DE102008044297B4 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem als erste Elektrode (1) ausgebildeten Werkzeug, einem als zweite Elektrode (2) ausgebildetem Werkstück und einem die erste Elektrode (1) und die zweite Elektrode (2) elektrisch leitend verbindenden Elektrolyt (6), umfassend die Schritte:
– zumindest zeitweises Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2),
– Steuern eines Abstandes (A) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2), so dass mittels eines elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird, und
– gezieltes und zeitlich begrenztes Kontaktieren der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) um einen Kurzschluss zu erzeugen, damit in einem Arbeitsgalt (14) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) vorhandene Ablagerungen (10) entfernt werden,
– wobei der Abstand (A) um eine Vorschubdistanz (V) bis zum Kontakt der ersten Elektrode (1) mit der zweiten Elektrode (2) verringert wird und...

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken und insbesondere zur elektrochemischen Mikrobearbeitung bzw. -erzeugung von Bohrlöchern, z. B. Einspritzlöchern von Einspritzanlagen einer Brennkraftmaschine.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der GB 825291 A bekannt, wobei die Bohrelektrode in periodischen Abständen vollständig aus dem Bohrloch zurückgezogen wird, um das Bohrloch mit dielektrischer Flüssigkeit zu füllen, um derart Ablagerungen aus dem Bohrloch zu entfernen.
  • Die elektrochemische Bearbeitung von Werkstücken, auch ECM-Verfahren (Elektro Chemical Machining) genannt, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei derartigen Verfahren wird mittels Elektrolyse eine Oberfläche eines Werkstücks bearbeitet. Hierzu wird eine Elektrode verwendet und ein metallisches Werkstück wird in einer elektrolytischen Flüssigkeit (Elektrolyt) angeordnet. Die Elektrode und das Werkstück werden über eine geeignete Spannungsquelle miteinander verbunden, wodurch bei Annäherung der Elektrode an das Werkstück ein Abtrag von Material vom Werkstück erfolgt. Mittels derartiger Verfahren können insbesondere auch Durchgangslöcher in Werkstücken hergestellt werden.
  • Beim elektrochemischen Bohren (ECM-Bohren), d. h., beim elektrochemischen Abtragen von Material in einem Bohrloch, arbeitet sich die Werkzeugelektrode durch eine Senkbewegung in das Werkstück ein. Bei der Verwendung eines neutralen Elektrolyten kommt es während des Prozesses zur Bildung von Reaktionsprodukten, wie beispielsweise Metallhydroxid-Schlamm, Gasblasen oder Wärme, im Arbeitsspalt zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück.
  • Dadurch steigt u. a. der elektrische Widerstand, wodurch der Prozess letztendlich zum Erliegen kommt. Je kleiner der Bohrungsdurchmesser, desto stärker wird der Prozess gestört. Somit sind für kleine Bohrungsdurchmesser nur geringe Aspektverhältnisse herstellbar. Während mit einem Elektrodendurchmesser von 1 mm ein Aspektverhältnis von 20:1 (Tiefe der Bohrung: Durchmesser der Bohrung) erreicht wird, liegt die erreichbare Bohrtiefe für einen Elektrodendurchmesser von 10 μm nur noch bei ca. 50 bis 80 μm.
  • Bekannte Verfahren, wie beispielsweise das ultraschallunterstützte ECM, sind für Bohrungsdurchmesser < 100 μm nicht geeignet, da hier kein effektives Einkoppeln des Ultraschalls möglich ist. Shaped tube elctrolytic machining (STEM) mit elektrolyt-durchströmtem Glas- bzw. Metallröhrchen ist lediglich bis zu einem Bohrungsdurchmesser von 0,5 mm möglich. Die Verwendung von sauren Elektrolyten um die Bildung von Hydroxid-Schlamm zu vermeiden, ist nur in Verbindung mit bestimmten Werkzeuggruppen (z. B. Ni-Basislegierungen) anwendbar.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welches die in einem Arbeitsspalt zwischen einer Werkstück- und einer Werkzeugelektrode in einem Elektrolyt bei der elektrochemischen Bearbeitung des Werkstückes anfallenden Reaktionsprodukte effizient entfernt werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht nun den notwendigen Stoffaustausch, insbesondere von Hydroxid-Schlamm, im Arbeitsspalt zwischen Elektrode und Werkstück. Dadurch erhöht sich die Oberflächengüte der Lochwandung und thermische Einflusszonen während der Bearbeitung werden auf ein Minimum reduziert. Desweiteren kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein viel höheres Aspektverhältnis erzielt werden, als es mit den Methoden nach Stand der Technik möglich war. Dies wird erreicht durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem als erste Elektrode ausgebildeten Werkzeug, einem als zweite Elektrode ausgebildeten Werkstück und ein die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch leitend verbindendes Elektrolyt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst hierzu die folgenden Schritte: Zumindest zeitweises Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, Steuern eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, so dass mittels eines elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird und gezieltes und zeitlich begrenztes Kontaktieren der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, um einen Kurzschluss zu erzeugen, damit in einem Arbeitsspalt zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorhandene Ablagerungen entfernt werden. Dabei wird der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode um eine Vorschubdistanz bis zum Kontakt der ersten Elektrode mit der zweiten Elektrode verringert und daraufhin dann der Abstand um eine Rückzugdistanz vergrößert, um den Kurzschluss wieder aufzuheben. Während der Vergrößerung des Abstands bzw. während dieser Rückstellbewegung, baut sich der Lichtbogen auf, welcher den Elektrolyten verdampft und somit den Druckgradienten erzeugt.
  • Das hohe Aspektverhältnis wird also durch das gezielte regelmäßige Erzeugen eines Kurzschlusses erreicht. Nach dem Kurzschließen fließt der maximale Strom, der Kurzschlussstrom, durch die Elektroden. Bei Trennen der ersten von der zweiten Elektrode konzentriert sich der Stromfluss im ersten Moment nach dem Trennen auf einen sehr kleinen Bereich, nämlich die realen Kontaktpunkte der Oberflächen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Durch die hohe Stromdichte in diesen Punkten steigt die Temperatur stark an und verdampft das Elektrolyt in der näheren Umgebung. In der Folge entsteht ein Lichtbogen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, der den Strom weiterleitet. Dieser Lichtbogen verursacht durch die große Hitze und die dadurch bedingte Ausdehnung des verdampfenden Elektrolyten einen Druckgradienten, welcher die Hydroxide, also die Ablagerungen, aus dem Arbeitsspalt bzw. Bohrloch heraustrennt. Somit können insbesondere Mikrobohrungen für Spritzlöcher in Injektoren präzise hergestellt werden.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mehrere Abfolgen von Verringern des Abstandes und Vergrößern des Abstandes wiederholt ausgeführt werden. Vorteilhafterweise ist dabei die jeweilige Rückzugsdistanz kleiner ist als die vorhergehende Vorschubdistanz. Durch diese mehreren Abfolgen wird also erreicht, dass die erste Elektrode schrittweise Material am Werkstück abträgt und somit ein Sackloch oder ein Durchgangsloch im Werkstück erzeugt. Dabei kann sich sowohl die Vorschubdistanz als auch die Rückschubdistanz in den mehreren Abfolgen unterscheiden und somit treten die Kurzschlüsse nicht in gleichen zeitlichen Abständen auf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Abstand mit einer kontinuierlichen Vorschubgeschwindigkeit um die Vorschubdistanz verringert. Dabei können sich wiederum die Vorschubgeschwindigkeiten in den mehreren Abfolgen voneinander unterscheiden. Der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wird also kontinuierlich verringert, bis der Kurzschluss eintritt. Ab diesem Kurzschlusspunkt wird der Abstand um die Rückzugdistanz vergrößert, damit sich der Lichtbogen aufbaut. Um ein Sackloch oder ein Bohrloch zu erzeugen, ist natürlich auch bei dieser Methode die Vorschubdistanz vorteilhafterweise größer als die Rückzugdistanz.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode vor dem Verringern des Abstandes während einer Verharrzeit nicht bewegt werden, so dass während der Verharrzeit mittels des elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird. Für den Fall, dass nur die erste Elektrode beweglich ausgeführt ist, heißt dies, dass der Vorschub der ersten Elektrode während der Verharrzeit gleich Null ist. Aufgrund des elektrochemischen Prozesses vergrößert sich jedoch der Arbeitsspalt während der Verharrzeit und Ablagerungen, wie beispielsweise Hydroxid-Schlamm, bilden sich im Arbeitsspalt. Deshalb wird nach dieser bestimmten Verharrzeit der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode mit hoher Geschwindigkeit bis zum Kontakt verringert, um den Kurzschluss zu erzeugen. Daraufhin fährt die erste Elektrode wieder um die Rückzugsdistanz zurück und der elektrochemische Prozess kann wiederum während der Verharrzeit Material am Werkstück abtragen. Selbstverständlich sind auch bei dieser Variante Vorschubgeschwindigkeiten, Vorschubdistanzen, Rückzugdistanzen sowie Verharrzeiten während der mehreren Abfolgen im Prozess variabel. Besonders bevorzugt werden die Vorschubgeschwindigkeit und/oder Vorschubdistanz und/oder Rückzugdistanz und/oder Verharrzeit derart zueinander abgestimmt, so dass in wiederholter Abfolge von Verringern und Vergrößern des Abstandes beider Elektroden zueinander, Kurzschlüsse in zeitlich gleichen Abständen erfolgen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Variante wird der Abstand nach dem Verringern um die Vorschubdistanz mehrmals um die Rückzugdistanz vergrößert und sofort wieder verringert, um mehrere aufeinanderfolgende Kurzschlüsse zu erzeugen. Besonders bei großen Bohrtiefen bzw. bei tiefen Sacklöchern ist das Ausbringen des Hydroxid-Schlamms besonders schwer. Deshalb ist es hier von Vorteil, mehrere kurz aufeinanderfolgende Kurzschlüsse und Lichtbögen zu erzeugen und sämtliche Ablagerungen aus dem Arbeitsspalt zu befördern. Im Anschluss an die mehreren Kurzschlüsse werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode wieder getrennt, um den elektrochemischen Prozess fortzuführen.
  • Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Stromdichte beim Kurzschluss so gewählt, dass das Elektrolyt im Arbeitsspalt zumindest teilweise verdampft und zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Lichtbogen entsteht, damit durch einen ansteigenden Druckgradienten der Stoffaustausch im Arbeitsspalt stattfinden kann.
  • Des Weiteren kann vorteilhafterweise durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Erweiterung der Formgebungsmöglichkeiten der Bohrlöcher oder Sacklöcher, beispielsweise durch Variation von Spannung bzw. Strom über die Prozesszeit, erreicht werden.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum elektrochemischen Abtragen zur Herstellung einer Einspritzöffnung einer Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks. Die bereits diskutierten vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks finden selbstverständlich analog Anwendung auf das elektrochemische Abtrageverfahren zur Herstellung einer Einspritzöffnung einer Kraftstoffeinspritzdüse. Mit dem elektrochemischen Abtrageverfahren für Einspritzöffnungen können deutlich bessere Oberflächenguten, geringere Rauheiten sowie eine Vermeidung thermischer Einflusszonen der Lochwandung erreicht werden. Dies hat eine direkte Auswirkung auf die Bauteilfunktion, wie z. B. verringerte Streuung der Durchflussmenge.
  • Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend ein als erste Elektrode ausgebildetes Werkzeug, einen Anschluss um ein zu bearbeitendes Werkzeug als zweite Elektrode anzuschließen, eine Stromversorgung, um zumindest zeitweise eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anzulegen, ein die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch leitend verbindendes Elektrolyt, eine Bewegungsvorrichtung zum Variieren eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Bewegungsvorrichtung. Dabei ist die Steuerungseinheit ausgebildet, einen Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode so zu steuern, dass mittels eines elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird, und die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode gezielt und zeitlich begrenzt in Kontakt kommt, um einen Kurzschluss zu erzeugen.
  • Die vorteilhaften Ausgestaltungen, wie sie in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, finden selbstverständlich auch analog für die erfindungsgemäße Vorrichtung Anwendung.
  • Vorteilhafterweise ist die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet, die verendende erste Elektrode nachzuführen. Alternativ kann auch nur die zweite Elektrode bewegt werden oder die erste und zweite Elektrode werden gleichzeitig bewegt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Kurzschlusspunkt für die Ausführungsbeispiele 1 bis 3,
  • 2 eine weitere Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Lichtbogen für die Ausführungsbeispiele 1 bis 3,
  • 3 ein Diagramm mit einem Verlauf des Vorschubs für die erste Elektrode nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 4 ein Diagramm mit einem variierten Verlauf des Vorschubs der ersten Elektrode nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 5 ein Diagramm mit einem Verlauf des Vorschubs der ersten Elektrode nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 6 ein Diagramm mit einem Verlauf des Vorschubs der ersten Elektrode nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 anhand der drei Ausführungsbeispiele genauer beschrieben.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 3 zum Bearbeiten eines Werkstücks, ausgebildet als elektrochemische Mikrobohrvorrichtung zur Herstellung einer Einspritzöffnung in einer Kraftstoffeinspritzdüse. 1 gilt für alle drei Ausführungsbeispiele.
  • Die Vorrichtung 3 umfasst ein zylinderförmiges Werkzeug, ausgebildet als erste Elektrode 1 sowie ein Werkstück, ausgebildet als zweite Elektrode 2. Die zweite Elektrode 2 ist über einen Anschluss 4 mit einer Stromversorgung 5 verbunden. Ebenso ist die erste Elektrode 1 mit dieser Stromversorgung verbunden. In der Abbildung nach 1 hat sich die erste Elektrode 1 bereits in das Werkstück 2 eingearbeitet. Dadurch entsteht ein annähernd beckenförmiger Arbeitsspalt 14, welcher auch als Bohrloch bezeichnet werden kann. Zumindest dieser Arbeitsbereich 14 befindet sich in einem geschlossenen Bereich 6a, gefüllt mit Elektrolyt 6, angedeutet durch den gestrichelten Kasten in 1. Desweiteren dargestellt in 1 ist eine Bewegungsvorrichtung 7, gesteuert durch eine Steuerungseinheit 8. Die Bewegungsvorrichtung 7 ist wirkverbunden mit der ersten Elektrode 1 und kann somit die erste Elektrode 1 entlang einer Bewegungsrichtung 12 auf und ab bewegen. Der Arbeitsspalt 14 ist teilweise gefüllt mit Ablagerungen 10, z. B. Hydroxid-Schlamm.
  • In den Darstellungen nach 1 wurde also die erste Elektrode 1 bereits entlang der Bewegungsrichtung 12 um die Vorschubdistanz V (gemäß siehe 3 bis 6) bis zum Kontakt auf die zweite Elektrode 2 zubewegt. Dank der Stromversorgung 5 fließt nun am Punkt 9, dem Punkt mit größter Stromdichte, ein Kurzschlussstrom 11 durch die erste Elektrode 1 und die zweite Elektrode 2.
  • Nachdem dieser Kontakt über den Punkt 9 gemäß 1 hergestellt ist, wird die erste Elektrode 1 mittels der Bewegungsvorrichtung 7 entlang der Bewegungsrichtung 12 um eine Rückzugdistanz R (gemäß 3 bis 6) von der zweiten Elektrode 2 entfernt. Diese Situation ist in 2 dargestellt.
  • 2 zeigt wiederum die erfindungsgemäße Vorrichtung 3 für alle drei Ausführungsbeispiele. Die erste Elektrode 1 ist in 2 um einen Abstand A von der zweiten Elektrode 2 beabstandet. Da vor dem Rückzug um Abstand A der Kurzschluss stattfand, entsteht ein Lichtbogen 13 zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2. Dieser Lichtbogen 13 verursacht durch die große Hitze und die dadurch bedingte Ausdehnung des verdampfenden Elektrolyten 6 einen Druckgradienten im Arbeitsspalt 14. Dadurch wird die Ablagerung 10 aus dem Arbeitsspalt 14 herausbefördert und der elektrochemische Abtragungsprozess kann fortgesetzt werden.
  • In den 3 bis 6 sind jeweils Diagramme dargestellt, wobei in jedem der Diagramme die horizontale Achse 15 eine Zeit t und die orthogonale Achse 16 eine Vorschubbewegung v entlang der Bewegungsrichtung 12 anzeigt. Dabei ist zu beachten, dass sich mit sinkender Vorschubbewegung entlang der Bewegungsrichtung 12 die erste Elektrode 1 nach unten, also auf die zweite Elektrode 2 zubewegt.
  • 3 zeigt ein Diagramm mit dem Verlauf des Vorschubs der ersten Elektrode 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei ist zu sehen, wie in einer ersten Abfolge 18a die erste Elektrode 1 um die Vorschubdistanz V mit kontinuierlicher Geschwindigkeit über eine erste Zeit t1 auf die zweite Elektrode 2 zu bewegt wird. An einem Kurzschlusszeitpunkt 17 berührt die erste Elektrode 1 die zweite Elektrode 2. Daraufhin wird die erste Elektrode 1 um eine Rückzugdistanz R von der zweiten Elektrode 2 wegbewegt. Dieser Vorgang wiederholt sich dann sinngemäß in der zweiten Abfolge 18b mit der zweiten Zeit t2, der dritten Abfolge 18c mit der dritten Zeit t3 und der vierten Abfolge 18d mit der vierten Zeit t4. Selbstverständlich ist der Prozess nicht auf vier Abfolgen beschränkt und kann beliebig ergänzt und fortgesetzt werden.
  • In 3 ist gut zu sehen, dass die jeweilige Vorschubdistanz V einer Abfolge größer der zugehörigen Rückzugdistanz R ist. Dadurch bewegt sich die erste Elektrode 1 schrittweise in die zweite Elektrode 2 hinein und ein Sackloch bzw. ein Bohrloch entsteht. Desweiteren ist zu sehen, dass die vier Zeiten t1 bis t4 und folglich auch die Geschwindigkeiten zur Bewegung der ersten Elektrode 1 in den verschiedenen Abfolgen 18a bis 18d variieren können und an den aktuellen Prozess angepasst werden können.
  • 4 zeigt eine Variante des Verlaufs des Vorschubs der ersten Elektrode 1. Wie gut zu sehen ist, verläuft die Vorschubdistanz V in 4 deutlich steiler als in 3. Folglich ist auch die Vorschubgeschwindigkeit der ersten Elektrode 1 deutlich schneller als in 3 und die Zeiten t1 bis t4 zwischen den Kurzschlusszeitpunkten 17 verkürzen sich.
  • Anhand dieses ersten Ausführungsbeispiels ist klargestellt, dass Dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Ablagerung 10 in einem Arbeitsspalt 14 zwischen einer ersten Elektrode 1 und einer zweiten Elektrode 2 durch die Kurzschlüsse regelmäßig entfernt werden kann. Dadurch können auch Sacklöcher oder Durchgangsbohrungen mit sehr hohen Aspektverhältnissen hergestellt werden.
  • 5 zeigt ein weiteres Diagramm mit dem Verlauf des Vorschubs der ersten Elektrode 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gleiche bzw. funktional gleiche Aspekte des Diagramms sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird im zweiten Ausführungsbeispiel die erste Elektrode 1 vor der Bewegung um die Vorschubdistanz V während einer Verharrzeit 19 nicht bewegt. Während dieser Verharrzeit 19 findet also stetig der elektrochemische Prozess zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 statt und Material an der zweiten Elektrode 2 (2) wird abgetragen. Folglich vergrößert sich auch während dieser Verharrzeit 19 der Abstand A zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2. Nach Ablauf dieser Verharrzeit 19 wird die erste Elektrode 1 um die Vorschubdistanz V mit relativ großer Geschwindigkeit auf die zweite Elektrode 2 vorgeschoben, bis der Kurzschlusspunkt 17 erreicht wird. Ab diesem Kurzschlusspunkt 17 wird die erste Elektrode 1 wieder um die Rückzugdistanz R zurückgezogen.
  • 6 zeigt ein weiteres Diagramm mit dem Verlauf des Vorschubs der ersten Elektrode 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Im dritten Ausführungsbeispiel sind gleiche bzw. funktional gleiche Aspekte des Diagramms wiederum mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispielen bezeichnet. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei lediglich die Anzahl der Kurzschlüsse zwischen zwei Verharrzeiten 19 erhöht wurde. Wie der 6 zu entnehmen ist, wird jeweils nach einer Verharrzeit 19 die erste Elektrode 1 um die Vorschubdistanz V bis zum Kontakt abgesenkt. Daraufhin wird die erste Elektrode 1 um die Rückzugdistanz R zurückgezogen und sofort wieder bis zum Kontakt abgesenkt. Dadurch entstehen zwei Kurzschlüsse 17 hintereinander und Ablagerungen 10 können auch aus tiefen Sacklöchern oder Bohrlöchern herausbefördert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, prozessabhängig mehr als zwei Kurzschlüsse in Folge zu erzeugen bzw. für jede der Abfolgen 18a bis 18d eine unterschiedliche Anzahl an Kurzschlüssen zu erzeugen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem als erste Elektrode (1) ausgebildeten Werkzeug, einem als zweite Elektrode (2) ausgebildetem Werkstück und einem die erste Elektrode (1) und die zweite Elektrode (2) elektrisch leitend verbindenden Elektrolyt (6), umfassend die Schritte: – zumindest zeitweises Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2), – Steuern eines Abstandes (A) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2), so dass mittels eines elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird, und – gezieltes und zeitlich begrenztes Kontaktieren der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) um einen Kurzschluss zu erzeugen, damit in einem Arbeitsgalt (14) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) vorhandene Ablagerungen (10) entfernt werden, – wobei der Abstand (A) um eine Vorschubdistanz (V) bis zum Kontakt der ersten Elektrode (1) mit der zweiten Elektrode (2) verringert wird und daraufhin der Abstand (A) um eine Rückzugdistanz (R) vergrößert wird um den Kurzschluss wieder aufzuheben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abfolgen von Verringern des Abstandes (A) und Vergrößern des Abstandes (A) wiederholt ausgeführt werden, wobei insbesondere die jeweilige Rückzugdistanz (R) kleiner ist als die vorhergehende Vorschubdistanz (V).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) mit einer kontinuierlichen Vorschubgeschwindigkeit um die Vorschubdistanz (V) verringert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (1) und die zweite Elektrode (2) vor dem Verringern des Abstandes (A) während einer Verharrzeit (19) nicht bewegt werden, so dass während der Verharrzeit (19) mittels des elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) nach dem Verringern um die Vorschubdistanz (V) mehrmals um die Rückzugdistanz (R) vergrößert und wieder verringert wird, um mehrere aufeinanderfolgende Kurzschlüsse zu erzeugen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromdichte beim Kurzschluss so gewählt wird, dass der Elektrolyt (6) im Arbeitsspalt (14) zumindest teilweise verdampft und zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) ein Lichtbogen (13) entsteht, damit durch einen ansteigenden Druckgradienten der Stoffaustausch im Arbeitsspalt (14) stattfindet.
  7. Elektrochemisches Abtragen zur Herstellung einer Einspritzöffnung einer Kraftstoffeinspritzdüse, mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks umfassend – ein als erste Elektrode (1) ausgebildetes Werkzeug, – einen Anschluss (4), um ein zu bearbeitendes Werkstück als zweite Elektrode (2) anzuschließen, – eine Stromversorgung (5), um zumindest zeitweise eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) anzulegen, – einen die erste Elektrode (1) und die zweite Elektrode (2) elektrisch leitend verbindenden Elektrolyt (6), – eine Bewegungsvorrichtung (7) zum Variieren eines Abstandes (A) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2), und – eine Steuerungseinheit (8) zum Steuern der Bewegungsvorrichtung (7), wobei die Steuerungseinheit (8) ausgebildet ist, einen Abstand (A) zwischen der ersten Elektrode (1) und der zweiten Elektrode (2) so zu steuern, dass mittels eines elektrochemischen Prozesses Material des Werkstücks abgetragen wird, und die erste Elektrode (1) mit der zweiten Elektrode (2) gezielt und zeitlich begrenzt in Kontakt kommt, um einen Kurzschluss zu erzeugen, wobei der Abstand (A) um eine Vorschubdistanz (V) bis zum Kontakt der ersten Elektrode (1) mit der zweiten Elektrode (2) verringert wird und daraufhin der Abstand (A) um eine Rückzugdistanz (R) vergrößert wird, um den Kurzschluss wieder aufzuheben.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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