DE102008026591A1 - Mehrzweckvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Mehrzweckvorrichtung umfasst eine Elektrode, die einen Durchgang aufweist, eine Energieversorgungseinrichtung, die mit den zwei entgegengesetzten Anschlüssen davon mit der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück elektrisch verbunden sind, eine Beschickung, um den Durchgang der Elektrode selektiv mit einem Gas oder einer Flüssigkeit zu beschicken, einen ersten Laserstrahl und einen zweiten Laserstrahl, die jeweils durch den Durchgang der Elektrode auf das Werkstück projiziert werden, und eine Detektionssteuereinrichtung, um die zurückgestrahlte Lichtwelle des zweiten Laserstrahls, der durch das Werkstück reflektiert wurde, zu empfangen.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft Bearbeitungsvorrichtungen und insbesondere eine Mehrzweckvorrichtung, die eine Laserentfernungsmessungsfunktion aufweist.
- 2. Beschreibung des Standes der Technik
- Wenn eine gewöhnliche Funkenerosionsmaschine (EDM) verwendet wird, dann wird die Elektrode der Vorrichtung in die Nähe der Oberfläche des Werkstückes gehalten, das in ein Dielektrikum eingetaucht vorliegt. Das Werkstück wird dadurch geschnitten, dass Hochfrequenzfunken durch eine kleine Lücke zwischen der Elektrode und dem Werkstück erzeugt werden, die mit einem Dielektrikum gefüllt ist. Diese Technik gestattet komplizierte Formen in harten Metallen zu bearbeiten.
- Die vorstehend erwähnte Funkenerosionsmaschine nutzt eine elektrische Entladung, um ein Werkstück zu schneiden. Ist eine große Schnitttiefe erforderlich, dann ist eine lange Bearbeitungszeit notwendig. Um die Bearbeitungszeit zu verkürzen, wurde eine verbesserte Gestaltung einer Funkenerosionsmaschine mit Laserschneidewerkzeugmitteln entwickelt. Diese Vorrichtung gestattet, dass eine Funkenbearbeitung und ein Laserschneiden gleichzeitig ausgeführt werden, um die Bearbeitung zu beschleunigen.
- Die vorstehend erwähnte verbesserte Gestaltung einer Funkenerosionsmaschine weist den Vorteil einer hohen Schneidegeschwindigkeit auf. Sie kann jedoch nicht die Schnitttiefe oder die Entfernung bzw. den Abstand während des Bearbeitens erfassen. Folglich kann sie lediglich Durchgangslöcher schneiden und ist nicht für andere komplexe Strukturen geeignet.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung wurde unter den gegebenen Umständen vollbracht. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Mehrzweckvorrichtung bereitzustellen, die eine Laserentfernungsmessungsfunktion aufweist und unterschiedliche Struk turen schnell bearbeiten kann.
- Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Mehrzweckvorrichtung bereitzustellen, die eine Laserentfernungsmessungsfunktion aufweist und zum Ausführen einer Präzisionsbearbeitung geeignet ist.
- Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst die Mehrzweckvorrichtung eine Elektrode, eine Energieversorgungseinrichtung, eine Beschickung, einen ersten Laserstrahl, einen zweiten Laserstrahl und eine Detektionssteuereinrichtung. Die Elektrode weist ein Verbindungsende auf, ein Arbeitsende, das einem zu bearbeitenden Werkstück gegenüberliegt, und einen Durchgang, der durch das Verbindungsende und das Arbeitsende geschnitten vorliegt. Die Energieversorgungseinrichtung umfasst jeweils zwei entgegengesetzte Leitungs- bzw. Durchlassanschlüsse und ist mit der Elektrode und dem Werkstück elektrisch verbunden. Die Beschickung ist geeignet dem Durchgang der Elektrode ein Gas oder eine Flüssigkeit zuzuführen. Der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl werden jeweils durch den Durchgang der Elektrode auf das Werkstück in Richtung des Verbindungsendes der Elektrode zu dem Arbeitsende der Elektrode projiziert. Die Detektionssteuereinrichtung ist dazu geeignet die zurückstrahlende Lichtwelle des zweiten Laserstrahls, der durch das Werkstück reflektiert wird, zu empfangen. Durch die vorstehend erwähnte Anordnung ist die Mehrzweckvorrichtung zum schnellen Bearbeiten komplexer Strukturen geeignet.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 stellt eine schematische Zeichnung dar, die eine Mehrzweckvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. -
2 stellt eine bereitgestellte Ansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die einen Bearbeitungsvorgang einer Blindbohrung der Mehrzweckvorrichtung zeigt. -
3 stellt eine andere bereitgestellte Ansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die einen Bearbeitungsvorgang der Mehrzweckvorrichtung in der Ebene zeigt. -
4 stellt eine schematische Ansicht dar, die eine Mehrzweckvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. - Ausführliche Beschreibung der Erfindung
- In
1 ist eine Mehrzweckvorrichtung10 zum elektroerosiven Bearbeiten gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Mehrzweckvorrichtung10 umfasst eine Elektrode20 , eine Energieversorgungseinrichtung25 , eine Beschickung30 , einen ersten Laserstrahl40 , einen zweiten Laserstrahl50 , und eine Detektionssteuereinrichtung60 . - Die Elektrode
20 liegt als ein aus Kupfer hergestelltes zylindrisches Element vor, das ein Verbindungsende21 , ein Arbeitsende22 und einen Durchgang23 aufweist, der durch das Verbindungsende21 und das Arbeitsende22 geschnitten vorliegt. Das Verbindungsende21 ist mit einer Hauptwelle70 der Mehrzweckvorrichtung10 verbunden, die den Durchgang23 mit einer Öffnung72 der Hauptwelle70 in Verbindung hält. Das Arbeitsende22 liegt einem Werkstück76 gegenüber, das in die Vorrichtungsbasis74 der Mehrzweckvorrichtung10 gelegt wird. Die Hauptwelle70 kann so angetrieben werden, dass die Elektrode20 in vertikaler Richtung hin und her bewegt oder an deren eigener Achse gedreht werden kann. - Die Energieversorgungseinrichtung
25 weist zwei Leitungsanschlüsse27 auf. Ein Leitungsanschluss27 liegt als der positive Pol vor. Der andere Leitungsanschluss27 liegt als der negative Pol vor. Die zwei Leitungspole27 sind jeweils mit der Elektrode20 und dem Werkstück76 elektrisch verbunden. - Die Beschickung
30 weist eine Verbindungsrohrleitung32 auf, die mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt und mit der Hauptwelle70 so verbunden ist, dass das Gas oder die Flüssigkeit durch die Öffnung72 des Durchgangs23 der Elektrode20 strömen bzw. fließen kann. - Der erste Laserstrahl
40 ist ein Laserstrahl von hoher Energie, beispielsweise ein Nd:YAG Laser oder ein Kohlendioxidlaser. Der zweite Laserstrahl50 ist ein Laser mit geringer Energie. Der erste Laserstrahl40 und der zweite Laserstrahl50 werden jeweils durch Laseremissionsquellen42 und52 erzeugt und in die Öffnung72 der Hauptwelle70 projiziert. Werden der erste Laserstrahl40 und der zweite Laserstrahl50 in die Öffnung72 der Hauptwelle70 projiziert, dann gehen sie durch den Durchgang23 zu dem Werkstück in Richtung von dem Verbindungsende21 zu dem Arbeitsende22 . Der erste Laserstrahl40 und der zweite Laserstrahl50 können auf das Werkstück76 entweder koaxial oder nicht koaxial projiziert werden. - Die Detektionssteuereinrichtung
60 ist in der Laseremissionsquelle52 eingebaut, die den zweiten Laserstrahl50 emittiert und zum Empfangen der zurückstrahlenden Lichtwelle des zweiten Laserstrahls50 geeignet ist, der durch das Werkstück76 reflektiert wurde und die Entfernung bzw. den Abstand gemäß der Bewegungs- bzw. Reisezeit der Lichtwelle oder anderer Wege erfasst. - Wird, in
2 , die Mehrzweckvorrichtung10 verwendet, dann verläuft der positive beziehungsweise negative Strom durch die Leitungsanschlüsse27 zu der Elektrode20 und dem Werkstück76 , und das/die von der Beschickung30 bereitgestellte Gas oder Flüssigkeit strömt bzw. fließt durch den Durchgang23 der Elektrode20 zu der Oberfläche des Werkstückes76 . Wenn die Hauptwelle70 die Elektrode20 in Richtung zu einer Nah- bzw. Nachbarschaftsposition zu dem Werkstück76 trägt, gibt die Elektrode eine elektrische Entladung auf das Werkstück76 ab. Gibt die Elektrode20 eine elektrische Entladung auf das Werkstück76 ab, schneidet der erste Laserstrahl40 die Oberfläche des Werkstücks76 . Durch die Wirkungen der elektrischen Entladung und den ersten Laserstrahl40 wird eine entsprechende kreisförmige Blindöffnung78 auf der Oberfläche des Werkstückes76 schnell gebildet. - Während eines Bearbeitens des Werkstückes
76 durch die Elektrode20 und den ersten Laserstrahl40 , wird der zweite Laserstrahl50 ebenfalls auf die Oberfläche des Werkstückes76 projiziert und die zurückstrahlende Lichtwelle geht durch den Durchgang23 der Elektrode20 zu der Detektionssteuereinrichtung60 , so dass die Detektionssteuereinrichtung60 die Schnitttiefe der Blindöffnung78 durch Berechnen der Dauer, vom Emittieren des zweiten Laserstrahls50 bis zum Empfang der entsprechend zurückstrahlenden Lichtwelle, bestimmen kann. - Wird, in
3 , das Werkstück76 auf einem beweglichen Tisch80 angeordnet, dann kann die Elektrode20 und der erste Laserstrahl40 so gesteuert werden, dass ein Typ eines Planaren Fräsens bzw. Planar Milling ausgeführt und gleichzeitig der zweite Laserstrahl50 zum Erfassen der Frästiefe angewendet wird. Folglich kann die Mehrzweckvorrichtung10 eine mehrere Schritte umfassende Vielfachtiefen-Bearbeitung ausführen. - Durch die Anwendung des zweiten Laserstrahls
50 , um ein Rückmelde-Signal zum Erfassen der Schnitttiefe bereitzustellen, kann die elektrische Entladung, die durch die Elektrode20 und der ersten Laserstrahl40 entladen werden, gleichzeitig auf das Werkstück angewendet werden, um eine Blindöffnung oder ein Durchgangsloch mit hoher Präzision und hoher Geschwindigkeit zu bearbeiten. Weiterhin ist die Mehrzweckvorrichtung10 zum Bearbeiten verschiedener oder komplexer Strukturen geeignet. -
4 stellt eine Mehrzweckvorrichtung90 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum elektrolytischen Bearbeiten dar. Im wesentlichen ähnlich zu der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform, umfasst die Mehrzweckvorrichtung90 dieser zweiten Ausführungsform eine Elektrode91 , eine Energieversorgungseinrichtung92 , eine Beschickung93 , einen ersten Laserstrahl94 , einen zweiten Laserstrahl95 und eine Detektionssteuereinrichtung96 . Gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist die Beschickung93 geeignet dem Durchgang97 der Elektrode91 ein Elektrolyt bereitzustellen. Der erste Laserstrahl94 und der zweite Laserstrahl95 sind durch den Durchgang97 auf die Oberfläche des Werkstückes98 projiziert. Die Energieversorgungseinrichtung92 stellt fortlaufend einen Strom mit geringer Spannung hohem Ampere bereit, der durch das zwischen der Elektrode91 und dem Werkstück98 befindlichen Elektrolyt fließt, um das Material des Werkstückes98 zu lösen. Weiterhin umgibt ein Isolator99 den Umfang der Elektrode91 , wodurch die Bearbeitungsqualität erhalten bleibt. Diese zweite Ausführungsform erreicht die gleichen Wirkungen wie die vorstehend erwähnte erste Ausführungsform. - Obwohl die bestimmten Ausführungsformen der Erfindung zu Zwecken der Darstellung ausführlich beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen ohne von dem Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, ausgeführt werden. Demgemäß wird die Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.
Claims (7)
- Mehrzweckvorrichtung, umfassend: eine Elektrode, wobei die Elektrode ein Verbindungsende, ein Arbeitsende, das einem zu bearbeitenden Werkstück gegenüberliegt, und einen Durchgang, aufweist der durch das Verbindungsende und das Arbeitsende geschnitten vorliegt; eine Energieversorgungseinrichtung, wobei die Energieversorgungseinrichtung einen positiven Polanschluss und einen negativen Polanschluss umfasst, wobei einer von dem positiven Polanschluss und dem negativen Polanschluss mit der Elektrode elektrisch verbunden sind, wobei der andere von dem positiven Polanschluss und dem negativen Polanschluss mit dem Werkstück elektrisch verbunden sind; eine Beschickung, der zum selektiven Beschicken des Durchgangs der Elektrode mit einem Gas oder einer Flüssigkeit geeignet ist; einen ersten Laserstrahl und einen zweiten Laserstrahl, die jeweils durch den Durchgang der Elektrode auf das Werkstück in Richtung von dem Verbindungsende der Elektrode zu dem Arbeitsende der Elektrode projiziert werden; und eine Detektionssteuereinrichtung, die zum Empfang der zurückgestrahlten Lichtwelle des zweiten Laserstrahls, der durch das Werkstück reflektiert wird, geeignet ist.
- Mehrzweckvorrichtung nach Anspruch 1 weiter umfassend, einen beweglichen Tisch, der das Werkstück trägt.
- Mehrzweckvorrichtung nach Anspruch 1 weiter umfassend, eine Hauptwelle, die mit dem Verbindungsende der Elektrode zum Bewegen der Elektrode verbunden ist.
- Mehrzweckvorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Laserstrahl ein Laserstrahl mit hoher Energie ist.
- Mehrzweckvorrichtung nach Anspruch 1, worin der zweite Laserstrahl ein Laserstrahl mit geringer Energie ist.
- Mehrzweckvorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl koaxial auf das Werkstück projiziert werden.
- Mehrzweckvorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl nicht koaxial auf das Werkstück projiziert werden.
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