DE102005031605B4

DE102005031605B4 - Aero- bzw. hydrostatische Elektrodenführung zur funkenerosiven Bearbeitung

Info

Publication number: DE102005031605B4
Application number: DE200510031605
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hopf; Martin Schoepf; Bernd Schaefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: CH698010B1; DE102005031605A1; JP5192665B2; JP2007015102A

Abstract

Elektrodenführung (5) für eine Elektrode (10) zur funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstückes (7), dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen (15) für eine radiale Zuführung von Fluidströmen zur präzisen Positionierung, beispielsweise Zentrierung, der Elektrode (10), insbesondere einer Drahtelektrode, innerhalb der Elektrodenführung (5) vorgesehen sind.

Description

Stand der Technik
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.
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.
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 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 101 03 292 A1 beschrieben. Es wird eine Elektrodenführung für eine Elektrode vorgeschlagen, die eine Prismenführung, bestehend aus einem Halteteil und einem Andruckteil, aufweist. Die Elektrode wird zwischen dem Andruckteil und dem Halteteil angeordnet und spielfrei geführt. Eine nutförmige Aussparung ist im Halteteil oder Andruckteil ausgebildet und das Andruckteil wird mittels einer Vorspanneinrichtung gegen das Halteteil gedrückt. Um jeweils gewünschte Andruckkräfte für Elektroden mit unterschiedlichen Durchmessern bereitzustellen, ist die Andruckkraft des Andruckteils einstellbar.
Ein Nachteil der oben beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass die Elektrode zur Fixierung ihrer Lage vom Andruckteil 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.
Aus der DE 44 30 808 C2 ist eine Drahtführung für eine Vorrichtung zum funkenerosiven Drahtschneiden eines Werkstücks bekannt. Die DE 100 64 232 C1 offenbart eine Vorrichtung zum Fuhren einer Bearbeitungselektrode in einer Drahterodiermaschine. Aus der DE 195 02 151 A1 ist eine Vorrichtung zum halb-automatischen Einfädeln eines Drahtes für eine Elektro-Erodiermaschine bekannt. Die DE 196 46 677 C2 offenbart eine Drahtlauf-Umlenkvorrichtung für eine Drahtelektroden-Funkenerosionsmaschine. Aus der DE 199 19 862 A1 ist ebenfalls eine Drahterodiervorrichtung bekannt. Die DE 26 53 857 C2 offenbart einen Führungskopf für Elektroden an elektrisch abtragenden Bearbeitungseinrichtungen. Aus der DE 690 08 714 T2 ist eine elektrische Entladungsmaschine zum Erodieren eines Werkstückes bekannt. Die US 5,585,013 offenbart eine Elektrodenführung für eine elektrische Entladungsmaschine.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erodiermaschine bzw. eine Elektrodenführung zur funkenerosiven Bearbeitung bereitzustellen, welche eine einfache und gleichzeitig präzise Elektrodenführung gewährleistet.
Vorteile der Erfindung
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.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erodiermaschine bzw. Elektrodenführung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Erodiermaschine mit einer Elektrodenführung,
2a eine aerostatische bzw. hydrostatische Elektrodenführung in Draufsicht,
2b einen Ausschnitt aus 2a, und
2c eine Elektrodenführung im Schnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 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.
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.
2a zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Elektrodenführung 5 in Draufsicht, d. h. die Längsachse der Elektrodenführung 5 verläuft senkrecht zur Blattebene. Die 2b stellt einen Ausschnitt aus der 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 2b erkennbar, sind die Einlassbohrungen 15b auf die Elektrode 5 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 5 in der Elektrodenführung 5 führt. Besonders geeignet sind Anordnungen mit drei Einlassbohrungen 15b, wobei jeweils zwei Einlassbohrungen 15b einen Winkel von 120° einschließen. Grundsätzlich ist jedoch jede andere Anordnung, die einen gewünschten Gesamtdruck der Fluidströme auf die Elektrode 10 gewährleisten kann, möglich.
Wie die 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 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.
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.
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.

Claims

Elektrodenführung (5) für eine Elektrode (10) zur funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstückes (7), dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen (15) für eine radiale Zuführung von Fluidströmen zur präzisen Positionierung, beispielsweise Zentrierung, der Elektrode (10), insbesondere einer Drahtelektrode, innerhalb der Elektrodenführung (5) vorgesehen sind.
Elektrodenführung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidströme aus Gasen wie Luft oder Flüssigkeiten wie Wasser bestehen.
Elektrodenführung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (15) mindestens einen Verteiler (15a) und/oder Einlassbohrungen (15b) aufweisen.
Elektrodenführung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (15a) mit den Einlassbohrungen (15b) verbunden ist und die Fluidströme auf Einlassbohrungen (15b) verteilt.
Elektrodenführung (5) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassbohrungen (15b) rotationssymmetrisch um die Elektrode (10) angeordnet sind.
Elektrodenführung (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Einlassbohrungen (15b) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Einlassbohrungen (15b) einen Winkel von 120° einschließen.
Elektrodenführung (5) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenführung (5) aus mehreren, entlang der Längsachse (6) der Elektrodenführung (5) übereinander angeordneten Einlassbohrungen (15b) besteht.
Erodiermaschine (1) zur erosiven Bearbeitung eines Werkstückes (7) mit einer Elektrodenführung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verwendung der Elektrodenführung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Kühlung der Elektrode (10).