Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Erodiermaschine bzw. eine Elektrodenführung für eine Elektrode zur funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstückes und eine Verwendung der Elektrodenführung zur Kühlung der Elektrode.
[0002] Bei einer funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstückes wird zwischen einer Elektrode und einem Werkstück eine elektrische Entladung verursacht. Das Werkstück wird dadurch in eine gewünschte Konfiguration "erodiert", d.h. geschmolzen oder geschnitten. Dabei kann das Werkstück relativ zur Elektrode - oder umgekehrt - bewegt werden. Die Elektrode weist typischerweise die Form eines Drahtes oder eines Stabes auf und wird daher auch Drahtelektrode genannt.
Die Herstellung solcher Drahtelektroden wird beispielsweise in EP 0 850 716 B1 oder EP 1 106 293 B1 beschrieben.
[0003] Eine wichtige Anwendung der funkenerosiven Bearbeitung ist die Herstellung von Mikrobohrungen, beispielsweise für Kraftstoffeinspritzventile. Um eine Bohrung bzw. Aussparung mit einer möglichst geringen Toleranz zu erhalten, besteht Bedarf nach präziser Elektrodenführung, die eine kontrollierte Positionierung der Elektrode gewährleistet. Bekannte Elektrodenführungen wie beispielsweise
[0004] Keramikröhrchen sind für bestimmte Elektrodendurchmesser ausgelegt und müssen daher bei Änderung des Elektrodendurchmessers selbst ausgetauscht werden. Eine Elektrodenführung für Erodiermaschinen, bei der sich die Elektrodenführung den unterschiedlichen Durchmessern der Drahtelektroden anpasst, wird in der DE 10 103 292 A1 beschrieben.
Es wird eine Elektrodenführung für eine Elektrode vorgeschlagen, die eine Prismenführung, bestehend aus einem Halteteil und einem Andrückteil, aufweist. Die Elektrode wird zwischen dem Andrückteil und dem Halteteil angeordnet und spielfrei geführt. Eine nutförmige Aussparung ist im Halteteil oder Andrückteil ausgebildet und das Andrückteil wird mittels einer Vorspanneinrichtung gegen das Halteteil gedrückt. Um jeweils gewünschte Andrückkräfte für Elektroden mit unterschiedlichen Durchmessern bereitzustellen, ist die Andrückkraft des Andrückteils einstellbar.
[0005] Ein Nachteil der oben beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass die Elektrode zur Fixierung ihrer Lage vom Andrückteil gegen das Halteteil gedrückt wird und somit einen ständigen mechanischen Druck erleidet.
Je nach Belastung sind an der Elektrode oder an der Elektrodenführung Verschleisserscheinungen zu erwarten. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erodiermaschine bzw. eine Elektrodenführung zur funkenerosiven Bearbeitung bereitzustellen, welche eine verschleissfreie, einfache und gleichzeitig vom Elektrodendurchmesser unabhängige Elektrodenführung gewährleistet.
Vorteile der Erfindung
[0006] Die erfindungsgemässe Erodiermaschine bzw. Elektrodenführung hat den Vorteil, dass kein Kontakt zwischen der Elektrodenführung und der Elektrode auftritt. Dadurch können Verschleisserscheinungen vermieden werden, wobei gleichzeitig eine präzise Führung der Elektrode erreicht wird. Weiter ist eine flexible Anwendung der Elektrodenführung möglich, da die Elektrodenführung bei einer Änderung des Elektrodendurchmessers nicht selbst ausgewechselt werden muss.
Vorteilhaft kann die Elektrodenführung auch zur Kühlung der Elektrode eingesetzt werden.
[0007] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erodiermaschine bzw. Elektrodenführung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnung
[0008] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Figur 1<sep>eine Erodiermaschine mit einer Elektrodenführung,
<tb>Figur 2a<sep>eine aerostatische bzw. hydrostatische Elektrodenführung in Draufsicht,
<tb>Figur 2b<sep>einen Ausschnitt aus Fig. 2a, und
<tb>Figur 2c<sep>eine Elektrodenführung im Schnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0009] In Figur 1 ist eine Erodiermaschine 1 mit einem zu bearbeitenden Werkstück 7 dargestellt.
Die Erodiermaschine 1 weist eine Elektrodenführung 5 auf, mit der eine Elektrode geführt werden kann. Mit der Bezugsziffer 6 ist die Längsachse der Elektrodenführung 5 gekennzeichnet. Auf eine detaillierte zeichnerische Darstellung weiterer Bestandteile der Erodiermaschine 1 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
[0010] Die erfindungsgemässe kontaktfreie Elektrodenführung 5 basiert auf einer aero- bzw. hydrostatischen Führung von Elektroden, insbesondere Drahtelektroden innerhalb der Elektrodenführung 5. In den folgenden Ausführungsbeispielen wird eine Zentrierung der Drahtelektroden innerhalb der Elektrodenführung 5 beschrieben, wobei jedoch grundsätzlich auch eine andere, von einer Zentrierung abweichende Führung der Elektrode möglich ist.
Wesentlich für das hier vorgestellte Prinzip sind Leitungen für Fluidströme, welche für eine präzise, kontaktfreie Führung der Elektrode vorgesehen sind. Die Fluidströme können selbst aus Gasen wie Luft oder Flüssigkeiten wie Wasser, insbesondere deionisiertes Wasser, bestehen. Das Fluid dient dann zusätzlich als ein Dielektrikum.
[0011] Figur 2a zeigt eine Ausführung der erfindungsgemässen Elektrodenführung 5 in Draufsicht, d.h. die Längsachse der Elektrodenführung 5 verläuft senkrecht zur Blattebene. Die Figur 2b stellt einen Ausschnitt aus der Figur 2a vergrössert dar. In diesem Beispiel ist eine aerostatische bzw. hydrostatische Elektrodenführung mit Leitungen 15 für Gas- bzw. Flüssigkeitsströme dargestellt, wobei die Leitungen 15 einen Verteiler 15a und Einlassbohrungen 15b aufweisen.
In den Verteiler 15a kann ein Gas bzw. eine Flüssigkeit eingeführt werden. Hier ist eine radiale Zuführung 15c des Gases bzw. der Flüssigkeit in den Verteiler 15a vorgesehen. Weiter ist der Verteiler 15a mit den Einlassbohrungen 15b verbunden und verteilt so die Gas- bzw. Flüssigkeitsströme gleichmässig auf die Einlassbohrungen 15b. Wie aus Fig. 2b erkennbar, sind die Einlassbohrungen 15b auf die Elektrode 10 gerichtet, so dass die Gas- bzw. Flüssigkeitsströme entsprechend den Strömungslinien 17 nach Durchgang durch die Einlassbohrungen 15b auf die Elektrode 10 zuströmen und dabei einen Druck auf diese Elektrode 10 ausüben. Typischerweise sind die Einlassbohrungen 15b rotationssymmetrisch um die Elektrode 5 angeordnet, so dass die Gesamtwirkung der Gas- bzw.
Flüssigkeitsströme aus den Einlassbohrungen 15b zur Zentrierung der Elektrode 10 in der Elektrodenführung 5 führt. Besonders geeignet sind Anordnungen mit drei Einlassbohrungen 15b, wobei jeweils zwei Einlassbohrungen 15b einen Winkel von 120 deg. einschliessen. Grundsätzlich ist jedoch jede andere Anordnung, die einen gewünschten Gesamtdruck der Fluidströme auf die Elektrode 10 gewährleisten kann, möglich.
[0012] Wie die Fig. 2c die Elektrodenführung 5 im Schnitt zeigt, kann die Elektrodenführung 5 aus mehreren, entlang der Längsachse 6 der Elektrodenführung 5 übereinander angeordneten Einlassbohrungen 15b bestehen. In der Fig. 2c sind beispielsweise fünf Ebenen 18a-18e dargestellt, wobei in jeder Ebene die symmetrische Anordnung der Einlassbohrungen 15b wie oben beschrieben sich wiederholen.
Die Ebenen 18a-18e sind durch Längsbohrungen 15d miteinander verbunden.
[0013] Zusätzlich kann diese Art der Elektrodenführung 5 durch den Gas- oder Flüssigkeitsstrom zur Kühlung der Elektrode 10 verwendet werden. Insbesondere bei einer hydrostatischen Ausführung, wenn das Fluid auch als Dielektrikum eingesetzt wird, können optimale Kühlbedingungen erreicht werden.
[0014] Insgesamt wird mit der vorgestellten Elektrodenführung 5 eine Lösung bereitgestellt, mit der eine kontaktfreie Führung von Elektroden 10, insbesondere Drahtelektroden, mittels Fluidströmen erzielt wird. Verschleisserscheinungen an der Elektrode 10 oder an der Elektrodenführung 5 werden so vermieden oder zumindest minimiert.
Vorteilhafterweise kann solch eine Elektrodenführung 5 bzw. eine Erodiermaschine 1 mit solch einer Elektrodenführung 5 für sämtliche Drahtelektroden eingesetzt werden, die einen kleineren Drahtdurchmesser als den Innendurchmesser der Elektrodenführung 5 aufweisen.
State of the art
The invention relates to an erosion machine or an electrode guide for an electrode for spark erosive machining of a workpiece and a use of the electrode guide for cooling the electrode.
In a spark erosive machining of a workpiece, an electrical discharge is caused between an electrode and a workpiece. The workpiece is thereby "eroded" into a desired configuration, i. melted or cut. In this case, the workpiece relative to the electrode - or vice versa - to be moved. The electrode is typically in the form of a wire or a rod and is therefore also called a wire electrode.
The production of such wire electrodes is described, for example, in EP 0 850 716 B1 or EP 1 106 293 B1.
An important application of spark erosion machining is the production of microbores, for example for fuel injection valves. In order to obtain a bore or recess with the smallest possible tolerance, there is a need for precise electrode guidance, which ensures a controlled positioning of the electrode. Known electrode guides such as
Ceramic tubes are designed for specific electrode diameter and must therefore be replaced when changing the electrode diameter itself. An electrode guide for EDM machines, in which the electrode guide adapts to the different diameters of the wire electrodes, is described in DE 10 103 292 A1.
An electrode guide for an electrode is proposed which has a prism guide consisting of a holding part and a pressing part. The electrode is arranged between the pressing part and the holding part and guided without play. A groove-shaped recess is formed in the holding part or pressing member and the pressing member is pressed by means of a biasing device against the holding part. In order to provide respectively desired pressure forces for electrodes with different diameters, the pressing force of the pressing member is adjustable.
A disadvantage of the device described above is that the electrode is pressed to fix its position from the pressing member against the holding part and thus suffers a constant mechanical pressure.
Depending on the load, signs of wear can be expected at the electrode or at the electrode guide. It is therefore an object of the present invention to provide an erosion machine or an electrode guide for EDM machining, which ensures a wear-free, simple and at the same time independent of the electrode diameter electrode guide.
Advantages of the invention
The inventive eroding machine or electrode guide has the advantage that no contact between the electrode guide and the electrode occurs. As a result, wear phenomena can be avoided, at the same time a precise guidance of the electrode is achieved. Furthermore, a flexible application of the electrode guide is possible because the electrode guide does not have to be replaced when the electrode diameter changes.
Advantageously, the electrode guide can also be used for cooling the electrode.
Advantageous developments of the EDM or electrode guide are given in the dependent claims and described in the description.
drawing
Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and the description below. Show it:
FIG. 1 shows an erosion machine with an electrode guide, FIG.
FIG. 2a is a plan view of an aerostatic or hydrostatic electrode guide;
FIG. 2b shows a section of FIGS. 2a and 2b
<tb> Figure 2c <sep> an electrode guide in section.
Description of the embodiments
In Figure 1, an eroding machine 1 is shown with a workpiece to be machined 7.
The erosion machine 1 has an electrode guide 5, with which an electrode can be guided. The reference numeral 6, the longitudinal axis of the electrode guide 5 is marked. On a detailed graphic representation of other components of the eroding machine 1 has been omitted for reasons of clarity.
The inventive non-contact electrode guide 5 is based on an aero or hydrostatic guidance of electrodes, in particular wire electrodes within the electrode guide 5. In the following embodiments, a centering of the wire electrodes within the electrode guide 5 is described, but in principle also another, of a centering deviating guidance of the electrode is possible.
Essential for the principle presented here are lines for fluid streams, which are provided for a precise, contact-free guidance of the electrode. The fluid streams may themselves consist of gases such as air or liquids such as water, especially deionized water. The fluid then additionally serves as a dielectric.
Figure 2a shows an embodiment of the inventive electrode guide 5 in plan view, i. the longitudinal axis of the electrode guide 5 runs perpendicular to the plane of the page. FIG. 2b shows an enlarged section of FIG. 2a. In this example, an aerostatic or hydrostatic electrode guide with lines 15 for gas or liquid flows is shown, wherein the lines 15 have a distributor 15a and inlet bores 15b.
A gas or a liquid can be introduced into the distributor 15a. Here, a radial supply 15 c of the gas or the liquid is provided in the manifold 15 a. Further, the manifold 15a is connected to the inlet bores 15b and thus distributes the gas or liquid flows uniformly to the inlet bores 15b. As can be seen from FIG. 2 b, the inlet bores 15 b are directed onto the electrode 10, so that the gas or liquid flows corresponding to the flow lines 17 after passing through the inlet bores 15 b flow to the electrode 10 and thereby exert a pressure on this electrode 10. Typically, the inlet holes 15b are arranged rotationally symmetrical about the electrode 5, so that the overall effect of the gas or
Liquid flows from the inlet holes 15b for centering the electrode 10 in the electrode guide 5 leads. Arrangements with three inlet bores 15b are particularly suitable, with two inlet bores 15b each having an angle of 120 °. lock in. In principle, however, any other arrangement that can ensure a desired total pressure of the fluid flows to the electrode 10 is possible.
2c shows the electrode guide 5 in section, the electrode guide 5 can consist of a plurality of inlet bores 15b arranged one above the other along the longitudinal axis 6 of the electrode guide 5. For example, in FIG. 2c, five planes 18a-18e are shown, wherein in each plane the symmetrical arrangement of the inlet bores 15b is repeated as described above.
The planes 18a-18e are interconnected by longitudinal bores 15d.
In addition, this type of electrode guide 5 can be used by the gas or liquid flow for cooling the electrode 10. In particular, in a hydrostatic design, if the fluid is also used as a dielectric, optimal cooling conditions can be achieved.
Overall, a solution is provided with the presented electrode guide 5, with a contactless guidance of electrodes 10, in particular wire electrodes, is achieved by means of fluid streams. Wear phenomena on the electrode 10 or on the electrode guide 5 are thus avoided or at least minimized.
Advantageously, such an electrode guide 5 or an erosion machine 1 with such an electrode guide 5 can be used for all wire electrodes having a smaller wire diameter than the inner diameter of the electrode guide 5.