EP4003630A2 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von bauteilen durch elektrochemisches abtragen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von bauteilen durch elektrochemisches abtragen

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Publication number
EP4003630A2
EP4003630A2 EP20750571.0A EP20750571A EP4003630A2 EP 4003630 A2 EP4003630 A2 EP 4003630A2 EP 20750571 A EP20750571 A EP 20750571A EP 4003630 A2 EP4003630 A2 EP 4003630A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
electrodes
electrolyte
processing
processing station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20750571.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nicole Feiling
Markus Zeis
Roland Huttner
Christian Doll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP4003630A2 publication Critical patent/EP4003630A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/10—Supply or regeneration of working media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H2200/00—Specific machining processes or workpieces

Definitions

  • the invention relates to a method for processing a component, in particular a flat component, by electrochemical removal, the component in particular having residual stresses resulting from previous production steps, and a device for processing components by means of electrochemical removal.
  • a method for processing a component, in particular a flat component, by electrochemical removal, the component having, in particular, residual stresses resulting from previous production steps.
  • the procedure consists of the following steps:
  • CONFIRMATION COPY b) providing at least two tools in the form of electrodes; c) providing an electrolyte between the component and the at least two
  • the electrochemical removal take place in parallel and spatially spaced apart from one another by the at least two electrodes arranged distributed on the component, whose respective trajectory runs at least in sections parallel to or at an angle to an axis of the component arranged in the direction of a short extension of the component .
  • planar components which are particularly flat and in which, in the context of machining that removes material in particular, an asymmetrical distortion of the component due to pre-existing internal stresses often occurs.
  • planar components usually have two directions with a large extent and one direction with a short extent compared to the other two directions, based on three spatial directions each arranged perpendicular to one another.
  • the short extension is less than 50% and in particular less than 30% of a long extension.
  • the proposed method can be designed both as an ECM (Electro Chemical Machining) method and as a PECM (Precise Electro Chemical Machining) method.
  • ECM Electro Chemical Machining
  • PECM Pulsating working electrodes are used, whereby the gap dimensions can be reduced to about 10 pm. The removal of the component and the rinsing of the gap with fresh electrolyte are carried out one after the other
  • the electrochemical ablation takes place in parallel and spatially spaced apart from one another by at least two electrodes, in particular evenly distributed on the component, whose respective movement path is at least partially parallel or at an angle to one in the direction of a short one
  • the residual stresses acting in the component are also compensated or at least reduced in parallel and in particular evenly distributed over the component, with a compensation or solution movement resulting therefrom also parallel in time and in particular evenly over the component is distributed.
  • the proposed method for electrochemical removal it is also possible in the proposed method for electrochemical removal to take place in parallel and spatially spaced apart by more than two, in particular three, four, five, six, seven, eight or more electrodes distributed on the component. In the same way, it is possible that an electrode, for example with a large number of over the component
  • processing contours such as a toothing or the like, also has the counter contour of two, three, four or more such processing contours.
  • simultaneous machining on a component by means of several electrodes also enables a more economical manufacturing method.
  • the movement path of the electrodes runs at least in sections parallel to or at an angle to an axis of the component arranged in the direction of a short extension of the component, a constantly decreasing portion of the circumferential surface in which tangential stresses run remains when machining on the circumference of the Component literally intact until the end of machining. Due to the associated higher Dimensional stability, greater machining accuracies can be achieved than with progressive machining in a direction arranged essentially perpendicular to the short extension of the component. In connection with the proposed distribution of the
  • At least one further processing step is carried out by electrochemical removal, temporally parallel and spatially separated from one another by at least two electrodes, in particular evenly distributed around the circumference of the component, whose respective trajectory is parallel or at an angle to one in the direction of a short extension of the component arranged axis of the component runs.
  • a further processing step can be carried out analogously to a previous processing step, in particular positioned differently on the component.
  • a large number of processing operations can be carried out on the component one after the other, in which the internal stresses acting in the component are compensated or reduced in parallel and in particular uniformly on the component so that, for example, a stress equalization of component areas does not result in a distortion of the component.
  • the component is designed to be essentially rotationally symmetrical and the movement paths of the at least two electrodes run in a cylindrical jacket surface arranged coaxially to the component. In this way, for example, axially or inclined aligned on the circumferential surface
  • Machining contours such as straight or helical toothing, or, in cooperation with an active axis of the workpiece holder, machining contours running spirally around the circumference of the component can also be produced.
  • Electrode Essentially intact until the end of the edit. So is parallel to the lowering of a Electrode reduces the tangential component of the residual stresses in the machining area in the component, which means that high machining accuracy can be achieved.
  • the component is essentially rotationally symmetrical and the movement paths of the at least two electrodes run in a hollow cylinder arranged coaxially to the component.
  • machining contours that are inclined radially to the circumferential surface can also be provided, for example.
  • interaction with an active axis of the workpiece holder is of course possible, for example in order to arrange three-dimensional free-form surfaces on a component.
  • the electrolyte is guided integrally through the at least one electrode or, in a countercurrent process, through a pressure chamber arranged between the component and the electrode.
  • Electrolytes to the processing site are made dependent on the geometric properties and the accessibility of the pressure chamber. Reliable rinsing of the pressure chamber and thus reliable removal of material residues therefrom are required in order to achieve a high processing quality.
  • a device for processing components by means of electrochemical removal has:
  • a processing station in which a component to be processed can be firmly received; at least two tools in the form of electrodes, which are in particular evenly distributed on the component and opposite one in the processing station
  • a fresh electrolyte supply device for providing and supplying a fresh electrolyte between the component and the at least two electrodes during the machining process
  • a waste electrolyte disposal device for discharging and storing a
  • Old electrolytes from the component or from the at least two electrodes during and after the machining process a power supply device with control device for applying a positive voltage to the component and for applying a negative voltage to the at least two electrodes;
  • Handling device is accessible.
  • the fresh electrolyte supply device is arranged on a first side and the old electrolyte disposal device on a second side adjacent to the processing station and at least one access to the processing station is arranged between the fresh electrolyte supply device and the old electrolyte disposal device.
  • the device is also particularly suitable for performing the foregoing
  • a component to be processed can be firmly received in a processing station of the device.
  • the processing station of the device For example, the
  • Processing station designed so that flat components can be picked up there in a horizontal orientation in which the at least one shorter extension of the component is arranged vertically.
  • the at least two tools in the form of electrodes, which are in particular arranged evenly distributed on the component, are opposite to those in the processing station
  • the tools have, in particular, essentially vertically aligned drive devices which have a compact design
  • Processing station recorded component is moved relative to the tools.
  • machine tool designs are also possible in which the processing station has at least one active axis, in particular an axis of rotation.
  • the device has at least two, in particular evenly distributed on the component
  • arranged tools in the form of electrodes which compared to one in the Processing station recorded component are movable. It is also possible to provide machining in which more than two tools distributed on the component are used, in particular three, four, five, six, seven, eight or more, so that the device has drive devices for such a number of electrodes can. This enables simultaneous processing at several positions of a component due to several electrodes and thus a more economical manufacturing process.
  • the device also has a fresh electrolyte supply device for providing and supplying a fresh electrolyte, which is supplied during the machining process, in particular into the pressure chamber between the component and the at least two electrodes, on the one hand to transmit the voltage between the cathode (tool) and anode (component) and on the other hand, to remove residues of the machining process from the pressure chamber.
  • a fresh electrolyte supply device for providing and supplying a fresh electrolyte, which is supplied during the machining process, in particular into the pressure chamber between the component and the at least two electrodes, on the one hand to transmit the voltage between the cathode (tool) and anode (component) and on the other hand, to remove residues of the machining process from the pressure chamber.
  • a fresh electrolyte supply device for providing and supplying a fresh electrolyte, which is supplied during the machining process, in particular into the pressure chamber between the component and the at least two electrodes, on the one hand to transmit the voltage between the cath
  • the device has electrodes during and after the machining process
  • a power supply device with a control device for applying a positive voltage to the component and for applying a negative voltage to the at least two electrodes is provided on the device. It is provided that the permissible
  • Current load on the component can be determined by selecting the parameters and / or the number of electrodes in engagement, so that disturbances can be assigned precisely to the electrode causing it.
  • the device has at least one access to the processing station, through which the component and / or the processing station is accessible to operating personnel and / or at least one handling device.
  • the fresh electrolyte supply device On a first side and the old electrolyte disposal device on a second side, likewise adjacent to the processing station, the Fresh electrolyte supply device is arranged in particular spatially spaced from the old electrolyte disposal device.
  • the first side with the fresh electrolyte supply device is in particular with respect to the processing station
  • Waste electrolyte disposal device take place, whereby the supply and maintenance of the two devices is simplified.
  • At least one access to the processing station is arranged between the fresh electrolyte supply device and the old electrolyte disposal device. Since the
  • Electrolyte supply devices have a relatively large space requirement due to the required amount of electrolyte and the devices associated with their storage and management and the processing station should be as easily accessible as possible, at least one access to the processing station of the device between the two is proposed
  • the device for processing components by means of electrochemical removal is suitable for carrying out the method described above for processing a component.
  • the features of the method mentioned in the preceding description can therefore be implemented with at least one embodiment or devices of the proposed device.
  • the respective movement path of the electrodes which are movable with respect to the component accommodated in the processing station, runs at least in sections parallel to or at an angle to the vertical.
  • Such drives or guide devices for guiding movements of electrodes that are essentially vertical or at an angle to the vertical have a small horizontal extent.
  • the processing station has an active axis of rotation. With the aid of an active axis of rotation of the processing station, a large number of processing geometries can be implemented on the component, in particular in cooperation with at least one electrode guided on a movement path opposite the component.
  • the device has two accesses arranged opposite one another at the processing station, which are each arranged between the fresh electrolyte supply device and the old electrolyte disposal device. Two oppositely arranged accesses to the processing station allow a good
  • a device with two oppositely arranged accesses to the processing station enables good access from two sides to the
  • elements of the power supply device are arranged adjacent to the fresh electrolyte supply device and / or adjacent to the old electrolyte disposal device that the at least one access to the processing station between the fresh electrolyte supply device and the old electrolyte disposal device remains free.
  • the at least one access to the processing station extends essentially over the width of the
  • Processing station Such a design further improves good access to the processing station, in particular to the component and the tools received there.
  • the device for processing components is in each case between adjacent to the fresh electrolyte supply device and / or adjacent to Waste electrolyte disposal device arranged elements of the power supply device an access to the fresh electrolyte supply device and / or arranged to the old electrolyte disposal device.
  • This embodiment enables a further compact construction of the device in that the power supply devices are arranged in such a way that the access to the electrolyte supply devices is not restricted by them.
  • FIG. 1a shows a schematic representation of an exemplary device according to the invention for processing components by means of electrochemical removal in a
  • Fig. Lb a schematic three-dimensional representation of the exemplary
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention.
  • FIG. 1 a shows a schematic representation of an exemplary device 10 according to the invention for processing components by means of electrochemical removal.
  • the device has a processing station 5, in which a component 3 to be processed can be firmly received, and four tools in the form of, for example, evenly distributed on component 3
  • Electrodes 8 which can be moved relative to a component 3 accommodated in the processing station 5.
  • the component 3 accommodated in the processing station 5 is disk-shaped so that the component axis A runs in the direction of the short extension of the component 3.
  • a fresh electrolyte supply device 11 is arranged, which is used to provide and supply a fresh electrolyte is used between the component 3 and the electrodes 8 during the machining process.
  • the exemplary device 10 has four fresh electrolyte pumps, so that each electrode 8 can be supplied by a separate fresh electrolyte pump.
  • a scrap electrolyte disposal device 12 which serves to remove and store scrap electrolyte from component 3 or electrodes 8 during and after the machining process, is to the right of the Arranged processing station 5 and has only one waste electrolyte pump, which returns the electrolyte used.
  • Two oppositely arranged accesses 15 to the processing station 5 are arranged on the exemplary device 10, through which the component 3 or the processing station 5 is accessible for operating personnel 2 (FIG. 1b) and / or with at least one flandling device such as a crane or a feeder.
  • the fresh electrolyte supply device 11 is arranged on a first side and the old electrolyte disposal device 12 on a second side adjacent to the processing station 5. Furthermore, the two accesses 15 to the processing station 5 between the
  • Fresh electrolyte supply device 1 1 and the old electrolyte disposal device 12 are arranged and extend essentially over the width of the processing station 5.
  • the device 10 also has a power supply device 14 which is arranged distributed on the device and which has a control device and the necessary devices for applying a positive voltage to the component 3 and for applying a negative voltage to the electrodes 8.
  • the elements of the power supply device 14 are arranged adjacent to the fresh electrolyte supply device 11 and the old electrolyte disposal device 12, whereby the accesses 15 to the processing station 5 between the fresh electrolyte supply device 11 and the old electrolyte disposal device 12 remain free.
  • the electrodes 8 of the device 10 can be moved perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, so that their path of movement relative to the component 5 received in the processing station 5 runs in the vertical direction.
  • the processing station 5 has an active axis of rotation D superimposed on the component axis A, as a result of which, in addition to axially parallel or inclined to the axis (“skewed), recesses formed for this purpose, for example, also a Spiral machining on the circumference of a rotationally symmetrical component 5 can be generated.
  • FIG. 1b shows a schematic three-dimensional representation of the exemplary fiction, contemporary device from Fig. La, wherein the same elements are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1b shows an operator 2 of the device 10 and an operator interface 14a of the control device of the power supply device 14.
  • FIG. 2 the sequence of the method according to the invention for processing an in particular flat component 3 by electrochemical removal, the component 3 in particular having internal stresses resulting from previous manufacturing steps, is shown schematically.
  • the method can, for example, with a device 10
  • the method has the following steps: In a first step a) the component 3 to be processed is provided. Then in step b) at least two tools in the form of electrodes 8 and in step c) an electrolyte between the component 3 and the at least two electrodes 8 are provided. In step d) a positive voltage is applied to the component 3 and a negative voltage to the at least two electrodes 8. In this way, in step e), an electrochemical removal can take place by moving the at least two electrodes 8 along their respective movement path with respect to the component 3; in the process, the gap between each electrode 8 and the component 3 is at least temporarily flushed with the electrolyte. The electrochemical removal takes place in parallel and spatially spaced apart from one another by the at least two electrodes 8 distributed on the component 3, whose respective trajectory is at least partially parallel or at an angle to one in the direction of a short one
  • a further electrochemical removal can be carried out, which is also carried out in parallel and spatially spaced apart from one another by at least two electrodes 8 distributed around the circumference of the component 3.
  • the respective movement path of the at least two electrodes 8 also runs here parallel or at an angle to an axis A of the component 3 arranged in the direction of a short extension of the component 3.
  • the axis A of the component 3 is arranged vertically and corresponds to the active axis of rotation D of the processing station 5 in the device shown in FIGS. 1 a and 1 b .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines insbesondere flächig ausgebildeten Bauteils (3) durch elektrochemisches Abtragen, wobei das Bauteil (3) insbesondere aus vorhergehenden Fertigungsschritten resultierende Eigenspannungen aufweist. In einem ersten Schritt a) des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen des zu bearbeitenden Bauteils (3). Danach werden im Schritt b) wenigstens zwei Werkzeuge in Form von Elektroden (8) und im Schritt c) ein Elektrolyt zwischen dem Bauteil (3) und den wenigstens zwei Elektroden (8) bereitgestellt. Im Schritt d) wird eine positive Spannung an das Bauteil (3) und eine negative Spannung an die wenigstens zwei Elektroden (8) angelegt. Damit kann im Schritt e) durch Bewegen der wenigstens zwei Elektroden (8) entlang ihrer jeweiligen Bewegungsbahn gegenüber dem Bauteil (3) ein elektrochemisches Abtragen erfolgen; dabei wird der Spalt zwischen jeder Elektrode (8) und dem Bauteil (3) wenigstens zeitweise mit dem Elektrolyten gespült.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen durch elektrochemisches Abtragen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines insbesondere flächig ausgebildeten Bauteils durch elektrochemisches Abtragen, wobei das Bauteil insbesondere aus vorhergehenden Fertigungsschritten resultierende Eigenspannungen aufweist, sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen.
Beim elektrochemischem Abtragen an insbesondere flächig ausgebildeten Bauteilen, welche aus deren bisherigen Gestehung bzw. aus vorhergehenden Fertigungsschritten resultierende
Eigenspannungen aufweisen, stellt sich häufig ein asymmetrischer Verzug des Bauteils ein. Ein solcher Verzug entsteht dabei insbesondere durch ein durch das Abtragen bedingtes Einwirken auf Spannungsverläufe im Bauteil, wobei im Bauteil bzw. zumindest in Bereichen des Bauteils wirkende Eigenspannungen durch eine Materialentnahme gelöst oder zumindest beeinflusst werden, woraus kleinste Ausgleichsbewegungen der entsprechenden Bauteilbereiche in eine den verbleibenden Spannungen gemäße Lage resultieren. Hieraus ergeben sich beispielsweise Toleranzabweichungen auch von bereits zuvor durchgeführten Fertigungsschritten oder
Instabilitäten beim Schlichten der Bauteile.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bearbeiten eines insbesondere flächig ausgebildeten Bauteils durch elektrochemisches Abtragen vorzuschlagen, bei welchem Toleranzabweichungen von insbesondere
Eigenspannungen aufweisenden Bauteilen vermieden werden. Ferner soll eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen zur Verfügung gestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines insbesondere flächig ausgebildeten Bauteils durch elektrochemisches Abtragen vorgeschlagen, wobei das Bauteil insbesondere aus vorhergehenden Fertigungsschritten resultierende Eigenspannungen aufweist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
a) Bereitstellen des zu bearbeitenden Bauteils;
BESTATIGUNGSKOPIE b) Bereitstellen von wenigstens zwei Werkzeugen in Form von Elektroden; c) Bereitstellen eines Elektrolyten zwischen dem Bauteil und den wenigstens zwei
Elektroden;
d) Anlegen einer positiven Spannung an das Bauteil und Anlegen einer negativen Spannung an die wenigstens zwei Elektroden; und
e) elektrochemisches Abtragen durch Bewegen der wenigstens zwei Elektroden entlang ihrer jeweiligen Bewegungsbahn gegenüber dem Bauteil, wobei der Spalt zwischen jeder Elektrode und dem Bauteil wenigstens zeitweise mit dem Elektrolyten gespült wird.
Es wird vorgeschlagen, dass das elektrochemische Abtragen zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch die wenigstens zwei am Bauteil verteilt angeordneten Elektroden erfolgt, deren jeweilige Bewegungsbahn wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zu einer sich in Richtung einer kurzen Erstreckung des Bauteils angeordneten Achse des Bauteils verläuft.
Das Verfahren wird zum Bearbeiten von insbesondere flächig ausgebildeten Bauteilen vorgeschlagen, bei welchen im Rahmen von insbesondere Werkstoff abtragender Bearbeitung häufig ein asymmetrischer Verzug des Bauteils durch vorbestehende Eigenspannungen auftritt. Solche flächig ausgebildeten Bauteile weisen üblicherweise bezogen auf drei jeweils senkrecht zueinander angeordnete Raumrichtungen zwei Richtungen mit einer großen Erstreckung sowie eine Richtung mit einer gegenüber den anderen beiden Richtungen kurzen Erstreckung auf. Beispielsweise beträgt die kurze Erstreckung weniger als 50% und insbesondere weniger als 30% einer großen Erstreckung.
Beim elektrochemischem Abtragen wird während dem Bewegen einer Elektrode (Kathode, Werkzeug) entlang ihrer Bewegungsbahn eine der Elektrode zugewandte Oberfläche des Bauteils (Anode) durch einen elektrochemischem Prozess abgetragen und die abgetragenen Partikel durch den, die zwischen der Elektrode und dem Bauteil aufgebrachte Spannung übertragenden Elektrolyten aus dem zwischen der Elektrode und der Bauteiloberfläche angeordneten Zwischenraum gespült. Das vorgeschlagene Verfahren kann sowohl als ECM- (Electro Chemical Machining) Verfahren, als auch als PECM- (Precise Electro Chemical Machining) Verfahren ausgestaltet sein. Beim PECM-Verfahren handelt es sich um ein elektrochemisches Abtragverfahren, mit welchem eine höhere Präzision erzielt werden kann als bei einem klassischen ECM-Prozess. Beim PECM werden pulsierende Arbeitselektroden eingesetzt, wobei die Spaltmaße bis auf etwa 10 pm reduziert werden können. Das Abtragen des Bauteils sowie das Spülen des Spalts mit frischem Elektrolyt werden hintereinander
durchgeführt, wobei das Abtragen bei engst möglichem Spalt stattfindet und das Spülen bei größtem Spalt.
Dadurch, dass beim vorgeschlagenen Verfahren das elektrochemische Abtragen zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch wenigstens zwei insbesondere gleichmäßig am Bauteil verteilt angeordnete Elektroden erfolgt, deren jeweilige Bewegungsbahn wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zu einer sich in Richtung einer kurzen
Erstreckung des Bauteils angeordneten Achse des Bauteils verläuft, werden auch die im Bauteil wirkenden Eigenspannungen entsprechend zeitlich parallel und insbesondere gleichmäßig am Bauteil verteilt ausgeglichen bzw. aufgelöst oder zumindest verringert, wobei eine sich hieraus ergebende Ausgleichs- bzw. Lösungsbewegung ebenfalls zeitlich parallel und insbesondere gleichmäßig über das Bauteil verteilt erfolgt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass bei dem vorgeschlagenen Verfahren ein elektrochemisches Abtragen zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch mehr als zwei, wie insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr am Bauteil verteilt angeordnete Elektroden erfolgt. In gleicher Weise ist es möglich, dass eine Elektrode beispielsweise bei einer Vielzahl von über das Bauteil
anzuordnenden Bearbeitungskonturen, wie beispielsweise einer Verzahnung oder dergleichen, auch die Gegenkontur von zwei, drei, vier oder mehr solcher Bearbeitungskonturen aufweist. Neben den vorteilhaften Effekten des vorgeschlagenen Verfahrens auf die Wirkungen von Eigenspannungen in einem Bauteil ermöglicht eine zeitlich parallele Bearbeitung an einem Bauteil durch mehrere Elektroden auch ein wirtschaftlicheres Herstellverfahren.
Insbesondere bei einer am Umfang eines Bauteils erfolgenden Bearbeitung wird der
Tangentialanteil von Eigenspannungen im Bauteil im Bereich der Bearbeitung verringert.
Dadurch, dass die Bewegungsbahn der Elektroden wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zu einer sich in Richtung einer kurzen Erstreckung des Bauteils angeordneten Achse des Bauteils verläuft, bleibt ein sich ständig verkleinernder Anteil der Umfangsfläche, in welcher Tangentialspannungen verlaufen, bei einer Bearbeitung am Umfang des Bauteils buchstäblich bis zum Ende der Bearbeitung intakt. Durch die damit verbundene höhere Formbeständigkeit sind größere Bearbeitungsgenauigkeiten erreichbar als bei einer fortschreitenden Bearbeitung in einer im Wesentlichen senkrecht zur kurzen Erstreckung des Bauteils angeordneten Richtung. In Verbindung mit der vorgeschlagenen Verteilung der
Bearbeitungspositionen am Bauteil resultiert damit ein Ausgleich von entspannten
Bauteilbereichen nicht in einem Verzug des Bauteils, aus welchem Toleranzabweichungen und Instabilitäten resultieren.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bearbeiten eines Bauteils erfolgt wenigstens ein weiterer Bearbeitungsschritt durch elektrochemisches Abtragen, zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch wenigstens zwei insbesondere gleichmäßig am Umfang des Bauteils verteilt angeordnete Elektroden, deren jeweilige Bewegungsbahn parallel oder in einem Winkel zu einer in Richtung einer kurzen Erstreckung des Bauteils angeordneten Achse des Bauteils verläuft. Insbesondere kann ein solcher weiterer Bearbeitungsschritt analog zu einem vorherigen Bearbeitungsschritt insbesondere anders am Bauteil positioniert durchgefuhrt werden. Durch wenigstens eine weitere Bearbeitung durch elektrochemisches Abtragen mit am Bauteil insbesondere versetzt zu wenigstens einem vorhergehenden Bearbeitungsschritt angeordneten Elektroden kann beispielsweise nacheinander eine Vielzahl von Bearbeitungen am Bauteil durchgeführt werden, bei welchen die im Bauteil wirkenden Eigenspannungen zeitlich parallel und insbesondere gleichmäßig am Bauteil ausgeglichen bzw. verringert werden, so dass beispielsweise ein Spannungsausgleich von Bauteilbereichen nicht in einem Verzug des Bauteils resultiert.
Bei einer Ausfuhrungsform des Verfahrens zum Bearbeiten eines Bauteils ist das Bauteil im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und die Bewegungsbahnen der wenigstens zwei Elektroden verlaufen in einer koaxial zum Bauteil angeordneten Zylindermantelfläche. Auf diese Weise können beispielsweise an der Umfangsfläche axial oder geneigt ausgerichtete
Bearbeitungskonturen wie eine Gerad- oder Schrägverzahnung, oder im Zusammenwirken mit einer aktiven Achse der Werkstückaufnahme auch beispielsweise spiralförmig am Umfang des Bauteils verlaufende Bearbeitungskonturen hergestellt werden. Wie bereits beschrieben bleibt dabei ein sich ständig verkleinernder Anteil der Umfangsfläche, in welcher
Tangentialspannungen verlaufen, bei einer Bearbeitung am Umfang des Bauteils im
Wesentlichen bis zum Ende der Bearbeitung intakt. So wird parallel zur Absenkung einer Elektrode der Tangentialanteil der Eigenspannungen im Bereich der Bearbeitung im Bauteil reduziert, wodurch hohe Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht werden können.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bearbeiten eines Bauteils ist das Bauteil im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und die Bewegungsbahnen der wenigstens zwei Elektroden verlaufen in einem koaxial zum Bauteil angeordneten Hohlzylinder. Durch diese Variante können zusätzlich zur vorher genannten Ausführungsform beispielsweise auch radial zur Umfangsfläche geneigt ausgebildete Bearbeitungskonturen vorgesehen werden. Auch hier ist selbstverständlich ein Zusammenwirken mit einer aktiven Achse der Werkstückaufnahme möglich, um beispielsweise dreidimensionale Freiformflächen an einem Bauteil anzuordnen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bearbeiten eines Bauteils wird der Elektrolyt integral durch die wenigstens eine Elektrode oder im Gegenstromverfahren durch eine zwischen Bauteil und Elektrode angeordnete Druckkammer geführt. Die Wahl der Zuführung des
Elektrolyten zum Bearbeitungsort erfolgt abhängig von den geometrischen Eigenschaften und der Zugänglichkeit der Druckkammer. Dabei ist ein zuverlässiges Spülen der Druckkammer und damit ein zuverlässiges Abführen von Werkstoffrückständen hieraus zum Erreichen einer hohen Bearbeitungsqualität erforderlich.
In einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf:
eine Bearbeitungsstation, in welcher ein zu bearbeitendes Bauteil fest aufnehmbar ist; wenigstens zwei insbesondere gleichmäßig am Bauteil verteilt angeordnete Werkzeuge in Form von Elektroden, welche gegenüber einem in der Bearbeitungsstation
aufgenommenen Bauteil bewegbar sind;
eine Frischelektrolytversorgungseinrichtung zum Bereitstellen und Zuführen eines Frischelektrolyten zwischen das Bauteil und die wenigstens zwei Elektroden während des Bearbeitungsvorgangs;
eine Altelektrolytentsorgungseinrichtung zum Abführen und Speichern eines
Altelektrolyten vom Bauteil bzw. von den wenigstens zwei Elektroden während und nach dem Bearbeitungsvorgang; eine Stromversorgungseinrichtung mit Steuereinrichtung zum Anlegen einer positiven Spannung an das Bauteil und zum Anlegen einer negativen Spannung an die wenigstens zwei Elektroden; und
wenigstens einen Zugang zur Bearbeitungsstation, durch welchen das Bauteil und/ oder die Bearbeitungsstation für Bedienpersonal und/ oder wenigstens eine
Handlingsvorrichtung zugänglich ist.
Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die Frischelektrolytversorgungseinrichtung auf einer ersten und die Altelektrolytentsorgungseinrichtung auf einer zweiten Seite benachbart zur Bearbeitungsstation angeordnet und wenigstens ein Zugang zur Bearbeitungsstation ist zwischen der Frischelektrolytversorgungseinrichtung und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordnet.
Die Vorrichtung eignet sich insbesondere auch zur Durchführung des vorausgehend
beschriebenen Verfahrens zum Bearbeiten eines Bauteils. In einer Bearbeitungsstation der Vorrichtung ist ein zu bearbeitendes Bauteil fest aufnehmbar. Beispielsweise ist die
Bearbeitungsstation so ausgeführt, dass flächige Bauteile dort in einer horizontalen Ausrichtung aufnehmbar sind, in welcher die wenigstens eine kürzere Erstreckung des Bauteils vertikal angeordnet ist. Die wenigstens zwei insbesondere gleichmäßig am Bauteil verteilt angeordneten Werkzeuge in Form von Elektroden sind gegenüber dem in der Bearbeitungsstation
aufgenommenen Bauteil bewegbar. Hierzu weisen die Werkzeuge insbesondere im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Antriebseinrichtungen auf, welche einen kompakten Aufbau der
Vorrichtung ermöglichen. Selbstverständlich ist auch eine Bauform der Vorrichtung möglich, bei welcher die Werkzeuge fest angeordnet sind und beim Bearbeiten das fest in der
Bearbeitungsstation aufgenommene Bauteil gegenüber den Werkzeugen bewegt wird. Zusätzlich sind auch Bauformen der Werkzeugmaschine möglich, bei welchen die Bearbeitungsstation wenigstens eine aktive Achse, insbesondere Drehachse aufweist. Bei Ausführungsformen, welche Antriebseinrichtungen an den wenigstens zwei Werkzeugführungen und der
Bearbeitungsstation aufweisen, sind die Bewegungen der Werkzeuge und des bearbeiteten Bauteils überlagerbar.
Die Vorrichtung weist wenigstens zwei insbesondere gleichmäßig am Bauteil verteilt
angeordnete Werkzeuge in Form von Elektroden auf, welche gegenüber einem in der Bearbeitungsstation aufgenommenen Bauteil bewegbar sind. Gleichfalls ist es möglich, eine Bearbeitung vorzusehen, bei welcher mehr als zwei am Bauteil verteilt angeordnete Werkzeuge zum Einsatz kommen, insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr, so dass die Vorrichtung Antriebseinrichtungen für eine solche Zahl von Elektroden aufweisen kann. Dies ermöglicht ein zeitlich paralleles Bearbeiten an mehreren Positionen eines Bauteils aufgrund mehrerer Elektroden und damit ein wirtschaftlicheres Herstellverfahren.
Die Vorrichtung weist ferner eine Frischelektrolytversorgungseinrichtung zum Bereitstellen und Zuführen eines Frischelektrolyten auf, der während des Bearbeitungsvorgangs insbesondere in die Druckkammer zwischen das Bauteil und die wenigstens zwei Elektroden zugeführt wird, um einerseits die Spannung zwischen Katode (Werkzeug) und Anode (Bauteil) zu übertragen und andererseits Rückstände des Bearbeitungsvorgangs aus der Druckkammer zu entfernen. Zum Abführen und Speichern des dann mit Bearbeitungsrückständen, insbesondere abgetragenen Werkstoffpartikeln versehenen Altelektrolyten vom Bauteil bzw. den wenigstens zwei
Elektroden während und nach dem Bearbeitungsvorgang weist die Vorrichtung eine
Altelektrolytentsorgungseinrichtung auf.
Zusätzlich ist an der Vorrichtung eine Stromversorgungseinrichtung mit Steuereinrichtung zum Anlegen einer positiven Spannung an das Bauteil und zum Anlegen einer negativen Spannung an die wenigstens zwei Elektroden vorgesehen. Dabei ist vorgesehen, dass die zulässige
Strombelastung am Bauteil durch Wahl der Parameter und/ oder Anzahl der im Eingriff befindlichen Elektroden bestimmt werden kann, so dass Störungen genau der verursachenden Elektrode zuordenbar sind.
Ferner weist die Vorrichtung wenigstens ein Zugang zur Bearbeitungsstation auf, durch welchen das Bauteil und/ oder die Bearbeitungsstation für Bedienpersonal und/ oder wenigstens eine Handlingsvorrichtung zugänglich ist.
Um einen kompakten Aufbau der Vorrichtung zu ermöglichen, welcher zusätzlich eine gute Zugänglichkeit zur Bearbeitungsstation aufweist, wird vorgeschlagen, die Frischelektrolytversorgungseinrichtung auf einer ersten und die Altelektrolytentsorgungseinrichtung auf einer zweiten Seite ebenfalls benachbart zur Bearbeitungsstation anzuordnen, wobei die Frischelektrolytversorgungseinrichtung insbesondere räumlich beabstandet von der Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordnet ist. Die erste Seite mit der Frischelektrolyt versorgungseinrichtung ist dabei insbesondere bezüglich der Bearbeitungsstation
gegenüberliegend zur zweiten Seite mit der Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordnet. So kann eine klare örtliche Trennung von Frischelektrolytversorgungseinrichtung und
Altelektrolytentsorgungseinrichtung erfolgen, wodurch die Versorgung und Wartung der beiden Einrichtungen vereinfacht wird.
Dabei ist wenigstens ein Zugang zur Bearbeitungsstation zwischen der Frischelektrolyt versorgungseinrichtung und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordnet. Da die
Elektrolytversorgungseinrichtungen aufgrund der erforderlichen Elektrolytmenge und der mit deren Speicherung und Führung verbundenen Einrichtungen einen relativ großen Platzbedarf aufweisen und die Bearbeitungsstation möglichst gut zugänglich sein sollte wird vorgeschlagen, wenigstens einen Zugang zur Bearbeitungsstation der Vorrichtung zwischen den beiden
Elektrolytversorgungseinrichtungen anzuordnen. Auf diese Weise ist wenigstens ein Zugang zur Bearbeitungsstation frei von Versorgungseinrichtungen für den Elektrolyten.
Grundsätzlich ist die Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen geeignet, das vorausgehend beschriebene Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils auszuführen. Die in der vorausgehenden Beschreibung genannten Merkmale des Verfahrens sind daher mit wenigstens einer Ausführung bzw. Einrichtungen der vorgeschlagenen Vorrichtung verwirklichbar.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels
elektrochemischem Abtragen verläuft die jeweilige Bewegungsbahn der gegenüber dem in der Bearbeitungsstation aufgenommenen Bauteil bewegbaren Elektroden wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zur Vertikalen. Solche Antriebe bzw. Führungseinrichtungen zum Führen von im Wesentlichen vertikalen oder in einem Winkel zur Vertikalen verlaufenden Bewegungen von Elektroden weisen eine geringe horizontale Erstreckung auf. Damit ermöglicht eine solche Ausführung eine kompakte Gestaltung der Vorrichtung. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen weist die Bearbeitungsstation eine aktive Drehachse auf. Mithilfe einer aktiven Drehachse der Bearbeitungsstation sind insbesondere im Zusammenwirken mit wenigstens einer auf einer Bewegungsbahn gegenüber dem Bauteil geführten Elektrode eine Vielzahl von Bearbeitungsgeometrien am Bauteil umsetzbar.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung weist diese zwei an der Bearbeitungsstation gegenüberliegend angeordnete Zugänge auf, welche jeweils zwischen der Frischelektrolyt versorgungseinrichtung und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordnet sind. Zwei gegenüberliegend angeordnete Zugänge zur Bearbeitungsstation ermöglichen eine gute
Zugänglichkeit zum Bauteil und zu den Werkzeugen. Insbesondere bei einer Mehrfach bearbeitung durch mehr als zwei, wie insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr am Bauteil angeordnete Elektroden ist eine gute Zugänglichkeit zu möglichst jeder der
Elektroden erforderlich. Eine Vorrichtung mit zwei gegenüberliegend angeordneten Zugängen zur Bearbeitungsstation ermöglicht einen guten Zugang von zwei Seiten her zu den
Bearbeitungspositionen und den Werkzeugen.
Bei einer Ausfuhrungsform der Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen sind Elemente der Stromversorgungseinrichtung so benachbart zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung und/ oder benachbart zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordnet, dass der wenigstens eine Zugang zur Bearbeitungsstation zwischen der Frischelektrolytversorgungseinrichtung und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung frei bleibt. Diese Ausführung ermöglicht einen weiter kompakten Aufbau der Vorrichtung, indem die Stromversorgungseinrichtungen so angeordnet sind, dass der Zugang zur Bearbeitungsstation durch diese nicht eingeschränkt wird.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen erstreckt sich der wenigstens eine Zugang zur Bearbeitungsstation im Wesentlichen über die Breite der
Bearbeitungsstation. Eine derartige Ausführung verbessert weiter einen guten Zugang zur Bearbeitungsstation, insbesondere zum dort aufgenommenen Bauteil und den Werkzeugen.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen ist jeweils zwischen benachbart zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung und/ oder benachbart zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung angeordneten Elementen der Stromversorgungseinrichtung ein Zugang zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung und/ oder zur Altelektrolytentsorgungs einrichtung angeordnet. Diese Ausführung ermöglicht einen weiter kompakten Aufbau der Vorrichtung, indem die Stromversorgungseinrichtungen so angeordnet sind, dass der Zugang zu den Elektrolytversorgungseinrichtungen durch diese nicht eingeschränkt wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt
Fig. la eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfmdungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen in einer
Draufsicht;
Fig. lb eine schematische dreidimensionale Darstellung der beispielhaften
erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. la; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfmdungsgemäßen Verfahrens.
Fig. la zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen. Die Vorrichtung weist eine Bearbeitungsstation 5 auf, in welcher ein zu bearbeitendes Bauteil 3 fest aufnehmbar ist und vier beispielhaft gleichmäßig am Bauteil 3 verteilt angeordnete Werkzeuge in Form von
Elektroden 8, welche gegenüber einem in der Bearbeitungsstation 5 aufgenommenen Bauteil 3 bewegbar sind. Das in der Bearbeitungsstation 5 aufgenommene Bauteil 3 ist scheibenförmig ausgebildet, so dass die Bauteilachse A in Richtung der kurzen Erstreckung des Bauteils 3 verläuft ln Fig. 1 ist links neben der Bearbeitungsstation 5 eine Frischelektrolytversorgungs einrichtung 1 1 angeordnet, welche zum Bereitstellen und Zufuhren eines Frischelektrolyten zwischen das Bauteil 3 und die Elektroden 8 während des Bearbeitungsvorgangs dient. Die beispielhafte Vorrichtung 10 weist dabei vier Frischelektrolytpumpen auf, so dass jede Elektrode 8 von einer separaten Frischelektrolytpumpe versorgbar ist. Eine Altelektrolytentsorgungs einrichtung 12, welche zum Abfuhren und Speichern von Altelektrolyt vom Bauteil 3 bzw. den Elektroden 8 während und nach dem Bearbeitungsvorgang dient, ist rechts neben der Bearbeitungsstation 5 angeordnet und weist nur eine Altelektrolytpumpe auf, welche den verwendeten Elektrolyt rückfördert.
An der beispielhaften Vorrichtung 10 sind zwei gegenüberliegend angeordnete Zugänge 15 zur Bearbeitungsstation 5 angeordnet, durch welchen das Bauteil 3 bzw. die Bearbeitungsstation 5 für Bedienpersonal 2 (Fig. 1b) und/ oder mit wenigstens einer Flandlingsvorrichtung wie einem Kran oder einem Feeder zugänglich ist. Die Frischelektrolytversorgungseinrichtung 1 1 ist bei der beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 auf einer ersten und die Altelektrolyt entsorgungseinrichtung 12 auf einer zweiten Seite benachbart zur Bearbeitungsstation 5 angeordnet. Ferner sind die beiden Zugänge 15 zur Bearbeitungsstation 5 zwischen der
Frischelektrolytversorgungseinrichtung 1 1 und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung 12 angeordnet und erstrecken sich im Wesentlichen über die Breite der Bearbeitungsstation 5.
Die Vorrichtung 10 weist ferner eine verteilt an der Vorrichtung angeordnete Stromversorgungseinrichtung 14 auf, welche eine Steuereinrichtung und die erforderlichen Einrichtungen zum Anlegen einer positiven Spannung an das Bauteil 3 und zum Anlegen einer negativen Spannung an die Elektroden 8 aufweist. Die Elemente der Stromversorgungseinrichtung 14 sind dabei benachbart zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung 11 und Altelektrolytentsorgungseinrichtung 12 angeordnet, wodurch die Zugänge 15 zur Bearbeitungsstation 5 zwischen der Frischelektrolytversorgungseinrichtung 1 1 und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung 12 frei bleiben. Zusätzlich bleibt zwischen benachbart zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung 1 1 angeordneten Elementen der Stromversorgungseinrichtung 14 ein Zugang 16 zur
Frischelektrolytversorgungseinrichtung 1 1 und in gleicher Weise zwischen benachbart zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung 12 angeordneten Elementen der Stromversorgungs einrichtung 14 ein Zugang 17 zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung 12 frei.
Die Elektroden 8 der Vorrichtung 10 sind senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 verfahrbar, so dass deren Bewegungsbahn gegenüber dem in der Bearbeitungsstation 5 aufgenommenen Bauteil 5 in vertikaler Richtung verläuft. Zusätzlich weist die Bearbeitungsstation 5 eine die Bauteilachse A überlagernde aktive Drehachse D auf, wodurch neben achsparallelen oder schräg zur Achse („windschief ) hierzu ausgebildeten Ausnehmungen beispielsweise auch eine spiralförmige Bearbeitung am Umfang eines rotationssymmetrischen Bauteils 5 erzeugt werden kann.
Fig. 1b zeigt eine schematische dreidimensionale Darstellung der beispielhaften erfindungs gemäßen Vorrichtung aus Fig. la, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Zusätzlich ist in Fig. Ib eine Bedienperson 2 der Vorrichtung 10 dargestellt sowie eine Bedienerschnittstelle 14a der Steuereinrichtung der Stromversorgungseinrichtung 14.
In Fig. 2 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten eines insbesondere flächig ausgebildeten Bauteils 3 durch elektrochemisches Abtragen, wobei das Bauteil 3 insbesondere aus vorhergehenden Fertigungsschritten resultierende Eigenspannungen aufweist, schematisch dargestellt. Das Verfahren kann beispielsweise mit einer Vorrichtung 10
durchgeführt werden, wie sie beispielhaft in den Figuren l a und lb dargestellt und beschrieben ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: ln einem ersten Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen des zu bearbeitenden Bauteils 3. Danach werden im Schritt b) wenigstens zwei Werkzeuge in Form von Elektroden 8 und im Schritt c) ein Elektrolyt zwischen dem Bauteil 3 und den wenigstens zwei Elektroden 8 bereitgestellt. Im Schritt d) wird eine positive Spannung an das Bauteil 3 und eine negative Spannung an die wenigstens zwei Elektroden 8 angelegt. Damit kann im Schritt e) durch Bewegen der wenigstens zwei Elektroden 8 entlang ihrer jeweiligen Bewegungsbahn gegenüber dem Bauteil 3 ein elektrochemisches Abtragen erfolgen; dabei wird der Spalt zwischen jeder Elektrode 8 und dem Bauteil 3 wenigstens zeitweise mit dem Elektrolyten gespült. Das elektrochemische Abtragen erfolgt dabei zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch die wenigstens zwei am Bauteil 3 verteilt angeordneten Elektroden 8, deren jeweilige Bewegungsbahn wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zu einer sich in Richtung einer kurzen
Erstreckung des Bauteils 3 angeordneten Bauteilachse A verläuft.
Wahlweise kann in einem weiteren Bearbeitungsschritt e) ein weiteres elektrochemisches Abtragen durchgeführt werden, das ebenfalls zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch wenigstens zwei am Umfang des Bauteils 3 verteilt angeordnete Elektroden 8 erfolgt. Die jeweilige Bewegungsbahn der wenigstens zwei Elektroden 8 verläuft dabei ebenfalls parallel oder in einem Winkel zu einer in Richtung einer kurzen Erstreckung des Bauteils 3 angeordneten Achse A des Bauteils 3. Die Achse A des Bauteils 3 ist vertikal angeordnet und entspricht bei der in den Figuren la und lb dargestellten Vorrichtung der aktiven Drehachse D der Bearbeitungsstation 5.
BEZUGSZEICHENLISTE
2 Bedienperson
3 Bauteil
5 Bearbeitungsstation
8 Elektrode
10 Vorrichtung
1 1 Frischelektrolytversorgungseinrichtung
12 Altelektrolytentsorgungseinrichtung
14 Stromversorgungseinrichtung
14a Bedienerschnittstelle der Steuereinrichtung der Stromversorgungseinrichtung
15 Zugang zur Bearbeitungsstation
16 Zugang zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung
17 Zugang zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung A Bauteilachse
D Aktive Drehachse

Claims

ANSPRÜCHE
Verfahren zum Bearbeiten eines insbesondere flächig ausgebildeten Bauteils (3) durch elektrochemisches Abtragen, wobei das Bauteil (3) insbesondere aus vorhergehenden Fertigungsschritten resultierende Eigenspannungen aufweist, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen des zu bearbeitenden Bauteils (3);
b) Bereitstellen von wenigstens zwei Werkzeugen in Form von Elektroden (8); c) Bereitstellen eines Elektrolyten zwischen dem Bauteil (3) und den wenigstens zwei Elektroden (8);
d) Anlegen einer positiven Spannung an das Bauteil (3) und Anlegen einer negativen Spannung an die wenigstens zwei Elektroden (8);
e) elektrochemisches Abtragen durch Bewegen der wenigstens zwei Elektroden (8) entlang ihrer jeweiligen Bewegungsbahn gegenüber dem Bauteil (3), wobei der Spalt zwischen jeder Elektrode (8) und dem Bauteil (3) wenigstens zeitweise mit dem Elektrolyten gespült wird;
dadurch gekennzeichnet,
dass das elektrochemische Abtragen zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch die wenigstens zwei am Bauteil (3) verteilt angeordneten Elektroden (8) erfolgt, deren jeweilige Bewegungsbahn wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zu einer sich in Richtung einer kurzen Erstreckung des Bauteils (3) angeordneten Achse (A) des Bauteils (3) verläuft.
2. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch
wenigstens einen weiteren Bearbeitungsschritt durch elektrochemisches Abtragen, das zeitlich parallel und örtlich voneinander beabstandet durch wenigstens zwei am Umfang des Bauteils (3) verteilt angeordnete Elektroden (8) erfolgt, deren jeweilige
Bewegungsbahn parallel oder in einem Winkel zu einer sich in Richtung einer kurzen Erstreckung des Bauteils (3) angeordneten Achse (A) des Bauteils (3) verläuft.
3. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) im Wesentlichen
rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Bewegungsbahnen der wenigstens zwei Elektroden (8) in einer koaxial zum Bauteil (3) angeordneten Zylindermantelfläche verlaufen.
4. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) im Wesentlichen
rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Bewegungsbahnen der wenigstens zwei Elektroden (8) in einem koaxial zum Bauteil (3) angeordneten Hohlzylinder verlaufen.
5. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt integral durch die wenigstens eine Elektrode (8) geführt wird oder im Gegenstromverfahren durch eine zwischen Bauteil (3) und Elektrode (8) angeordnete Druckkammer geführt wird.
6. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen
insbesondere mit einem Verfahren gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) aufweist:
eine Bearbeitungsstation (5), in welcher ein zu bearbeitendes Bauteil (3) fest aufnehmbar ist;
wenigstens zwei am Bauteil (3) verteilt angeordnete Werkzeuge in Form von Elektroden (8), welche gegenüber einem in der Bearbeitungsstation (5) aufgenommenen Bauteil (3) bewegbar sind;
eine Frischelektrolytversorgungseinrichtung (1 1) zum Bereitstellen und Zufuhren eines Frischelektrolyten zwischen das Bauteil (3) und die wenigstens zwei Elektroden (8) während des Bearbeitungsvorgangs;
eine Altelektrolytentsorgungseinrichtung (12) zum Abführen und Speichern eines Altelektrolyten vom Bauteil (3) bzw. von den wenigstens zwei Elektroden (8) während und nach dem Bearbeitungsvorgang; eine Stromversorgungseinrichtung (14) mit Steuereinrichtung zum Anlegen einer positiven Spannung an das Bauteil (3) und zum Anlegen einer negativen
Spannung an die wenigstens zwei Elektroden (8); und
wenigstens einen Zugang (15) zur Bearbeitungsstation, durch welchen das Bauteil (3) und/ oder die Bearbeitungsstation (5) für Bedienpersonal (2) und/ oder wenigstens eine Handlingsvorrichtung zugänglich ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frischelektrolytversorgungseinrichtung (1 1) auf einer ersten und die
Altelektrolytentsorgungseinrichtung ( 12) auf einer zweiten Seite benachbart zur
Bearbeitungsstation (5) angeordnet ist, und wenigstens ein Zugang ( 15) zur
Bearbeitungsstation (5) zwischen der Frischelektrolytversorgungseinrichtung (1 1) und der Altelektrolytentsorgungseinrichtung (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Bewegungsbahn der gegenüber dem in der Bearbeitungsstation (5) aufgenommenen Bauteil (3) bewegbaren Elektroden (8) wenigstens abschnittsweise parallel oder in einem Winkel zur Vertikalen verläuft.
8. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bearbeitungsstation (5) eine aktive Drehachse (D) aufweist.
9. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei an der Bearbeitungsstation (5) gegenüberliegend angeordnete Zugänge (15) aufweist, welche jeweils zwischen der Frischelektrolytversorgungseinrichtung (1 1) und der
Altelektrolytentsorgungseinrichtung (12) angeordnet sind.
10. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente der Stromversorgungseinrichtung (14) so benachbart zur Frischelektrolytversorgungs einrichtung (1 1) und/ oder benachbart zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung (12) angeordnet sind, dass der wenigstens eine Zugang zur Bearbeitungsstation (5) zwischen der Frischelektrolytversorgungseinrichtung (1 1) und der Altelektrolytentsorgungs einrichtung (12) frei bleibt.
1 1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Zugang (15) zur Bearbeitungsstation (5) im Wesentlichen über die Breite der Bearbeitungsstation (5) erstreckt.
12. Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mittels elektrochemischem Abtragen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen benachbart zur Frischelektrolytversorgungseinrichtung (1 1) und/ oder benachbart zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung (12) angeordneten Elementen der Stromversorgungseinrichtung (14) ein Zugang (16, 17) zur Frischelektrolytversorgungs einrichtung (1 1) und/ oder zur Altelektrolytentsorgungseinrichtung (12) bleibt.
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