由电解液的静压流量和电极朝向圆锥内表面的力偏压来确定。

2.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，静止框架包括一气体静压滑动装置，电极沿着轴线朝向和离开圆锥的内表面移动，所述圆锥主要由一空气轴承支承在静止框架与支承电极的一运动件之间的间隙中。

3.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，电极是一圆锥形电极，并在其外表面上包括一凹槽图案，在圆锥轴承表面上要形成的凹槽由该凹槽图案来限定。

4.  如权利要求1所述的设备，其特征在于，运动件和电极朝向圆锥表面的偏压是由作用在运动件末端上的压力来形成的。

5.  如权利要求4所述的设备，其特征在于，该压力由以在至少包围运动件的末端的一小室所包含的空气压力来形成。

6.  如权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括分别施加在工件和电极上的一电势源，该电势源产生横穿间隙的一固定的电流强度，以使ECM过程进行的速率主要由电极表面与圆锥内表面之间的间隙来决定。

7.  如权利要求3所述的设备，其特征在于，动力滑动装置与静止框架之间的径向间隙约为0.002至0.003毫米。

8.  如权利要求7所述的设备，其特征在于，包括施加在运送滑动装置末端上的一空气压力源，该空气压力源也是支承运动件以径向地穿过静止件移动的空气压力源，该空气压力源从而使气体静压滑动装置自密封，以保持ECM电解液不在静电滑动装置的临界区域中。

9.  如权利要求8所述的设备，其特征在于，运动件与静止件之间间隙中的空气压力足够高，以产生沿相对于运动件沿其移动的轴线的x和y轴的一较大的力-位移比，以使滑动装置的电极表面的工作表面相对要开槽的表面精确对齐。

10.  一种用于在圆锥工件的表面中电化学蚀刻凹槽的设备，该设备包括：
用于在设备中固定地支承工件装置；
用于将电极沿着一轴线且横穿离开工件圆锥表面的一间隙偏压的装置，所述电极承载有要在工件中蚀刻的一凹槽图案；以及用于将电解液供应至该间隙的装置。

11.  如权利要求9所述的设备，其特征在于，用于将电解液供应至间隙的装置与用于偏压电极的装置合作，从而来设定间隙。

12.  如权利要求11所述的设备，其特征在于，用于固定支承工件的装置包括一框架，该框架用于保持工件绕一轴线并面向沿着该轴线可动的一可动电极，该电极轴向可动，并具有一个带有固定在工件内表面上的一凹槽图案的表面。

13.  如权利要求11所述的设备，其特征在于，用于供应电解液的装置包括一电解液源，它被以一固定静压下的流量在可动电极的表面与圆锥内表面之间进行泵送。

14.  如权利要求14所述的设备，其特征在于，用于偏压电极的装置包括一静止夹具，用以支承电极，使其能以最小的摩擦限制朝向和离开圆锥的内表面移动；以及，一压力源，将电极表面偏压向圆锥的内表面，以使电极穿过其在圆锥内表面与电极表面之间流动的间隙主要由电解液的静压流量和电极朝向圆锥内表面的力偏压来确定。

15.  如权利要求14所述的设备，其特征在于，用于固定地支承工件的装置包括一框架，该框架用于保持工件绕一轴线并面向沿着该轴线可动的一可动电极，该电极轴向可动，并具有一个带有要固定在工件内表面上的一凹槽图案的表面。

16.  一种用于在流体动力轴承中所用的圆锥轴承的表面中电化学蚀刻凹槽的方法，包括一框架，用于保持圆锥绕一轴线并面向沿着该轴线可动的一可动电极，该电极轴向可动，并具有一个带有固定在工件内表面上的一凹槽图案的表面，
以固定静压下的流量在可动电极的表面与圆锥内表面之间泵送电解液，
支承电极，使其能以最小的摩擦限制朝向和离开圆锥的内表面移动；并将电极表面偏压向圆锥的内表面，以使电极穿过其在圆锥内表面与电极表面之间流动的间隙主要由电解液的静压流量和电极朝向圆锥内表面的力偏压来确定。

17.  如权利要求16所述的方法，其特征在于，静止框架包括一气体静压滑动装置，该方法包括使电极沿着轴线朝向和离开圆锥的内表面移动，所述圆锥主要由一空气轴承支承在静止框架与支承电极的一运动件之间的间隙中。

18.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，电极是一圆锥形电极，并在其外表面上包括一凹槽图案，该方法包括在圆锥轴承表面上如该凹槽图案所限定地形成凹槽，该方法还包括提供分别施加在工件和电极上的一电势源，该电势源产生横穿间隙的一固定的电流强度，以使ECM过程进行的速率主要由电极表面与圆锥内表面之间的间隙来决定。

19.  如权利要求18所述的方法，其特征在于，包括通过作用在运动件末端上的空气压力来形成朝向圆锥表面的运动件和电极的偏压的步骤。

20.  如权利要求19所述的方法，其特征在于，在运动件与静止件之间间隙中形成的空气压力足够高，以产生沿相对于运动件沿其移动的轴线的x和y轴的一较大的力-位移比，以使滑动装置的电极表面的工作表面相对要开槽的表面精确对齐。

圆锥流体动力轴承ECM开槽的自动机器控制间隙
相关申请的交叉引用
本发明基于于2001年11月8日所提出的美国临时专利申请序列号第60/337,333号，其名称为AUTOMATED MACHINE CONTROL GAP FORCONICAL FLUID DYNAMIC BEARING ECM GROOVING，发明人为Dustin A.Cochran。要求该该临时申请优先权，并且将该临时申请援引于此，以供参考。
技术领域
本发明总的涉及流体动力轴承的领域，更具体地说是涉及在流体动力轴承的圆锥件上蚀刻凹槽。
背景技术
包括磁盘驱动器、光盘驱动器以及光磁驱动器的盘片驱动器被广泛用来存储信息。典型的盘片驱动器具有一个或多个盘片或圆形磁盘片，诸盘片附于一主轴上，并以高速旋转经过在一致动器臂上悬挂在盘片上方的读/写头。主轴由一主轴驱动的电动机旋转。该电动机通常包括其一端具有一止推板的一轴和具有一套筒和一凹进部的一旋转轴毂，带有止推板的轴插入其中所述轴毂中。轴毂上的磁体与定子相互作用，以使轴毂相对轴旋转。
过去，传统的主轴电动机经常在轴毂与轴和止推板之间使用传统的滚珠轴承。不过，这些年来，对更大的存储能力以及更小的盘片驱动器的需求已使读/写头放置得不断靠近盘片。目前，读/写头通常悬挂在盘片上方不到几个百万分之一英寸之处。这样的接近需要盘片基本在一个平面内旋转。即使在盘片转动中的轻微摇晃或跳动也可能会使盘片撞击到读/写头，从而损坏盘片驱动器并导致数据损失。因为使用滚珠轴承是无法现实这样的旋转精度的，所以最新一代的盘片驱动器采用在轴和止推板上设置流体动力轴承来支承轴毂和盘片以进行旋转的主轴电动机。
在流体动力轴承中，诸如气体或液体或空气之类的润滑流体提供盘片驱动器的固定件与转动件之间的轴承表面。形成在固定件或转动件表面上的动态压力生成凹槽形成一局部的高压区域或者一动力缓冲垫，从而使主轴能以很高的精度旋转。典型的润滑剂包括油和铁磁性流体。流体动力轴承与包括一系列点状接触面的滚珠轴承相比，流体动力轴承将轴承表面分布在一更大的连续表面上。这是人们所希望的，因为轴承表面的增加减少了转动件与固定件之间的摇晃或跳动。此外，使用流体动力轴承可以提高抗震性和强度。还有，在接触面区域中使用流体对轴承施加了阻尼作用，从而有助于减小非重复性的跳动。不过，为了能起到作用，必需在高速之下、在形状和深度两方面精确地形成压力生成凹槽。
在Asada的美国专利第5,758,421号(ASADA)中描述了一种通常所知的、用于产生动态压力生成凹槽的方法，该文援引于此，以供参考。ASADA教授了一种通过在工件的表面上加压和滚动一球珠来在其中形成凹槽的凹槽形成方法。球珠的直径通常为约1毫米，且用诸如碳化物之类的一比工件材料硬的材料制成。该方法和所得的流体动力轴承尽管比使用滚珠轴承的主轴电动机有了极大的改进，但仍不能完全令人满意。上述方法的一个问题是，工件中的材料变位会导致沿着凹槽边缘的脊部或毛刺。例如通过抛光或去毛刺来去除这些脊部通常是一耗时、因而成本较高的工艺。此外，为了避免降低产量，必须小心不损坏工件的表面。
上述方法的另一问题是由于近来盘片驱动器趋于更高的转速以缩短存取时间而产生的，该存取时间是从盘片上的特定位置读取或向特定位置写入数据所需的时间。盘片驱动器现在通常以超过每分钟7,000转的速度旋转。这些更高的速度需要轴和轴毂用更硬的材料来制成。而在过去，轴、套筒或轴毂中的一个或多个可以用较软的材料、例如黄铜或铝来制成，现在这些零件通常都必须用更硬的材料制成，例如钢、不锈钢或其合金。这些金属与球珠材料一样硬或者更硬。因此，上述方法就不能用于制作最新一代盘片驱动器的流体动力轴承。
在Martens等人的美国专利第5,878,495号(MARTENS)中描述了另一种用于产生流体动力轴承凹槽的方法。MARTENS教授了一种形成动态压力生成凹槽的方法，该方法使用一种诸如车床之类的设备，它具有一金属去除工具和一夹具，所述夹具沿着要形成凹槽图案的方向逐渐移动工件。金属去除工具通过在工件每次移动时进行一较短的开凿移动来形成凹槽。这种方法尽管比前一种方法有改进，不会产生需要去除地脊部，但是也不能完全令人满意。首先，这种方法与ASADA所教授的方法相似，通常不适用于较硬的材料，较硬的材料除了较难加工之外，还经常是脆性的，并可能会被开凿动作损坏。而且，因为各凹槽或凹槽的一部分必须单独地形成并然后移动工件，所以该过程易于耗费许多时间，并从而使成本较高。此外，这种方法所需的设备自身就比较昂贵，并且去除金属的工件会发生磨损，需要经常更换。
Teshima的美国专利第5,914,832号(TESHIMA)中描述了采用一传统的蚀刻工艺的另一种凹槽产生方法，该文援引于此，以供参考。TESHIMA教授了一种方法，其中，工件在蚀刻前覆层一带图案的抗蚀涂层，以使仅蚀刻工件的暴露部分。尽管这种方法避免了许多前面所述方法的问题、即凹槽周围形成脊部以及不能用硬质材料形成凹槽，但它产生了其它的问题，因而也不能完全令人满意。一个问题是施加抗蚀涂层和使其形成图案是耗时的。如在TESHIMA的方法中，必须要在形成图案和蚀刻之前烧硬抗蚀涂层，这就尤为成问题。另一问题是，必须在蚀刻之后去除该涂层。这通常是件难事，并且如果此事未被正确地完成的话，就可能在工件表面上残留下抗蚀材料，导致轴承失效和盘片驱动器的损坏。这种方法还有一个问题是，工艺的各个步骤需要广泛使用给环境带来威胁、通常有毒的化学物质，包括光刻胶、显影剂、溶剂以及强酸。
因此，需要一种用于在硬金属制成的工件中形成凹槽的设备和方法，以制造适用于盘片驱动器的流体动力轴承。希望的是，该设备和方法能快速和成本较低地形成凹槽。还希望，该设备和方法不需要昂贵的设备或使用要经常更换的去除金属的工具。还进一步希望，该设备和方法在制造过程中不使用可能会污染工件并导致轴承失效和盘片驱动器损坏的抗蚀材料。
作为解决上述问题的办法是，已研制出一种对流体动力轴承中的凹槽进行电化学加工的方法。ECM的较宽描述如下。ECM是一种不适用机械或热能来去除材料金属的工艺。基本上来说，电能与化学药品结合，以形成一反电镀反应。为了实现这种方法，直流电在用作阳极的工件与用作阴极的电极之间通过，所述电极通常带有所要形成的图案，所述电流通过两表面之间的导电电解液。在阳极表面，电流带走电子，并且在表面处的分子结果的金属键断开。这些原子随着作为金属离子的电解液进入溶液，并形成金属氢氧化物。不过，这些工艺需要精确和同时地将凹槽设置在横隔一必须精确地形成的间隙的表面上，因为间隙的设置将决定金属离子被带走的速率和体积。在简单的结构中是难于解决这个问题的。当该结构是圆锥轴承的内表面时，间隙宽度的设置可能会极其困难。与圆锥零件相关的工艺性问题通常使其难于控制圆锥的直径。因此，很难制作出一种带有固定电极的工具，它能对电极间隙保证生产出持续一致的工件。如上所述，距离对凹槽深度的精度是极其重要的。
由于上述原因，就需要制作或形成一种采用可动电极来形成凹槽的工具。采用可动电极产生了另一问题，即，如何设置电极与要在其上形成凹槽的工作表面之间的间隙。在许多情况中，电极/工件间隙本身是“临界孔”。因为间隙的设置将决定金属离子被带走的速率和体积，且若所有其它的参数不变，则从而也确定了所形成的凹槽的形状和深度，所以就进行临界孔流量测量。
在已知的设计中，间隙变化以产生一预定的质量流量，并且机械地调整电极相对工件的位置，以建立间隙。这需要多至三十秒的时间，这将直接转变成制造成本。本发明提供一种对此以及其它问题的解决方法，并提供其它优于现有技术的优点。
本发明提供对这些和其它问题的解决方案，并提供优于现有技术的其它优点。
发明内容
本发明涉及一种用于在用来形成流体动力轴承的圆锥轴承的表面中电化学蚀刻凹槽的方法和设备。
在本发明的一个方面中，电极与工件之间所形成的间隙响应电解液入流的压力而自动调节。
在本发明的另一方面中，所提供的设备包括一受重力或偏压的电极，该电极安装成响应电解液入流而自动调节电极与工件之间的间隙，且保持电流强度恒定不变。
根据本发明的一个实施例，双圆锥或单圆锥工件的阴部支承在一框架或台板上，且圆锥开口面向我们标示为Z轴的一轴线。设置一滑动电极组件，并较佳的是沿着与圆锥工件的支承轴线一致的一轴线工作。电极组件包括一支承电极组件的运动件的静止件和包括一受到已知质量块加重力或偏压且可沿Z轴运动的电极的一运动件。该电极在将横跨离开工件的一加工间隙对齐的表面上具有一要形成在工件上的凹槽图案；该图案包括导电元件，以可形成在工件与电极之间的所需电流。当电解液以恒定的静压被泵送入或穿过工件与运动电极之间的加工间隙时，运动电极通过朝向或离开工件移动来对该压力作出反应，以形成某一间隙宽度，从而产生所需的凹槽深度和形状。因为电极和运动支承件响应所泵送电解液的恒定静压而移动，所以作用在电极滑动组件上的力就是形成加工间隙的控制因素。
由于是以恒定的压力来泵送电解液的，电极将会沿着Z轴到达一平衡部分，且电极图案面向圆锥表面，从而控制机加工间隙。
在一较佳的形式中，电极滑动组件设计为沿着相对圆锥件的运动方向(Z轴)几乎是无摩擦的。该滑动组件还设计成具有十分高的、抵抗沿x和y(水平)轴的位移的力，所以可以在圆锥表面上实现十分精确的凹槽图案设置。
在一较佳的形式中，滑动组件包括一气体静压轴承，该轴承在高压下工作，并且在可动件之间带有十分小的径向游隙(0.002至0.003毫米)。使用这种空气滑动机构的另一优点是它是自密封的，这就使ECM电解液(通常为盐水或类似物质)除了在电解液与工件的间隙之间外，保持在临界区域之外。
当本技术领域的人员结合附图研习了下面对本发明实施例的详细描述之后，本发明的其它特征和优点会变得更加清楚。
图1是一盘片驱动器的分解图，按照本发明来加工的圆锥轴承在该盘片驱动器中尤为有用；
图2是在图1所示盘片驱动器的主轴电动机中所采用的一轴毂的垂直剖视图，示出了可有效地由本发明形成的一种类型的双圆锥轴承；
图3是用来示出本发明过程的垂直剖视图；
图4是可用来实现本发明方法的设备发明的垂直剖视图；以及
图5示出了计算在实行本发明时所用间隙的方法。
图1是一磁盘驱动器的分解立体图，具有由本发明的方法和设备制造的一流体动力轴承的一主轴电动机对这种磁盘驱动器尤为有用。参见图1，一盘片驱动器100通常包括一壳体105，该壳体具有通过一密封件120一密封至一盖子115的基底110。盘片驱动器100设有一主轴130，多个盘片135附接在该主轴上，诸盘片的表面覆层有磁性介质(未示出)，用于磁性存储信息。一主轴电动机(在该图中未示出)将盘片135旋转经过读/写头145，所述读/写头由一悬架臂组件150悬挂在盘片表面140之上。在工作中，主轴电动机使盘片135高速旋转经过读/写头145，同时悬架臂组件150将读/写头移动和定位在若干径向间隔开的磁道(未示出)上方。这使读/写头145能在选定的位置处对磁盘135表面140上的磁性介质读取和写入磁性编码的信息。
图2是由双圆锥和轴颈轴承200支承、以绕一轴(未示出)旋转的一轴觳的垂直剖视图。轴毂201通常如这里所示地与一套筒整体成形，该套筒的内表面形成凹槽，诸凹槽形成支承轴毂以旋转的流体动力轴承。如在本技术中为人们所熟知的，一轴(未示出)插入套筒内，并具有双阳圆锥面，这些双圆锥面在轴承区域的上端和下端处与套筒中的圆锥区域210、212面对。轴还将包括一光滑的中心部分，该中心部分将与开槽区域214、216所形成的轴颈轴承协配。如在本流体动力轴承领域中为人们所熟知的，流体将填充静止轴与套筒开槽内表面之间的间隙。当套筒旋转时，在安装在轴毂内表面上的、与从轴毂基部支承的绕组合作的诸磁体之间的相互作用的推动下，在各开槽区域中产生压力。以这种方式，轴易于支承轴毂以恒定的高速进行旋转。
从图2中可方便地看见在套筒内表面上的压力生成凹槽。在本例子中，它们包括上圆锥的两组凹槽230、232和下圆锥的相应组234、236。这种特殊的设计还采用了两个轴颈轴承240、242，以进一步稳定轴。显然，尤其是针对用于制作这些凹槽的方法、而非这些凹槽自身的设计的本发明，并不局限于这种特殊的开槽设计组合。例如，所述的设备和方法可以用来在单个圆锥、或与单个轴颈轴承协配的单个圆锥、或与一个或多个轴颈轴承协配的双圆锥内制作凹槽。此外，各圆锥轴承可具有一组或多组凹槽。本发明的原理特别是可应用于形成在所用设计的套筒或轴承座部中的任何圆锥轴承设计。本发明所提供的解决方案在形成圆锥轴承方面是方重要的，因为与圆锥形零件相关的工艺性问题常常会使控制圆锥的直径很难控制。
既然如此，制作一种带有固定电极的、且保证一恒定的工件至电极的间隙的工具是极其困难的。如上所述，该间隙距离对凹槽深度的精度是十分重要的。对于流体动力轴承，凹槽精度的重要性在于，流体动力轴承通常包括两个具有并列表面的相对旋转构件，一个层、或薄膜、或流体保持在两者间，以形成形成动力缓冲垫和减摩介质。为了形成动力缓冲垫，至少诸表面之一。(在本例中为轴毂和套筒的内表面)设有凹槽，这些凹槽在接触面区域诱导流体流动，并生成一具备的动力高压区域。诸凹槽由高起的脊面和肋来分隔，并通常具有约0.009至0.015毫米的深度。易于明白的是，形成相对较为紧密地挤紧在表面上的、具有这样的小尺寸的凹槽可能是极其困难的。为此，工件(在本例中为图2所示的轴毂)放置在如图3所示的开槽装置中。在图3中具体示出了采用ECM的、用于形成凹槽的设备。
图4中所示的系统提供一种形成图2所示工件的精确且可重复操作的方法。工件放置在基底404上，它包括一电解液入口401和一支承高压密封区403。工件支靠在高压密封区403上，以使电解液不会流动或漏出。由于下文将述的原因，以恒定的压力供应电解液。可以使用滑动电极组件410来实现ECM过程。本实施例中的滑动电极组件包括一静止部分412和一运动件414，运动件包括一导电电极416，其表面418上有一要形成在工件400、402表面上的图案。通过一质量块或力432将运动件偏压向间隙420和工件的表面428。
可沿着z轴440、朝向和离开加工间隙420移动的运动件，由气体静压滑动装置的静止件支承，以近乎无摩擦地移动。开始时，电极设置成抵靠或者十分靠近工件400的工作表面428。用来产生、建立并保持工件表面与运动件414的导电表面418之间的导电间隙的电解液以已知的方式被泵送至间隙420。该泵送以恒定、已知压力提供电解液。电极和滑动组件414、416通过沿着z轴440向上移动离开工作表面428来对压力作出反应，以建立预定的间隙420。作用在电极滑动组件414顶部上的质量块432有一预先校准的力，以成为相对恒定电极431泵送压力形成加工间隙的控制因素。重要的是需注意，较佳的是在本系统中使用一质量块而不是一弹簧，这是因为弹簧力随着位移的变化而变化。作用在滑动组件416上的恒定质量块的可替换形式对于本技术领域的人员来说是显而易见的，并落入本发明的保护范围之内。
滑动组件416的位置会达到关于横截面的流动面积平衡，因而来控制加工的间隙。如上文所提及的，滑动组件416设计成沿z轴方向440几乎无摩擦，从而，间隙尺寸420较佳地是由电解液对间隙所限定空间的泵送压力、以及朝向间隙偏压滑动组件的质量块或力432来形成的。
参见图3的操作图，该图以示意的形式示出了操作概念。具体地说，图3示出了工件300，它具有用于以后将插入轴和轴承以完成轴承组件的一开口。也示出了运动件310，它被定位成横过离开所要形成的表面314间隙312。气体静压滑动装置的静止件412形成为提供沿运动件的x和y轴的一个大的力位移比，以使滑动装置的工作表面418保持相对于要开槽的表面428和430精确对齐。较佳的是，滑动组件是一在高压(约100磅/平方英寸)下工作的气体静压轴承，且运动件416与静止件412之间的径向游隙十分小(0.002至0.003毫米)。使用空气静止滑动机构410的另一好处是，它将是自密封的，这将保持ECM电解液不会位于电力静态滑动装置(electro static slide)的临界区域中。
操作概念是通过工件的底部供应电解液；电解液的力使电极向上位移，直至实现一平衡；然后加工间隙成为一临界孔(critical orifice)；如果精确地控制P、Q及F，则横截面流动面积将总是相同的，因而将自动形成起加工间隙，而无须调节。
力F较佳的是由来自一空气供应源350并作用在运动件310的末端上的空气压力来形成的。在运动件和静止件之间的间隙360(参见图4)中，该空气压力防止电解液进入间隙，至少部分地形成自密封的作用。
图5用来说明用来计算在某一操作条件下的间隙的回归方程式的结果。该方程式为：
G＝19.18175-0.505(P)+0.322(Q)+0.0049(P²)-0.0009(Q²)-0.0013(P)(Q)σ＝1.15μMR²＝97％
其中，间隙(G)以微米为单位；
压力(P)以磅/平方英寸为到位；
流量(Q)无单位的标度读数；
(Q)可用以下等式转换成真实的流量：
流量(毫升/分钟)＝3.84(Q)-31.9
试验表明，该等式可以约97％的精度预计出间隙、并因而是凹槽精度。