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Die
Erfindung betrifft eine ECM-Maschine zur elektrochemischen Bearbeitung
von metallenen Werkstücken
durch anodische Auflösung
des Werkstücks
mittels eines Elektrolyten und einer anliegenden Gleichspannung.
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Das
Prinzip der ECM-Bearbeitung (ECM = Electro Chemical Machining) beruht
darauf, dass zwischen einem Formwerkzeug und dem zu bearbeitenden
Werkstück
eine Gleichspannung angelegt wird, die ausreicht, eine gleichmäßige anodische Auflösung des
Werkstücks
in werkzeugnahen Bereich zu bewirken. In den Spalt zwischen Werkstück und Formwerkzeug
(Kathode) strömt
kontinuierlich eine geeignete Elektrolytlösung mit hoher Geschwindigkeit.
Durch die kontrollierte Vorwärtsbewegung des
Werkzeugs wird eine Abbildung der Werkzeugkontur erreicht. Das ECM-Verfahren
arbeitet ohne Wirkung einer mechanischen Kraft zwischen dem Werkstück und dem
Werkzeug, das keinerlei Verschleiß unterliegt. Es wird eine
sehr hohe Abbildungs- und Wiederholgenauigkeit erzielt, die Erzeugung
komplizierter Raumformen ist möglich,
weshalb es eine besonders vorteilhafte Methode zur Bearbeitung von
hochwarmfesten Werkstoffen ist, die aufgrund ihrer schwierigen Zerspann-
und Umformbarkeit bei Anwendung anderer Verfahren Grenzen unterworfen
sind. Ein Anwendungsbeispiel ist die Bearbeitung von integral beschaufelten
Rotoren für
Strömungsmaschinen,
die häufig
auch Blisk genannt werden. Hierbei werden die durch geeignete Verfahren
grob herausgearbeiteten Schaufeln unter Verwendung einer ECM-Maschine
und entsprechend ausgeformter Werkzeugkathoden fertig bearbeitet. Die
Schaufeln sind in sich gewunden, die Kathoden müssen in einer von der Schaufelform
abhängigen Einfädelbewegung
in die Freiräume
zwischen den Schaufeln bewegt werden.
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Eine
hierfür
geeignete ECM-Maschine ist aus
EP 0 292 213 B2 bekannt. Bei dieser kommen zwei
orthogonal zueinander stehende Drehtische zum Einsatz, deren Drehachsen
horizontal verlaufen und orthogonal zueinander stehen. Am einen
Drehtisch befinden sich die WerkzeugKathoden, die über den
Drehtisch um die Tischachse gedreht werden können, und die selbständig linear
bezüglich
einander bewegt werden können.
Am anderen Drehtisch befindet sich am Ende einer Drehwelle eine
Werkstückaufnahme,
an der der zu bearbeitende Rotor angeordnet wird. Aufgrund der Drehachsenanordnung
der Tische relativ zueinander stehen die Schaufeln mit ihren freien
Stirnseiten in der Bearbeitungsposition senkrecht zum die Kathoden
tragenden Drehtisch, das heißt,
die Schaufellängsachse
fluchtet mit der Drehachse des Kathodendrehtischs. Die den Rotor
tragende Welle ist des weiteren linear längs einer parallel zur Drehachse
des Kathodendrehtischs verlaufenden Linearachse zum Kathodendrehtisch hin
bewegbar.
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Eine
solche Maschine ist aus mehrerlei Gründen Beschränkungen unterworfen. Zum einen ist
die Bewegbarkeit der Kathoden und des Werkstücks zueinander aufgrund der
gewählten
Ausgestaltung begrenzt. Zum anderen ist aufgrund der gewählten Struktur
mit den beiden Drehtellern und der frei tragenden, den Rotor tragenden
Welle nur eine begrenzte statische und dynamische Steifigkeit des Systems
gegeben, woraus eine reduzierte Arbeitsgenauigkeit resultiert. Es
kann zu wenngleich geringfügigen
Verformungen durch Prozesskräfte
sowie thermische Dehnung kommen, woraus Formfehler am Werkstück resultieren.
Die Bearbeitungsmöglichkeiten
sind im Hinblick auf die Teilegröße und -geometrie
beschränkt.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine ECM-Maschine anzugeben,
die ein flexibles Bearbeiten auch verschiedener Werkstücke unterschiedlichster
Geometrie bei gleichzeitiger hoher Bearbeitungsgenauigkeit zulässt.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist erfindungsgemäß eine ECM-Maschine vorgesehen,
umfassend einen Drehtisch zur Aufnahme des Werkstücks oder eines
Werkstückträgers sowie
ein Portal mit einem Querträger,
an dem eine oder zwei Kathoden vorgesehen sind, wobei
- – der
Drehtisch um eine Vertikaldrehachse drehbar ist,
- – das
Portal an Horizontalführungen
linear bezüglich
des Drehtischs verfahrbar ist,
- – der
Querträger
an Vertikalführungen
des Portals vertikal bewegbar ist,
- – der
Querträger
um eine Horizontaldrehachse drehbar ist, und
- – die
oder beide Kathoden an jeweils einer oder einer gemeinsamen Spanneinrichtung
am Querträger
spannbar und/oder an wenigstens einer Horizontalführung linear
am Querträger
verfahrbar sind.
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Die
erfindungsgemäße ECM-Maschine zeichnet
sich durch die Verwendung eines Portals aus, an dem ein Querträger vertikal
bewegbar angeordnet ist, der wiederum die Kathoden trägt. Es ist
ein symmetrischer Aufbau realisiert, wobei die an beiden Seite vorgesehene
Vertikalführung
des Horizontalträgers
zu maximaler Steifigkeit bei gleichzeitiger Minimierung thermischer
Einflüsse
führt,
gleichzeitig sind große
Fahrwege erreichbar. Aufgrund der verschiedenen vorgesehenen Achsen
und Beweglichkeiten ist es möglich,
auch komplizierte Werkstück-Raumformen bearbeiten
zu können.
Das Werkstück
selbst ist wie beschrieben an einem um eine Vertikalachse drehbaren
Drehtisch angeordnet. Das Portal ist horizontal bezüglich des
Tischs und damit des Werkstücks
verfahrbar. Die Kathoden selbst sind ebenfalls vertikal bezüglich des
Werkstücks
bewegbar und können
in eine beliebige Winkelstellung aufgrund der drehbaren Anordnung
des Querträgers
um eine Horizontalachse gedreht werden. Eine oder zwei weitere Bewegungsachsen
können
ferner dadurch realisiert werden, dass beide Kathoden an einer gemeinsamen
Horizontalführung
gemeinsam bewegbar sind, oder dass jede Kathode separat an einer
Horizontalführung
am Querbalken verschoben werden kann. Alternativ dazu ist es bei
einfacheren Gegenständen auch
denkbar, anstelle der querträgerseitigen
Kathodenführungen
lediglich eine Spanneinrichtung für ein Werkzeug vorzusehen,
nämlich
dann, wenn eine Horizontalbewegung in diesem Bereich nicht erforderlich
ist. Alternativ ist es natürlich
auch denkbar, die Spanneinrichtung selbst horizontal bewegbar am Querträger anzuordnen.
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Insgesamt
bietet die erfindungsgemäße ECM-Maschine
aufgrund der vorgesehenen relativen Beweglichkeit der einzelnen
Elemente bezüglich
einander ein hohes Maß an
Flexibilität
hinsichtlich der Teilebewegung und lässt das Bearbeiten von Teilen unterschiedlichster
Geometrie (zylindrisch, prismatisch, mehreckig, platten- oder scheibenförmig, etc.) zu.
Darüber
hinaus ist aufgrund der Portalausführung für maximale Steifigkeit und
damit extrem hohe Genauigkeit Sorge getragen. Die aus dem "offenen" Aufbau gemäß dem oben
erwähnten
Stand der Technik resultierenden Genauigkeits- und Positionierungsprobleme
ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Maschine vorteilhaft nicht.
Ein weiterer Vorteil ist die gute Zugänglichkeit zum Arbeitsbereich,
nachdem aufgrund der Horizontalbewegbarkeit des gesamten Portals,
an dem die Arbeitskomponenten vorgesehen sind, der Drehtisch und
damit die Werkstückaufnahme
großräumig zugänglich ist,
das heißt, das
Werkstück
ist infolge des langen realisierbaren Portalfahrwegs ohne weiteres
zugänglich.
Entsprechendes gilt auch für
die Werkzeugkathoden, die bei einer entsprechenden Positionierung
des Portals entfernt zum Drehtisch ebenfalls sehr gut zugänglich sind,
so dass auch hier ein Austausch wie auch am Drehtisch sehr einfach
möglich
ist.
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Um
einen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad zu realisieren, sieht eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung einen am Drehtisch lösbar befestigbaren
Werkstückträger vor,
umfassend eine Horizontaldrehachse, um die das gehalterte Werkstück drehbar ist.
Diese Ausführungsform
ist insbesondere zur Bearbeitung von beschaufelten Rotoren zweckmäßig, da über die
am Werkstückträger realisierte
Horizontaldrehachse der Rotor schrittweise gedreht und eine neue
Schaufel in den Arbeitsbereich der Kathoden, die aufgrund der realisierten
Bewegbarkeit an einer beliebigen seitlichen oder darüber befindlichen Position
angeordnet sein können,
realisiert werden kann. Andere Gegenstände, wie beispielsweise rotationssymmetrische
Gehäuse
für Flugtriebwerke
oder prismatische Teile oder aber Ringe oder Scheiben können unmittelbar
am Drehtisch befestigt werden.
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Für den Fall,
dass ein Werkstückträger mit integrierter
horizontaler Drehachse vorgesehen ist, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung vor, diesen so auszugestalten, dass das Werkstück längs der
Horizontaldrehachse linear verschiebbar ist. Diese Ausgestaltung
ermöglicht
es, Rotoren mit mehreren Schaufelreihen, sogenannte Mehrfachblisks,
spannen und bearbeiten zu können.
Aufgrund der linearen Verschiebbarkeit ist es möglich, die Vertikalachse jeder
zu bearbeitenden Schaufelreihe mit der Tischdrehachse fluchtend
zu positionieren, um die Kathoden einfädeln zu können, wozu aufgrund der in
sich gewundenen Schaufelform der Drehtisch während der Einfädelbewegung
etwas gedreht werden muss. Mit dieser Erfindungsausgestaltung kann also
das Arbeitsspektrum noch weiter vergrößert werden.
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Die
Horizontalführungen,
an denen das Portal geführt
ist, sind zweckmäßigerweise
an einem Maschinenbett der Maschine, an dem auch der Drehtisch drehbar
gelagert ist, vorgesehen. Das heißt, die Maschine zeichnet sich
durch ein entsprechend dimensioniertes Maschinenbett aus, das einerseits
den Drehtisch lagert, andererseits aber auch die Horizontalführungen
aufweist, die hinreichend weit voneinander beabstandet sein können, so
dass auch große Teile
gespannt und vom Portal überfahren
werden können.
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Im
Hinblick auf eine äußerst stabile
Führung zur
Erzielung maximaler Steifigkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn
die Vertikalführungen
für den
Querträger
mittels jeweils zweier seitlicher Vertikalsäulen realisiert sind, zwischen
denen jeweils ein den Querträger
tragender Schlitten geführt
ist. Es ist also erfindungsgemäß ein Doppel-Gantry-Aufbau
vorgesehen, bei dem das Portal zweckmäßigerweise aus zwei seitlichen
Portalelementen realisiert wird, die eine geschlossene Struktur
aufweisen bzw. einen Rahmen bilden und über einen separaten Stabilisierungsträger miteinander
verbunden sind.
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Aufgrund
der erfindungsgemäß vorgesehenen
Lagerung der Querträgerschlitten
ist es möglich, den
Querträger
an den Schlitten in Drehlagern, die die Querträger-Horizontaldrehachse bilden, zu lagern.
Denn aufgrund der doppelseitigen Führung der Schlitten ist in
diesem Bereich für
maximale Stabilität gesorgt,
so dass die Horizontalachse des Querträgers ohne jeden Einfluss auf
die Stabilität
bzw. Positionierungsgenauigkeit unmittelbar in diesem Bereich realisiert
werden kann.
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Ein
weiteres Problem bei der aus dem eingangs genannten Stand der Technik
bekannten ECM-Maschine ist in der Führung der diversen Leitungen,
die zum Zuführen
des Elektrolyten oder der Arbeitsspannung oder der Antriebs- und
Steuersignale zu den einzelnen Antrieben führen, zu sehen. Vornehmlich
die Elektrolytzufuhr- und -abfuhrleitungen verlaufen direkt durch
den Arbeitsraum zum Arbeitsbereich. Nachdem es sich um fest verlegte
Leitungen handelt, ist die Zugänglichkeit
zu den Kathoden/dem Werkstück
auch infolge der Leitungsführung
behindert.
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Um
dem abzuhelfen ist bei der erfindungsgemäßen ECM-Maschine vorgesehen,
dass eine oder mehrere Leitungen für die Elektrolytzufuhr und/oder die
Spannungszufuhr zu den Kathoden und/oder eine oder mehrere Antriebs-
oder Steuerleitungen für Linearantriebe
der über
Schlitten an den Querträgern geführten Kathoden
durch den oder längs
des Querträgers
geführt
sind. Infolge des Portalaufbaus ist es nun möglich, die in Rede stehenden
Leitungen "versteckt" zu führen, so
dass sie während
des Arbeitens nicht im Arbeitsraum verlaufen, und, wenn das Portal zur
Seite gefahren ist, auch dann an keiner Stelle hindernd im Weg liegen.
Denn die portalseitigen Führung,
gemäß welcher
die Leitungen zweckmäßigerweise über die
Vertikalträger
des Portals in den Querträger
geführt
sind, ermöglicht
ein "Mitnehmen" der verlegten Leitungen
mit der Portalbewegung. Für
die Kompaktheit des Aufbaus ist es natürlich zweckmäßig, möglichst
viele Leitungen portalseitig "versteckt" zu verlegen.
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Der
Elektrolytkreislauf sollte zweckmäßigerweise geschlossen sein,
um ein ungehindertes Austreten des Elektrolyten zu vermeiden. Zu
diesem Zweck sind unterschiedliche Ausgestaltungen je nach zu bearbeitendem
Werkstück
möglich.
Kommt ein am Drehtisch anzuordnender Werkstückträger beispielsweise im Rahmen
der Blisk-Bearbeitung zum Einsatz, so sollte zweckmäßigerweise
das Werkstück
in einer zweiteiligen Elektrolytkammer angeordnet werden, wobei
der Elektrolyt über
eine Abflussöffnung
im Boden durch den Drehtisch zurückgeführt wird.
Die Kathoden greifen über
eine entsprechende Dichtungsdurchführung durch das Oberteil der
Elektrolytkammer in den Arbeitsbereich, der Elektrolyt wird vorzugsweise über die
Kathoden in den Arbeitsbereich geführt. Hierüber kann ein geschlossener,
dichter Kreislauf realisiert werden. Für den Fall, dass ein solcher
topfartiger Werkstückträger nicht
zum Einsatz kommt, beispielsweise beim Bearbeiten größerflächiger Gehäuseteile
oder dergleichen, ist zweckmäßigerweise
eine die Kathoden umgebende Abdichtabdeckung vorgesehen, die während der
Bearbeitung am Werkstück
abdichtend anliegt, und über
geeignete Zu- und Ablauföffnungen
für den
Elektrolyt verfügt.
Bei dieser Erfindungsausgestaltung sind die Kathoden mit einer entsprechenden Abdichtabdeckung
umgeben. Zum Bearbeiten nähern
sich die Kathoden dem Werkstück,
während sich
die Abdichtabdeckung dichtend an das Werkstück anlegt. Auch hier erfolgt
die Elektrolytzufuhr über
die Kathoden in den dann abgedichteten Raum, aus dem über entsprechende
Abzugsleitungen, die beispielsweise ebenfalls vom Querträger her
zugeführt
bzw. in diesen laufen, der Elektrolyt abgezogen werden kann. Auch
hierüber
kann ein dichter, geschlossener Kreislauf realisiert werden.
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Eine
besonders zweckmäßige Erfindungsausgestaltung
sieht vor, das Werkstück über ein
hydraulisch oder pneumatisch gesteuertes Spannmittel mechanisch
zu haltern und elektrisch zu kontaktieren. Bei dieser Erfindungsausgestaltung
kommt also ein automatisch arbeitender Spannmechanismus zum Einsatz,
der ein gut reproduzierbares Spannen mit stets der gleichen Spannkraft
ermöglicht,
womit auch ein guter, reproduzierbarer elektrischer Kontakt erreicht
werden kann. Das Umrüsten
kann schnell und einfach vonstatten gehen, da das Spannsystem stets
gleich bleibt, lediglich die unmittelbar am Teil angreifende Teileaufnahme
kann möglicherweise entsprechend
dem neu zu spannenden Teil auszutauschen sein, beispielsweise, wenn
ein größerer Rotor
oder ein größeres Gehäuse zu spannen
ist. Je nach Ausgestaltung kann das Spannmittel am Werkstückträger oder
am Drehtisch vorgesehen sein, wobei letzteres zum Spannen sowohl
des zu bearbeitenden Werkstücks
als auch gegebenenfalls des Werkstückträgers mit dem eigenen integrierten Spannmittel
dienen kann. Ein werkstückträgerseitig integriertes
Spannmittel ist beispielsweise längs
der Drehachse zum Spannen des Werkstücks beweglich. Zum Bewegen
von Mehrfachblisks ist das Spannmittel selbst beispielsweise über eine
innere Befestigung oder dergleichen längs verschiebbar. Am Drehtisch
kann das Spannmittel beispielsweise als Innen- oder Außenspanner
für Hohlkörper oder
Scheiben und Ringe etc. ausgeführt
sein.
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Wenngleich
nicht näher
beschrieben, sind selbstverständlich
maschinenseitig verschiedene Messsensoren für die exakte Wegermittlung
der numerisch gesteuert bewegbaren, separat ansteuernden Dreh- oder
Längsantriebe
für jede
Bewegung vorgesehen, die am entsprechenden Ort platziert oder integriert
sind. Auch deren Signalleitungen sind stets so verlegt, dass sie
in keinem Fall sei es bei der dem eigentlichen Arbeitsbetrieb oder
im Rahmen sonstiger Bewegungen stören.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen ECM-Maschine einer
ersten Ausführungsform,
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2 eine
Aufsicht auf die Maschine aus 1,
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3 eine
Prinzipdarstellung in Form einer Vorderansicht einer erfindungsgemäßen ECM-Maschine
zur Darstellung der Elektrolyt- und Spannungszufuhrkreise,
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4 eine
Aufsicht auf die Darstellung aus 3,
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5 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße ECM-Maschine
mit angeordnetem gabelförmigem
Werkstückträger mit
Spannmechanismus,
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6 eine
Prinzipdarstellung in Perspektivansicht mit einem zu bearbeitenden
Gehäuse,
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7 eine
Prinzipdarstellung in Perspektivansicht mit einem zu bearbeitenden
Ring, und
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8 eine
Prinzipdarstellung in Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen ECM-Maschine
einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße ECM-Maschine 1,
mit einem Maschinenbett 2 und einem Drehtisch 3,
der der Werkstück-
oder Werkstückträgeraufnahme
dient. Der Drehtisch 3 ist um eine Vertikaldrehachse A
drehbar, wie mit dem mit A gekennzeichneten Doppelpfeil angedeutet
ist.
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Am
Drehtisch 3 ist ein gabelförmiger Werkstückträger 4 befestigt,
der über
den Drehtisch 3 gedreht werden kann. Am Werkstückträger 4 ist
eine Spanneinrichtung integriert, auf die nachfolgend noch eingegangen
wird, und mit der ein Werkstück, hier
ein beschaufelter Rotor 5, gespannt werden kann. Die Spanneinrichtung
ermöglicht
ein Drehen des gespannten Werkstücks
um eine Horizontaldrehachse B, wie durch den Doppelpfeil, der mit
B gekennzeichnet ist, dargestellt ist.
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Gezeigt
ist ferner ein Portal 6, bestehend aus einem rechten Portalabschnitt 7a und
einem linken Portalabschnitt 7b. Jeder Portalabschnitt 7a, 7b verfügt also über zwei
Vertikalsäulen 8a bzw. 8b,
die oben und unten mit Trägern
zu einem geschlossenen Rahmen verbunden sind. Die Säulen bilden
die Führungen
für jeweils
einen Schlitten 9a, 9b, an dem ein Querträger 10 befestigt
ist. Jeder Schlitten 9a, 9b ist über geeignete
Längsantriebe
und Vertikalführungen direkt
an der Innenseite jeder Vertikalsäule 8a bzw. 8b geführt, es
ist also eine beidseitige Lagerung sowie ein beidseitiger Antrieb
realisiert, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Aufgrund dieser
Führung
ist eine Bewegung des Querträgers 10 in
vertikaler Richtung längs
der vertikalen Linearachse C möglich,
wie durch den Doppelpfeil C angedeutet ist. Das Portal 6 selbst
ist an Horizontalführungen 11,
die zum Maschinenbett 2 hin ausgebildet sind, längs der horizontalen
Linearachse beweglich, wie durch den Doppelpfeil D dargestellt ist.
Es kann also bezüglich des
Werkstücks
verfahren werden.
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Der
Querbalken 10 ist nicht nur wie durch den Doppelpfeil C
dargestellt vertikal beweglich, er ist auch um eine horizontale
Drehachse E drehbar, wie durch den Doppelpfeil, der mit E gekennzeichnet
ist, dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist der Querträger 10 über entsprechende
Drehlager 12 am jeweiligen Schlitten 9a, 9b drehbeweglich
aufgenommen. Hierüber
kann also auch eine Verstellung um die Horizontalachse E erfolgen.
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Am
Querträger 10 sind
bei der in 1 gezeigten Erfindungsausgestaltung
zwei Werkzeugkathoden 13, 14 vorgesehen, von denen
jede an einem entsprechenden horizontal bewegbaren Schlitten oder
einer andersartigen Bewegungseinheit angeordnet ist. Aufgrund dieser
horizontal beweglichen Lagerung ist es möglich, jede Kathode 13, 14 separat horizontal
zu bewegen und sie bezüglich
des Werkstücks
zu positionieren, wie durch die beiden mit F und G gekennzeichneten
Doppelpfeile, die die Linearachsen kennzeichnen, dargestellt ist.
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Bei
der erfindungsgemäßem ECM-Maschine 1 sind
also folgende Linear- oder Drehbeweglichkeiten realisiert:
- A: Vertikaldrehachse des Drehtischs 3,
- B: horizontale Drehachse des Werkstückträgers 4,
- C: vertikale Linearbewegungsachse des Querträgers 10,
- D: horizontale Linearbewegungsachse des gesamten Portals 6,
- E: horizontale Drehachse des Querträgers 10,
- F: horizontale Linearbewegungsachse der Kathode 13
- G: horizontale Linearbewegungsachse der Kathode 14.
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2 zeigt
in Form einer Teilschnittansicht eine Aufsicht durch die ECM-Maschine
aus 1. Der Schnitt verläuft durch das als Doppel-Gantry
ausgeführte
Portal 6. An den Vertikalsäulen 8a, 8b sind die
beiden Schlitten 9a, b gezeigt, die an entsprechenden Linearführungen 15 bewegbar
sind. Zum vertikalen Bewegen sind jedem Schlitten zwei Vertikalantriebe 17 zugeordnet,
bei denen es sich um numerisch gesteuerte Antriebe handelt. Gezeigt
ist ferner die Drehlagerung 12 des Querträgers 10,
wobei durch diese Drehlagerungen, worauf nachfolgend noch eingegangen
wird, die Elektrolyt- und Stromversorgung mittels der beidseitigen
Drehdurchführungen 16 geführt ist.
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Wie 2 ferner
zu entnehmen ist, ist als Option ein zweiter Drehtisch 3', der hier nur
gestrichelt dargestellt ist, vorgesehen. Bei ausreichender Länge des
Maschinenbetts 2 ist die Integration eines zweiten Drehtischs 3' ohne weiteres
möglich,
nachdem das Doppel-Portal 6 entsprechend weit verfahren
werden kann. Hierdurch ist ein sehr flexibles Arbeiten möglich, nachdem
der Drehtisch 3' bereits
vorbereitet werden kann, während
am Drehtisch 3 noch gearbeitet wird.
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Die 3 und 4 zeigen
in Form von Prinzipskizzen den geschlossenen Elektrolytkreislauf sowie
die Stromzuführung
zu Werkstück
und Kathode(n). Der Elekt rolytkreislauf umfasst eine Elektrolytversorgungs-
und -aufbereitungseinheit 18. Die Elektrolytzufuhrleitung 19 ist
im Maschinenbett integriert zum Portal 6 geführt. Die
Leitung verläuft
an oder in einer der Vertikalsäulen
zur Drehdurchführung 16, von
wo aus sie in den Querträger 10 geführt ist
und in diesem zu den Kathoden, die in 3 nicht
näher gezeigt
sind, läuft.
Die Kathoden durchgreifen bei diesem Ausführungsbeispiel das Oberteil 20a der zweiteiligen
Elektrolytkammer 20. Der zugeführte Elektrolyt läuft über den
Arbeitsbereich in das Unterteil 20b der Elektrolytkammer 20,
wo er über
eine Abflussöffnung 21 und
eine Rücklaufleitung 22 wieder zur
Elektrolytversorgungs- und -aufbereitungseinheit 18 geführt wird.
Die Elektrolytzufuhr ist also vollkommen in den Maschinenaufbau
integriert, das heißt, die
Leitung verläuft
nicht freiliegend.
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In
entsprechender Weise ist mit der Stromversorgung der Kathoden 13, 14 verfahren.
Von einer Stromquelle 23 geht zum einen die elektrische
Verbindungsleitung 24 beispielsweise zur Kathode 13 sowie
die elektrische Verbindungsleitung 25 beispielsweise zur
Kathode 14 ab. Beide Verbindungsleitungen 24, 25 sind
an jeweils einem Portalabschnitt nach oben zum Vertikalträger 10 geführt und laufen
in diesen über
die Drehdurchführung 16 zu den
Kathoden hin. Das heißt,
auch diese Leitungen sind "versteckt" verlegt und werden
bei einer Portalbewegung automatisch mitgenommen. Eine weitere der
Kontaktierung des Werkstücks
(Anode) dienende Leitung 26 läuft im gezeigten Beispiel im
Maschinenbett zum Drehtisch 3 bzw. zum Werkstückträger 4.
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5 zeigt
einen Schnitt durch die ECM-Maschine 1 in Längsrichtung.
Gezeigt ist der Werkstückträger 4 im
Schnitt. Dieser ist gabelförmig
ausgeführt und
besitzt eine hydraulische Spanneinrichtung 29, über die
das Werkstück,
hier der Rotor 5, gespannt wird. Die Spanneinrichtung 29 besteht
aus einer ersten drehgelagerten Teilwelle 27, die über einen
hydraulischen Verschiebemechanismus in Richtung der Drehachse B
bewegt werden kann, und einer zweiten Teilwelle 28. Zum
Bewegen wird Hydraulikflüssigkeit über die
beiden Zufuhrleitungen P1 und P2 in den links an der Teilwelle 27 gezeigten
jeweiligen Kolbenraum K gepumpt bzw. daraus abgelassen, je nach gewünschter
Bewegungsrichtung. Zum Spannen des Rotors 5 wird die Teilwelle 27 gegen
die Teilwelle 28 geschoben, so dass das Anpressteil an
der Teilwelle 27 gegen den Rotor gepresst wird, worüber der
feste Sitz realisiert wird. Hierüber
erfolgt auch die elektrische Kontaktierung des Rotors, das heißt über die Spanneinrichtung
bzw. die Teilwellen 27 und 28 wird der elektrische
Kontakt zur Leitung 26 hergestellt. Dargestellt ist ferner
ein Antriebsmotor 30, über
den die Anordnung gedreht werden kann (Drehachse B), sowie ferner
ein Antriebsmotor 31, der für eine optional vorgesehene
Verschiebebewegung der gesamten Spannmimik in Richtung der Drehachse,
wie durch den Doppelpfeil H dargestellt ist, sorgen kann. Dies ermöglicht es,
als Werkstück
einen Mehrfachblisk-Rotor
spannen zu können.
Infolge der linearen Bewegbarkeit ist es möglich, jede Schaufelreihe fluchtend
mit der Drehachse des Drehtischs 3 zu positionieren, um
sie dann zu bearbeiten.
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In 5 ist
der Querträger 10 gezeigt,
an dem die Kathode 14 angeordnet ist und an dem sie über eine
Führungseinheit,
an der sie über
eine Spanneinrichtung 45 befestigt ist, längs des
Doppelpfeils F in 1 bewegbar ist. Entsprechend
ist die längsbewegliche
Lagerung der nicht in 5 gezeigten Kathode 13.
Zum Antrieb jeder Kathode 13, 14 ist, wie bezüglich aller
Bewegungsmöglichkeiten,
jeweils ein numerisch gesteuerter Antriebsmotor vorgesehen, der
die jeweilige Dreh- oder Linearbewegung bewirkt, der hier aber nicht
näher gezeigt
ist.
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Die 6 zeigt
eine modifizierte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ECM-Maschine 1.
Bei dieser ist am Drehtisch 3 an einer entsprechenden,
nicht näher
gezeigten Spanneinrichtung 32 exemplarisch ein Werkstück in Form
eines rotationssymmetrischen Gehäuseteils 33 vorgesehen.
Um dessen äußere Mantelfläche bearbeiten
zu können, ist
hier der Querträger 10 in
eine abgesenkte Position entlang der seitlichen Vertikalführung C
gefahren und um die horizontale Drehachse E geschwenkt, so dass
er im Wesentlichen in einer 90°-Seitenposition zum
Gehäuseteil 33 steht.
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Um
die Außenseite
bearbeiten zu können,
ist hier nur eine Kathode 34 vorgesehen, die von einer Abdichtabdeckung 35 umgeben
ist. Diese Abdichtabdeckung 35 liegt, wenn die Kathode 34 in
der Arbeitsposition ist, über
ihre Dichtfläche 36 dicht
an der Gehäuseaußenwand
an, so dass ein abgedichteter Elektrolytraum gebildet wird. In diesen
wird, wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform bereits angegeben, über die
im Querträger 10 zugeführte Elektrolytleitung 19 der
Elektrolyt unmittelbar in den Arbeitsbereich von den Kathoden her
zugeführt.
Zum Abführen
sind im gezeigten Beispiel zwei Abzugsleitungen 37 vorgesehen,
die mit dem Inneren der Abdichteinrichtung 35 kommunizieren
und den darin anfallenden Elektrolyten abziehen und zur Elektrolytversorgungs-
und -aufbereitungseinheit 18 führen. Auch diese Abzugsleitungen 37 können am
Querträger 10 entlanggeführt sein,
verlaufen also ebenfalls "versteckt".
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Die
Halterung des Gehäuseteils 33 erfolgt auch
hier über
eine Spanneinrichtung 32, über die auch die elektrische
Kontaktierung über
den Drehtisch 3 erfolgt.
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Die 7 zeigt
die erfindungsgemäße ECM-Maschine 1,
wobei hier ein Werkstück
in Form eines Rings 38 gespannt ist. Hierzu kommt eine
außenseitig
angreifende Spanneinrichtung 39 zum Einsatz. Die Kathode 40 wird
auch hier über
eine Elektrolytzufuhrleitung 41, die sich hier durch die
Kathode fortsetzt, über
den Querträger
mit Elektrolyt versorgt. Zur Bearbeitung verfährt hier der Querträger 10 in vertikaler
Richtung entlang der C-Achse auf das Werkstück zu.
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Schließlich zeigt 8 eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen ECM-Maschine 1'. Bei dieser
sind die Drehachsen oder Linearbeweglichkeiten A, C, D und E realisiert,
optional kann ein Werkstückträger mit
der Horizontaldrehbeweglichkeit B auf den Drehtisch 3 aufgesetzt
werden. Nicht vorgesehen sind aber die beiden Linearbeweglichkeiten
F und G für
die jeweiligen Kathoden. Bei dieser Ausführungsform ist am Querträger 10' eine Spanneinrichtung 42 für eine nicht
näher gezeigte Kathode
vorgesehen, die jedoch nicht horizontal beweglich ist, sondern lediglich über den
Querbalken 10' vertikal
verfahren und gegebenenfalls geschwenkt werden kann. Eine solche
Ausgestaltung ist beispielsweise für die Bearbeitung der in den 6 und 7 gezeigten
Gehäuseteile
oder Ringe geeignet.
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Abschließend ist
festzuhalten, dass in den 1 und 8 die
Verkleidungen, z.B. die Außenverkleidungen
der beiden Portalabschnitte, 7a, 7b, nicht vollständig ge zeigt
sind. Auch die Abdeckungen 43 der Horizontalführungen 11,
auf denen das Portal 6 verfährt, sind nur exemplarisch
angedeutet. Sie sind teleskopartig ausgeführt und decken den gesamten
Führungsbereich
ab.