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Die Erfindung betrifft ein elektrochemisches Bearbeitungssystem sowie ein Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten von Werkstücken.
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Elektrochemisches Bearbeiten ist im Stand der Technik allgemein bekannt, meist unter der Bezeichnung ECM („electro chemical machining”). Es handelt sich dabei um ein berührungsloses, abtragendes Bearbeitungsverfahren, mit dem Oberflächen in der gewünschten Weise bearbeitet oder nachbearbeitet werden können. Der Materialabtrag wird dabei galvanisch herbeigeführt, wobei das Werkstück als Anode und ein Werkzeug als Kathode gepolt wird. Zwischen Werkzeug und Werkstück befindet sich ein Elektrolyt, welches einen Stromfluss zwischen Werkzeug und Werkstück ermöglicht. Durch den fließenden Strom werden Metallionen aus dem Werkstück gelöst, die schließlich im Elektrolyt als Metallhydroxyd verbleiben.
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Während des elektrochemischen Bearbeitens gibt das Werkzeug die sich ergebende Form des Werkstücks vor. Das Werkzeug selbst ändert sich während des elektrochemischen Bearbeitens eines Werkstücks nicht. Daher ist elektrochemisches Bearbeiten besonders geeignet für identische Bearbeitungsvorgänge, beispielsweise die Herstellung einer bestimmten Kontur, bei einer hohen Stückzahl von Werkstücken; bei solchen Bearbeitungsvorgängen amortisiert sich ein hierfür hergestelltes Werkzeug in kurzer Zeit.
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Allerdings lassen sich Werkstücke, die in nur geringen Stückzahlen individuell bearbeitet werden sollen, bisher nicht wirtschaftlich elektrochemisch bearbeiten. Ein Beispiel hierfür sind Kurbelwellen für Großdieselmotoren, bei denen innerhalb der Kurbelwelle verlaufende Ölbohrungen nachbearbeitet werden sollen, um beim Bohren entstehende Grate zu beseitigen. Bisher werden solche Grate mühsam von Hand weggeschliffen. Allerdings lassen sich solche Werkstücke mit den herkömmlichen elektrochemischen Bearbeitungssystemen nicht sinnvoll bearbeiten.
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Die gattungsgemäße
DE 35 31 761 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer stetig gekrümmten Bohrung in einem Werkstück sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei ist zwischen einem als Anode geschalteten Werkstück und einem als Kathode geschalteten Werkzeug ein Spalt angeordnet, in dem sich eine Elektrolytlösung befindet, wobei zwischen der Anode und der Kathode eine elektrische Spannung angelegt werden kann. Die Kathode weist eine der zu schaffenden Bohrung entsprechende Krümmung auf und besteht aus einem stabförmigen Körper, welcher auf dem Umfang isoliert ist. Ferner kann die Kathode in einer Halterung geführt sein, die am Werkstück befestigt ist.
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In der
DD 55 883 A ist ein Verfahren zum elektrochemischen Entgraten, Ansenken, Kantenbrechen und Korrigieren von Konturen an Werkstücken mittels einer an einem Niederspannungsgleichstromgenerator angeschlossenen Formelektrode sowie ein Handgerät zur Durchführung des Verfahrens offenbart. Die mit einer Gleichstromquelle leitend verbundene, auswechselbare Formelektrode des Handgeräts ist in einem in sich geschlossenen, von Hand führ- und haltbaren Gerät elektrisch isoliert gelagert, und die Arbeitsspaltbreite zwischen Formelektrode und Werkstück ist beispielsweise mittels am Umfang der Formelektrode angeordneter, verstellbarer Distanzstücke einstellbar.
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Die
US 5,618,449 A zeigt ein EDM-Handgerät zum elektroerosiven Bearbeiten von Werkstücken. Ein Gehäuserahmen des Handgeräts kann auf ein Fußstück gesetzt werden, sodass der Gehäuserahmen am Werkstück befestigt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektrochemisches Bearbeitungssystem sowie ein Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung eines Werkstücks zu schaffen, mit dem auch individuelle Werkstücke oder Kleinserien-Werkstücke wirtschaftlich und besonders prozesssicher bearbeitet werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein elektrochemisches Bearbeitungssystem mit einem Kathodenhalter vorgesehen, der eine auswechselbare Kathode, eine Stromzuführung und eine Elektrolytzuführung aufweist, wobei der Kathodenhalter ein Haltemittel aufweist, mit dem er prozesssicher an einem zu bearbeitenden Werkstück verriegelt werden kann. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Kathodenhalter als Handwerkzeug auszuführen, das individuell am zu bearbeitenden Werkstück positioniert werden kann, wobei das Haltemittel gewährleistet, dass der Kathodenhalter und damit die an ihm ausgebrachte Kathode prozesssicher in einer jeweils vorgegebenen Position gehalten werden. „Verriegelt” bedeutet dabei, dass der Kathodenhalter durch geeignete Mittel so am Werkstück festgelegt ist, dass der Bediener den Kathodenhalter loslassen kann, ohne dass sich der Kathodenhalter während des ECM-Bearbeitungsschritts aus seiner Position bewegt. Durch Auswechseln der Kathode können mit geringem Aufwand verschiedene, sich geometrisch unterscheidende Stellen an ein und demselben Werkstück mit geringem Aufwand bearbeitet werden.
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Gemäß der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen, mit der überwacht werden kann, ob der Kathodenhalter korrekt am Werkstück positioniert ist. Mit der Überwachungsvorrichtung kann die gewünschte Prozesssicherheit garantiert werden, da die elektrochemische Bearbeitung nur dann freigegeben wird, wenn der Kathodenhalter und damit die an ihm angebrachte Kathode korrekt am Werkstück positioniert sind. Eine Fehlbearbeitung ist dadurch ausgeschlossen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Haltemittel eine Klemmvorrichtung enthält. Mittels der Klemmvorrichtung kann der Kathodenhalter mit geringem Aufwand mechanisch am Werkstück festgeklemmt werden. Hierfür kann beispielsweise ein Klemmkeil, eine Federhülse, ein Expansionsabschnitt oder eine Klammer verwendet werden.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Haltemittel einen Magneten enthält. Das so gebildete Haltemittel ist verschleißfrei und ermöglicht es, den Kathodenhalter ohne zusätzlichen Aufwand am jeweils zu bearbeitenden Werkstück zu befestigen.
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Ein Weg, um eine Fehlbearbeitung zuverlässig auszuschließen, kann darin bestehen, die Überwachungsvorrichtung mit einem elektrischen Schalter zu verbinden, der eine elektrisch leitende Verbindung zur Kathode erst dann herstellt, wenn die Überwachungsvorrichtung signalisiert, dass der Kathodenhalter korrekt am Werkstück positioniert ist.
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Eine Fehlbearbeitung kann auch dadurch ausgeschlossen werden, dass die Überwachungsvorrichtung mit einem Ventil verbunden ist, das einen Durchgang für das Elektrolyt erst dann freigibt, wenn die Überwachungsvorrichtung signalisiert, dass der Kathodenhalter korrekt am Werkstück positioniert ist.
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In beiden Fällen kann der Schalter bzw. das Ventil beispielsweise mechanisch mit dem entsprechenden Sensor der Überwachungsvorrichtung verbunden sein, so dass beim korrekten Positionieren des Kathodenhalters automatisch der Strom bzw. die Elektrolytversorgung freigegeben werden. Alternativ kann nach dem Positionieren des Kathodenhalters am Werkstück eine Steuerung mittels der Überwachungsvorrichtung abfragen, ob der Kathodenhalter in der gewünschten Weise positioniert ist, und anschließend aktiv die Stromversorgung bzw. Elektrolytversorgung freigeben.
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Vorzugsweise ist eine Werkstückaufnahme vorgesehen, die mit einem Anodenkontakt versehen ist. Auf diese Weise wird das Werkstück automatisch kontaktiert, wenn es in der ihm zugeordneten Werkstückaufnahme abgelegt wird. Dadurch kann auf eine separate Kontaktierung verzichtet werden.
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Vorzugsweise ist eine Rückleitung für das Elektrolyt vorgesehen. Auf diese Weise ist ein unkontrolliertes Austreten des Elektrolyten aus dem Werkstück und eine daraus resultierende Verunreinigung verhindert.
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Die Rückleitung kann mit einem Montagestopfen versehen sein, mit dem sie in eine Öffnung im Werkstück eingesteckt werden kann. Dies ermöglicht es, die Rückleitung mit geringem Aufwand an der jeweils gewünschten Stelle anzubringen.
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Vorzugsweise ist weiterhin mindestens ein Verschlussstopfen vorgesehen, mit dem eine Öffnung im Werkstück verschlossen werden kann, um einen unerwünschten Austritt von Elektrolyt zu verhindern. Der Verschlussstopfen ist insbesondere bei Werkstücken vorteilhaft, bei denen mehrere Bohrungen sich im Inneren kreuzen, so dass das zugeführte Elektrolyt an mehreren Stellen aus dem Werkstück austreten kann.
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Vorzugsweise ist eine Steuerung vorgesehen, in der verschiedene Bearbeitungsprogramme abgespeichert sind. Die Steuerung kann einen Benutzer darin unterstützen, verschiedene Stellen eines Werkstücks in der gewünschten Weise elektrochemisch zu bearbeiten, so dass ein reproduzierbares Arbeitsergebnis erhalten wird.
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Vorzugsweise sind mehrere Kathoden vorgesehen, die sich hinsichtlich ihrer Geometrie unterscheiden. Auf diese Weise kann der Kathodenhalter mit geringem Aufwand an unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge an ein und demselben Werkstück oder auch an unterschiedliche Werkstücke angepasst werden, so dass beispielsweise Bohrungen in verschiedenen Tiefen im Inneren eines Werkstücks mit unterschiedlichen Kathoden entgratet werden können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kathode einen nicht-leitenden Führungsabschnitt aufweist. Ein solcher Führungsabschnitt ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mit der Kathode im Inneren einer Bohrung entgratet werden soll, da der Führungsabschnitt die korrekte Positionierung der Kathode im Inneren der Bohrung unterstützt.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen, das die folgende Schritte enthält: Zunächst wird das Werkstück anodisch kontaktiert. Dann wird der Kathodenhalter an dem Werkstück lösbar positioniert. Nachfolgend werden dem Kathodenhalter gemäß einem vordefinierten, der Kathode zugeordneten Bearbeitungsprogramm Elektrolyt und Strom zugeführt, um einen ECM-Bearbeitungsschritt vorzunehmen. Schließlich wird der Kathodenhalter vom Werkstück entfernt. Mit diesen, Schritten kann reproduzierbar eine nachzubearbeitende Stelle an einem Werkstück elektrochemisch bearbeitet werden, wobei das Verfahren auch bei kleinen Stückzahlen wirtschaftlich ist.
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Gemäß der Erfindung wird überwacht, ob der Kathodenhalter korrekt am Werkstück positioniert ist, wobei der ECM-Bearbeitungsschritt nur ausgeführt wird, wenn eine korrekte Positionierung erkannt wird. Dabei kann die Überwachung sowohl vor Beginn des ECM-Bearbeitungsschritts durchgeführt werden und als auch während des ECM-Bearbeitungsschritts, so dass dieser sofort abgebrochen werden kann, falls sich der Kathodenhalter vom Werkstück löst.
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Vorzugsweise wird am Werkstück eine Rückleitung für das Elektrolyt angebracht, bevor der ECM-Bearbeitungsschritt ausgeführt wird. Auf diese Weise ist ein im Wesentlichen geschlossener Kreislauf für das Elektrolyt gebildet.
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Wenn das zu bearbeitende Werkstück mehrere Öffnungen aufweist, aus denen das Elektrolyt während des ECM-Bearbeitungsschritts austreten könnte, werden vorzugsweise mittels mindestens eines Verschlussstopfens diejenigen Öffnungen im Werkstück verschlossen, aus denen während des ECM-Bearbeitungsschritts kein Elektrolyt austreten soll.
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Zur Vorbereitung des ECM-Bearbeitungsschritts kann vorgesehen sein, dass mit Elektrolyt vorgespült wird.
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Zur Erhöhung der Prozesssicherheit kann vorgesehen sein, dass vor dem ECM-Bearbeitungsschritt und auch während des ECM-Bearbeitungsschritts eine Kurzschlussvorprüfung erfolgt. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob der Kathodenhalter korrekt am Werkstück positioniert ist bzw. während des ECM-Bearbeitungsschritts verrutscht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass während des ECM-Bearbeitungsschritts der Verlauf von Strom und/oder Spannung überwacht wird. Dies ermöglicht, die Qualität des ECM-Bearbeitungsschritts bereits während der Bearbeitung zu überwachen.
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Dabei wird vorzugsweise auf der Basis des gemessenen Verlaufs von Strom und/oder Spannung eine Einstufung des ECM-Bearbeitungsschritts als „in Ordnung” oder „nicht in Ordnung” vorgenommen, was abgespeichert und/oder angezeigt wird. Auf diese Weise kann automatisiert eine prozesssichere Überwachung der Bearbeitungsqualität erfolgen, und nicht einwandfreie Werkstücke können aussortiert werden. Die Überwachung des Verlaufs des Spannung über der Zeit kann dabei zur Positionsüberwachung der Kathode herangezogen werden, und anhand des Verlaufs des Stroms über der Zeit kann die ECM-Bearbeitung überwacht werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass nach dem ECM-Bearbeitungsschritt die Kathode im Kathodenhalter gegen eine andere Kathode ausgetauscht und ein weiterer ECM-Bearbeitungsschritt ausgeführt wird. Geeignete Kathoden für die Nachbearbeitung von Werkstücken können mit geringem Aufwand hergestellt werden, so dass mit geringem Kostenaufwand unterschiedliche Stellen an unterschiedlichen Werkstücken effizient nachbearbeitet werden können. Hierfür ist ein simpler Austausch der Kathoden ausreichend. Eventuell müssen noch die jeweils verwendeten Prozessparameter (Strom bzw. Spannung und Bearbeitungsdauer) angepasst werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
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1 schematisch ein erfindungsgemäßes Bearbeitungssystem;
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2 in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt II von 1;
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3 in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt III von 1;
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4 in einer schematischen Ansicht einen Kathodenhalter;
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5 in einer schematischen, abgebrochenen Ansicht einen Kathodenhalter gemäß einer ersten Ausführungsform, dessen Kathode im Inneren eines Werkstücks angeordnet ist;
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6 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von 5 einen Kathodenhalter gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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7 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von 5 einen Kathodenhalter gemäß einer dritten Ausführungsform;
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8 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von 5 einen Kathodenhalter gemäß einer vierten Ausführungsform; und
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9 in einer Ansicht entsprechend derjenigen von 5 einen Kathodenhalter gemäß einer fünften Ausführungsform.
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In 1 ist schematisch ein Bearbeitungssystem zur elektrochemischen Bearbeitung von metallischen Werkstücken gezeigt. Das Bearbeitungssystem enthält eine Grundplatte 10, auf der verstellbar zwei Werkstückaufnahmen 12, 14 angebracht sind. Auf den beiden Werkstückaufnahmen 12, 14 kann ein zu bearbeitenden Werkstück angeordnet werden, in diesem Beispiel eine Kurbelwelle 16. Mindestens eine der beiden Werkstückaufnahmen 12, 14 dient gleichzeitig zur anodischen Kontaktierung des Werkstücks 16. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Werkstückaufnahme 14 als Anode mit einer schematisch dargestellten Steuerung 18 verbunden.
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Für die elektrochemische Bearbeitung ist ein Kathodenhalter 20 (siehe auch 4) vorgesehen, an dem eine Kathode 22 auswechselbar angebracht ist. Der Kathodenhalter 20 weist ein Gehäuse 24 auf, das als Handgriff dient. In dem Gehäuse 24 ist die Kathode 22 eingespannt, so dass sie elektrisch kontaktiert ist. Zu diesem Zweck ist eine Stromzuführung 26 vorgesehen, die ebenfalls zur Steuerung 18 führt.
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Am Kathodenhalter 20 ist außerdem eine Elektrolytzuführung 28 vorgesehen, so dass Elektrolyt von einem Tank 30 zugeführt werden kann, der eine Pumpe und die üblichen Filter enthält. Das Elektrolyt verlässt den Kathodenhalter 20 in einem die Kathode 22 umgebenden Bereich, der hier von einer Dichtung 32 umschlossen ist. Die Dichtung 32 ist dafür vorgesehen, später am Werkstück 16 anzuliegen, um einen unerwünschten Austritt von Elektrolyt zu verhindern.
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In den Kathodenhalter 20 können unterschiedliche Kathoden 22 eingespannt werden, wie dies in 1 durch die unterschiedlichen, angedeuteten Kathoden 22 symbolisiert ist. Vorzugsweise wird hierfür ein Schnellspannsystem im Kathodenhalter 20 verwendet, das beispielsweise gebildet sein kann durch einen Bajonettverschluss oder eine in 4 angedeutete Schraubverbindung zwischen dem Vorderteil und dem Hinterteil des Gehäuses 24, mit der eine Spannwirkung auf die Kathode ausgeübt werden kann. An der Kathode 22 kann ein Führungsabschnitt 23 aus einem nicht-leitenden Material vorgesehen sein, der eine präzise Positionierung der Kathode beispielsweise im Inneren einer tiefen Bohrung gewährleistet.
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Das Bearbeitungssystem weist weiterhin eine Rückleitung 34 für das Elektrolyt auf, die zum Tank 30 führt. Am freien Ende der Rückleitung 34 ist ein Montagestopfen 36 (siehe insbesondere 2) angebracht, mit dem die Rückleitung dicht in eine Öffnung des zu bearbeitenden Werkstücks 16 eingesteckt werden kann. Weiterhin können (in dieser Figur nicht dargestellte) Verschlussstopfen verwendet werden, um weitere Bohrungen zu verschließen, soweit dies gewünscht/nötig ist.
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Mit den dargestellten Kathoden können insbesondere Bohrungen im Inneren eines Werkstücks nachbearbeitet werden, beispielsweise entgratet. Zu diesem Zweck wird das zu bearbeitende Werkstück 16 in den Werkstückhaltern 12, 14 abgelegt, wodurch es automatisch anodisch kontaktiert wird. Anschließend wird eine für die jeweilige Bearbeitung geeignete Kathode 22 am Kathodenhalter 20 montiert, und der Kathodenhalter 20 wird so am Werkstück 16 angebracht, so dass die Kathode 22 sich an der zu bearbeitenden Stelle befindet. Dann wird die Rückleitung 34 an einer geeigneten Öffnung des Werkstücks 16 angebracht, und eventuell vorhandene weitere Öffnungen, aus denen das Elektrolyt in unerwünschter Weise austreten könnte, werden mit Verschlussstopfen verschlossen.
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Anschließend wird an der Steuerung 18 eingegeben, welche Art von Bearbeitung gewünscht wird. Beispielsweise können für ein bestimmtes Werkstück 16 mehrere Bearbeitungsprogramme vordefiniert und hinterlegt sein, die jeweils verschiedenen Bohrungen zugeordnet sind, die nachbearbeitet werden sollen. Die Bearbeitung beginnt dann, indem der Bediener an der Steuerung 18 einen elektrochemischen Bearbeitungsschritt (nachfolgend als „ECM-Bearbeitungsschritt” bezeichnet) auslöst, welcher der ersten zu bearbeitenden Bohrung zugeordnet ist. Dieser ECM-Bearbeitungsschritt läuft automatisch ab, und nach Abschluss des ersten Schrittes können weitere ECM-Bearbeitungsschritte vorgenommen werden. Falls nötig, wird hierfür die Kathode gewechselt. Es ist auch möglich, mehrere Kathodenhalter gleichzeitig an dem Werkstück anzubringen und dann gleichzeitig mehrere oder auch alle ECM-Bearbeitungsschritte ablaufen zu lassen.
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Um eine hohe Bearbeitungsqualität und Prozesssicherheit zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass der Kathodenhalter 20 am zu bearbeitenden Werkstück 16 verriegelt werden kann. Zu diesem Zweck sind Haltemittel vorgesehen, die bei der in 5 gezeigten Ausführungsform als Klemmvorrichtung 40 ausgeführt ist, die Keilflächen 42 am Gehäuse 24 des Kathodenhalters 20 und einen Klemmkeil 44 aufweist, der an einer verschiebbar auf den Keilflächen 42 angeordneten Klemmhülse 46 ausgebildet ist. Wird der Kathodenhalter 20 mit der Kathode 22 in eine zu bearbeitende Bohrung 17 des Werkstücks 16 eingeschoben, schlägt ein Bund der Klemmhülse 46 auf der Außenfläche des Werkstücks 16 an. Wenn dann der Kathodenhalter 20 weiter in das Werkstück eingedrückt wird, wird die Klemmhülse 46 von den Keilflächen 42 radial nach außen aufgeweitet, so dass der Kathodenhalter 20 mechanisch im Inneren der Bohrung 17 verriegelt wird.
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Zusammen mit dem Führungsabschnitt 23, der hier am vorderen Abschnitt des Gehäuses 24 des Kathodenhalters 20 ausgebildet ist und auch die Dichtung 32 trägt, ist dann die Kathode 22 korrekt im Inneren der Bohrung 17 positioniert. Um die Prozesssicherheit weiter zu erhöhen, ist vorzugsweise eine Überwachungsvorrichtung 50 vorgesehen, die hier lediglich schematisch angedeutet ist. Die Überwachungsvorrichtung 50 ermöglicht es der Steuerung 16 zu erfassen, ob der Kathodenhalter 20 korrekt am Werkstück 16 positioniert ist. Beispielsweise kann es sich hier um einen Induktionssensor handeln, der erfasst, ob die Klemmhülse 46 durch Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks 16 in einer Klemmstellung verriegelt wurde. Alternativ sind auch kapazitive Sensoren, optische Sensoren oder Drucksensoren geeignet.
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Sobald die Steuerung 18 erkennt, dass der Kathodenhalter 20 ordnungsgemäß positioniert ist, kann der auszuführende ECM-Bearbeitungsschritt gestartet werden. Dabei wird vorzugsweise zuerst eine Kurzschlussprüfung vorgenommen. Ergibt diese, dass kein Kurzschluss vorhanden ist, kann in einem ersten Schritt mit Elektrolyt vorgespült werden. Anschließend wird der ECM-Bearbeitungsschritt mit dem geeigneten Strom, der geeigneten Spannung und dem geeigneten Volumendurchsatz an Elektrolyt durchgeführt. Das Elektrolyt wird dabei über die Rückleitung 34 zum Tank 30 zurückgeleitet, wobei hier zwei Verschlussstopfen 37 gezeigt sind, die verhindern, dass das Elektrolyt aus dem Werkstück 16 austritt.
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Die Kurzschlussprüfung kann auch während des ECM-Bearbeitungsschritts erfolgen. Insbesondere wird während des ECM-Bearbeitungsschritts der Verlauf von Strom und/oder Spannung über der Zeit überwacht, so dass auf der Basis der erfassten Werte eine Einstufung des einsprechenden ECM-Bearbeitungsschritts als „in Ordnung” oder „nicht in Ordnung” erfolgt. Dies wird abgespeichert, um später eine korrekte Bearbeitung des Werkstücks dokumentieren zu können. Außerdem kann unmittelbar an der Steuerung angezeigt werden, ob der ECM-Bearbeitungsschritt erfolgreich war oder nicht. Auf diese Weise können fehlerhaft bearbeitete Werkstücke unmittelbar aussortiert werden.
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In 6 ist eine zweite Ausführungsform des Kathodenhalters 20 gezeigt. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Klemmvorrichtung 40 hier eine geschlitzte Federhülse 47 aufweist, die beim Einschieben der Kathode 22 in das Werkstück 16 in radialer Richtung zusammengedrückt wird. Auf diese Weise wird eine mechanische Klemmkraft erzeugt, welche gewährleistet, dass der Kathodenhalter 20 korrekt positioniert am Werkstück verbleibt. Auch bei der zweiten Ausführungsform kann eine Überwachungsvorrichtung 50 vorgesehen sein, die beispielsweise mit einem Ventil 52 zusammenwirkt, das die Elektrolytzufuhr erst dann freigibt, wenn erkannt wird, dass der Kathodenhalter 20 korrekt am Werkstück 16 positioniert ist.
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In 7 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Bei dieser wird als Haltemittel ein Magnet 48 verwendet, der an der dem Werkstück 16 zugewandten Stirnseite des Gehäuses 24 des Kathodenhalters 20 angeordnet ist. Die erzeugten magnetischen Anziehungskräfte gewährleisten, dass der Kathodenhalter 20 in seiner gewünschten Position am Werkstück 16 verbleibt, wenn die Kathode 22 in die zu bearbeitende Bohrung eingeschoben ist.
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Auch bei der dritten Ausführungsform kann eine Überwachungsvorrichtung 50 vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise aus einem Reed-Kontakt bestehen, der die Stromzufuhr erst dann freigibt, wenn der Kathodenhalter 20 korrekt positioniert ist.
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In 8 ist eine vierte Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Klemmvorrichtung 40 einen Expansionsabschnitt 49 aufweist, der durch einen innerhalb des Expansionsabschnitts 49 wirkenden Druck radial nach außen aufgeweitet wird. Auf diese Weise ergibt sich eine mechanische Klemmung im Inneren des Werkstücks 16. Der gewünschte Druck kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass ein Druck eines durch das Innere des Expansionsabschnitts 49 geleiteten Mediums, beispielsweise dem Elektrolyt, am Eingang E größer ist als am Ausgang A.
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In 9 ist eine fünfte Ausführungsform gezeigt, bei der die Klemmvorrichtung 40 als Klammer ausgeführt ist, die elastisch am zu bearbeitenden Werkstück 16 verrastet. Die Klammer ist dabei vorzugsweise so ausgeführt, dass sie diejenigen Öffnungen automatisch verschließt, aus denen beim ECM-Bearbeitungsschritt kein Elektrolyt austreten soll. Auf diese Weise müssen keine Verschlussstopfen am Werkstück 16 angebracht werden, bevor der ECM-Bearbeitungsschritt beginnen kann.
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Auch bei der vierten und der fünften Ausführungsform ist vorzugsweise eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen, die beispielsweise als optischer, induktiver oder kapazitiver Sensor ausgeführt sein kann.
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Zusätzlich zu den gezeigten Ausführungsformen sind auch andere Mechanismen möglich, mit denen der Kathodenhalter am Werkstück positioniert werden kann. Beispielsweise kann eine pneumatische. Haltevorrichtung verwendet werden, eine hydraulische Haltevorrichtung, eine elektrische Haltevorrichtung, beispielsweise mit Elektromagnet, eine Bajonettverriegelung, eine Verriegelung durch Elastomerelemente, etc. Besonders bevorzugt ist, dass der Kathodenhalter durch die korrekte Positionierung am Werkstück automatisch aktiviert wird. Anders ausgedrückt: erst durch das automatische Anordnen am Werkstück und das zugehörige Verriegeln wird der nächste ECM-Bearbeitungsschritt möglich.
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Die Steuerung 18 kann vorzugsweise automatisch erkennen, wenn ein neues Werkstück 16 in die Werkstückaufnahmen 12, 14 eingelegt ist. Dabei erkennt die Steuerung auch, wie viele einzelne ECM-Bearbeitungsschritte für dieses Werkstück vorzunehmen sind, so dass sie einem Bediener, wenn dieser vorzeitig das nächste Werkstück bearbeiten möchte, signalisieren kann, dass noch nicht alle Bearbeitungsschritte des ersten Werkstücks abgearbeitet sind. Vorzugsweise ermöglicht die Steuerung, für jedes zu bearbeitende Werkstück ein Gesamtprotokoll zu speichern, welches die für die Bearbeitung charakteristischen Parameter (beispielsweise Sollstrom, Iststrom, Sollspannung und Istspannung) aufzeichnet und einen Gesamtbearbeitungsstatus umfasst, der sich aus der Summe der einzelnen Bearbeitungsschritte ergibt.
