DE10225847A1 - Funkenerosionseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Funkenerosionseinrichtung 10 besitzt einen Elektrodenaufbau 40 mit einer Elektrodenklemme 54 zum Klemmen einer hohlen Elektrode 24. Dielektrisches Fluid ist durch das hohle Innere der Elektrode 24 auf ein Werkstück 14 gerichtet. Eine verformbare Dichtung 70 dichtet zwischen der Elektrode 24 und dem Aufbau 40 und ist zwischen einer entspannten Lage (siehe Figur 3), in der das dielektrische Fluid zwischen der Dichtung 70 und dem Aufbau 40 fließen kann, und einer Betriebslage (siehe Figur 5), in der die Dichtung verformt ist und zwischen der Elektrode und dem Aufbau 50 dichtet, bewegbar. Ein Kolben 74 betätigt die Klemme 54 und bewirkt außerdem die Verformung der Dichtung 70. Die Klemme 54 und die Dichtung 70 sind geeignet zur Aufnahme von Elektroden 24, deren Außendurchmesser innerhalb eines Bereichs von 200 mum variiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkenerosionseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb der Funkenerosionseinrichtung.

Das Funkenerosionsverfahren ist ein weitverbreitetes Verfahren zur Herstellung von Perforationen oder Hohlräumen in elektrisch leitenden Metallen. Das Verfahren wird zum Beispiel verwendet bei der Herstellungen von Bohrungen und Merkmalen, die sowohl zylindrisch als auch anderweitig gestaltet sein können, für Gasturbinenkomponenten und insbesondere für Turbinenblätter und -schaufeln.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, während der Bearbeitung rohrförmige Elektroden zu verwenden und dielektrisches Fluid, normales entionisiertes Wasser, durch die rohrförmigen Elektroden auf das in Bearbeitung befindliche Werkstück zu richten. Das dielektrische Fluid hilft, abgetragenes Material aus einer in Bearbeitung befindlichen Bohrung wegzuspülen, wobei gleichzeitig die Elektrode gekühlt wird, wodurch höhere elektrische Ströme verwendet werden können. Diese Anordnung ermöglicht ein bedeutend schnelleres Bohren, während gleichzeitig die erforderlichen metallurgischen Kriterien erfüllt werden können. Das verwendete dielektrische Fluid steht unter ausreichend hohem Druck, um zu ermöglichen, dass das Fluid durch die Länge der rohrförmigen Elektrode hindurch auf das Werkstück fließen kann. Dieses Erfordernis bringt es mit sich, einen Druck im Bereich von typischerweise 1000 psi, das entspricht etwa 6900 kN/m² bzw. 69 bar an dem inneren Ende der Elektrode oder der Elektroden bereitstellen zu müssen.

Es hat sich außerdem als vorteilhaft herausgestellt, die Elektrode bei der Bearbeitung eines Lochs oder eines Merkmals zu drehen. Die Drehung einer Elektrode erhöht die Bearbeitungsgeschwindigkeit um ein weiteres und hilft außerdem bei dem Entfernen des abgetragenen Materials von der Bearbeitungsstelle.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine drehbare Klemme und Dichtung bereit zu stellen, die geeignet sind, einen Bereich von verschiedenen Größen von Elektroden aufzunehmen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Funkenerosionseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb der Funkenerosionseinrichtung nach Anspruch 9.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Funkenerosionseinrichtung;

Fig. 2A eine schematische perspektivische Ansicht der Klemmbacken einer Elektrodenklemme zur Verwendung in der Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 2B eine Endansicht der Klemmbacken nach Fig. 2A;

Fig. 2C eine Seitenansicht der Klemmbacken nach Fig. 2A und 2B;

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Funkenerosionseinrichtung mit ungeklemmter Elektrode;

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der in Fig. 3 dargestellten Funkenerosionseinrichtung mit geklemmter Elektrode;

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt einer in den Fig. 3 und 4 dargestellten Funkenerosionseinrichtung mit geklemmter und gegen die Einrichtung gedichteter Elektrode;

Fig. 6 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils einer in Fig. 1 dargestellten Funkenerosionseinrichtung mit Darstellung von manuell betätigbaren Mitteln zum Freigeben der Elektrode in einer Ruhelage; und

Fig. 7 einen vergrößerten Querschnitt gemäß Fig. 6, wobei die manuell betätigbaren Mittel sich in einer Betriebslage befinden.

In Fig. 1 ist eine Funkenerosionseinrichtung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Einrichtung 10 umfasst einen Führungsaufbau 12, der relativ zu einem Werkstück 14 während der Bearbeitung des Werkstücks festgelegt ist und einen mit 16 bezeichneten Hauptaufbau. Der Hauptaufbau 16 ist relativ zum Führungsaufbau 12 axial bewegbar. Führungsstangen 18, von denen eine dargestellt ist, sind lösbar am Hauptaufbau 16 und am Führungsaufbau 12 mit Hilfe von (nicht dargestellten) Verschlüssen befestigt, wodurch ein unerwünschtes Trennen vom Hauptaufbau 16 und dem Führungsaufbau 12 verhindert wird, wenn diese von der Funkenerosionseinrichtung entfernt werden. Eine präzise hergestellte Positioniereinrichtung 20 legt den Führungsaufbau 12 relativ zum Werkstück 14 fest, und eine weitere Positioniereinrichtung 22 stützt den Aufbau 16 auf einer (nicht dargestellten) Schlittenführung einer Funkenerosionseinrichtung zum Bewegen in der mit Pfeil A bezeichneten Richtung, wie dies oben beschrieben ist. Beide Positioniereinrichtungen 20, 22 sind auf konventionelle Art und Weise mit der Funkenerosionseinrichtung verbunden, wodurch der Hauptaufbau 16 und der Führungsaufbau 12 in axial zueinander ausgerichteter Lage gehalten sind.

Ein Ende der hohlen Elektrode 24, die in der Einrichtung 10 montiert ist, ist in einem isolierten Lagerrohr 26 an einem Ende des Hauptaufbaus 16 gelagert. Das Lagerrohr 26 kann eine Länge von bis ungefähr 1 m aufweisen. Die Elektrode 24 führt durch eine zentrale Bohrung 25 des Hauptaufbaus 16, durch einen Raum 28 zwischen dem Hauptaufbau 16 und dem Führungsaufbau 12, durch den Führungsaufbau 12 hindurch und ist in der Nähe des Werkstücks 14 durch den Führungsaufbau 12 gehalten.

Der Führungsaufbau 12 umfasst eine Führung 30 mit einer Bohrung 31, welche die Elektrode 24 hält, und eine elektronische Klemme 32. Die Klemme 32 umfasst eine untere feste Klemmbacke 33a und eine bewegliche obere Klemmbacke 33b. Die Klemme 32 ist durch einen Zylinder 34 betätigt, der einen Kolben 36 aufweist, der auf die obere Klemmbacke 33b der Klemme 32 wirkt, um die Elektrode 24 zu klemmen. Der Kolben 36 ist zentral in dem Zylinder 34 angeordnet und daher ist ein. Elektrodenhalter 38, der eine Spielsitzöffnung für die Elektrode 24 aufweist, erforderlich, um ein korrektes Ausrichten der Elektrode 24 benachbart zur Klemme 32 sicher zu stellen. Der Halter ist auf beiden Seiten konisch ausgebildet, um die Elektrode 24 während des Betriebs in etwa in die gewünschte Lage zu bringen.

Der Hauptaufbau 16 umfasst einen Schaftaufbau 40, der in Lagern 42, 44 um die zentrale Achse der Elektrode 24 herum dreht. Die Elektrode 24 rotiert mit dem Schaftaufbau 40, wie dies weiter unten beschrieben ist. Die Lager 42, 44 sind in einem Lagergehäuse 45 montiert, das nicht elektrisch leitfähig ist. Ein Antriebsrad 46 ist in der in Fig. 1 dargestellten Lage am rechten Ende des Schaftaufbaus 40 montiert und ist angetrieben von einem Motor mit variabler Geschwindigkeit mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Antriebsriemens. Der Schaftaufbau 40 umfasst einen Schaft 48, einen Schaftzylinder 50 und eine Endkappe 52, die im weiteren auch mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben sind.

Eine zweite Elektrodenklemme 54 ist in der Endkappe 52 angeordnet und umfasst ein Paar von Klemmbacken 56, die zwischen einem vorderen Sitz 58 und einem rückwärtigen Sitz 60 angeordnet sind. Die Klemmbacken 56 sind außerdem in den Fig. 2A bis 2C dargestellt und sind teilweise zylindrisch ausgebildet. Die Klemmbacken 56 werden durch Federpaare 62, 64 voneinander weg in ihre jeweiligen Ruhelagen gezwungen. Die Federn 62, 64 sind in Ausnehmungen 66 in den Klemmbacken gehalten. Die Elektrode 24 ist zwischen den Federn 62, 64, die geeigneter Weise in der Nähe der Kanten der Klemmbacken 56 angeordnet sind, geführt. Besonders aus Fig. 2C ist ersichtlich, dass die Enden der Klemmbacken im Bereich 68 abgeschrägt sind, um Keilformen zu bilden. Die vorderen und rückwärtigen Sitze 58, 60 sind als Ringe ausgebildet, von denen jeder ein Paar von Ausnehmungen auf einer Seite hat, welche die Schrägen 68 an den Enden der Klemmbacken 56 aufnehmen und mit diesen korrespondieren.

Eine verformbare Elektrodendichtung 70 ist, wie in der Zeichnung dargestellt, linkerhand des vorderen Sitzes 58 angeordnet und in der Endkappe 52 durch eine Dichtungsführung 72 gehalten. Die Elektrodendichtung 70 besteht typischerweise aus einem Elastomer und hat in ihrem entspannten Zustand ein geringes Spiel gegenüber der Elektrode 24. Die Dichtungsführung 72 wirkt als Element zur Verhinderung von Extrusion der Dichtung 70 und führt die Elektrode 24 in die Dichtung 70. Die Klappe 52 ist in den Schaftzylinder 50 eingeschraubt, um leicht entfernbar zu sein, wenn zu einem anderen Elektrodengrößenbereich gewechselt werden soll.

Ein Kolben 74 ist zur Ausführung von Hubbewegungen im Schaftzylinder 50 angeordnet. Klemmfedern 76 sind in Axialbohrungen 78 in einem zentralen Flansch 80 des Kolbens 74 angeordnet. Die Federn 76 wirken gegen eine Schulter 82 des Schafts 48 und bewirken die Rückstellung des Kolbens 74 in Richtung auf die Klemme 54, wodurch die Klemme die Elektrode 24 ergreift, wie dies weiter unten beschrieben ist. Eine Dichtung 84 ist in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 86 des Kolbens 74 vorgesehen und dichtet zwischen dem zentralen Flansch 80 des Kolbens und einer inneren Wand des Schaftzylinders 50. Die Enden 88, 90 des Kolbens 74 haben gegenüber dem Flansch 80 einen kleineren Durchmesser und sind mit entsprechenden Dichtungen 92, 94 gegen die Innenwände des Schaftzylinders 50 und gegen den Schaft 48 gedichtet. Die Enden 88 und 90 des Kolbens 74 haben den gleichen Durchmesser.

Eine in Fig. 3 in gestrichelten Linien dargestellte Bohrung 96 schafft einen Durchgang von einem äußeren Durchmesser des Schaftzylinders 50 zu einer innenliegenden Kammer 98 zwischen einer Endwand 100 des Schaftzylinders 50 und einer Stirnfläche 102 des zentralen Flanschs 80. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Bohrung 96 mit einer Luftversorgungsleitung 104 verbunden, welche der Kammer 98 durch die Bohrung 96 Druckluft zuführt. Die Druckluft bewirkt, dass der Kolben 74 in der in Fig. 3 mit Pfeil B dargestellten Richtung gegen die Wirkung der Federn 76, die zusammengedrückt werden, bewegt wird. Dies löst die Klemmen 54, wie weiter unten beschrieben ist.

Gemäß Fig. 1 steht ein Stromversorgungsbürstenaufbau 106 mit dem ganz rechter Hand dargestellten Ende des Schafts 48 in Kontakt und versorgt den Schaft mit elektrischem Strom.

Der Schaftaufbau 40 ist elektrisch isoliert durch das Lagergehäuse 45, welches nicht leitend ist. Der elektrische Strom wird durch die Schulter 82 des Schafts 48, durch die Federn 76 auf den Kolben 74 geleitet. Wenn der Hohlraum 98 nicht mit Druckluft versorgt wird und die Federn ausgedehnt sind, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, wirkt das Ende des Kolbens 74 auf den rückwärtigen Sitz 60 der Klemme 54, die ihrerseits auf die abgeschrägten Enden 68 der Klemmbacken 56 in der Art eines Keils wirken. Die Klemmbacken 56 werden in Richtung auf die Elektrode 24 gezwungen und ergreifen die Elektrode unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung. Somit wird elektrischer Strom von dem Kolben durch den rückwärtigen Sitz 60 und die Klemmbacken 56 der Klemme 54 der Elektrode 24 zugeleitet.

Der Kolben 74 kann auch manuell gegen die Wirkung der Federn 76 zurückgezogen werden. Nach den Fig. 6 und 7 ist ein manueller Entsperrknopf 108 auf dem Lagergehäuse 45 angeordnet. Ein Schaft 110 erstreckt sich von dem Knopf 108 durch eine Bohrung in dem Lagergehäuse 45 zu einem kreisförmigen Block 112, der in einer Ruhelage in einer Ausnehmung 114 gelagert ist, die in der Seite des Lagergehäuses 45 vorgesehen ist. Eine Feder 116 drückt den Knopf 108 vom Lagergehäuse 45 weg und hält den kreisförmigen Block 112 in der Ausnehmung 114. Ein exzentrisch angeordneter Stift 118 ist an der unteren Oberfläche des kreisförmigen Blocks 112 vorgesehen. Eine zweite sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut 120 ist im Kolben 74 vorgesehen und weist eine den Durchmesser des Stifts 118 entsprechende Nutbreite auf. Eine Zugangsöffnung 122 ist im Umfang des Schaftzylinders 50 vorgesehen, welche bei Ausrichtung mit dem Schaft 110 des Knopfs 108 einen Zugang zu dem in Umfangsrichtung angeordneten Schlitz 120 in dem Kolben 74 ermöglicht.

Um die Elektrode 24 manuell zu lösen, wird die Zugangsöffnung 122 mit dem Schaft 110 des Knopfs 108 ausgerichtet und der Knopf 108 gegen die Wirkung der Feder 116 gedrückt, bis der Stift 118 in der Nut 120 des Kolbens 74 eingesetzt ist, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Das Zusammendrücken ist durch Pfeil C in Fig. 6 dargestellt. Der Knopf 108 wird dann um 180° gedreht, wie dies in Fig. 7 durch Pfeil D dargestellt ist, um die in Fig. 7 dargestellte Position zu erreichen. Der exzentrische Stift 118 bewegt sich von der in Fig. 6 in gestrichelten Umrissen dargestellten Lage in die in Fig. 7 dargestellte Lage und zwingt durch eine Kurvenbetätigung den Kolben 74 gegen die Wirkung der Federn 76 in Sichtrichtung nach rechts. Der Hohlraum 98 vergrößert sich, und die vom Kolben 74 auf den rückwärtigen Sitz 60 ausgeübte Kraft liegt nicht mehr an. Dementsprechend werden die Klemmbacken 56 der Klemme 54 gelöst und durch Wirkung der Federn 62, 64, die zwischen den Klemmbacken angeordnet sind, voneinander wegbewegt.

Gemäß Fig. 1 ist eine Bohrung 124 in der Wand des Hauptaufbaus 16 vorgesehen, die zu einem innenliegenden Hohlraum 126 des isolierten Lagerrohrs 26 führt. Die Bohrung 124 kommuniziert mit einer Hochdruckversorgung eines dielektrisches Fluids, was schematisch durch Bezugszeichen 128 angedeutet ist, und das Hochdruckfluid wird durch das Lagerrohr 126 in das Ende der hohlen Elektrode 24 geführt. Das Fluid fließt entlang der zentralen Achse der Elektrode 24 und tritt an der Schneidspitze aus, wodurch dielektrisches Fluid für den Bearbeitungsvorgang bereit gestellt wird.

Der Betrieb der Funkenerosionseinrichtung wird im folgenden beschrieben. Die Einrichtung 10 ist in Fig. 1 in einer Bearbeitungslage dargestellt. Die Klemme 32 des Führungsaufbaus 12 ist gelöst. Die Kammer 98 ist nicht mit Druckluft versorgt und der manuelle Entsperrknopf 108 befindet sich in seiner Ruhelage. Daher drücken die Klemmfedern 76 den Kolben 74 auf die Klemme 54, die folglich die Elektrode 24 ergreift. Unter Druck stehendes dielektrisches Fluid wird durch die Bohrung 124 dem innenliegenden Hohlraum 126 des isolierten Lagerrohrs 26 zugeführt und durch die hohle Elektrode 24 gedrückt, um die Schneidspitze der Elektrode am Werkstück 14 zu spülen. Die Elektrode 24 wird geklemmt bevor dielektrisches Fluid der Elektrode zugeführt wird, da der Druck des dielektrischen Fluids, der an dem Ende der Elektrode wirkt, bewirkt, dass die Elektrode aus der Funkenerosionsrichtung heraus in Richtung auf das Werkstück 14 gedrückt wird.

Wenn der Druck der Klemmfedern 76 zu wirken beginnt, kommt das Ende des Kolbens 74 mit dem rückwärtigen Sitz 60 in Kontakt und drückt den rückwärtigen Sitz in Richtung auf die Klemmbacken 56. Die abgeschrägten Aussparungen des rückwärtigen Sitzes 60 kommen mit den benachbarten abgeschrägten Enden 68 der Klemmbacken 56 in Anlage und bewirken, dass die Klemmbacken 56 nach dem Keilprinzip zusammengedrückt werden, und zwar entgegen der Wirkung der Federn 66, die zwischen den Klemmbacken 56 angeordnet sind. Der rückwärtige Sitz 60 und die Klemmbacken 56 werden außerdem in axialer Richtung in Richtung auf den vorderen Sitz 58 und die verformbare Dichtung 70 gezwungen. Folglich sind die Klemmbacken 56 zwischen dem vorderen Sitz 58 und dem rückwärtigen Sitz 60 gefangen und die abgeschrägten Ausnehmungen des vorderen Sitzes 58 bewirken, dass die abgeschrägten Enden 68 an dem anderen Ende der Klemmbacken 56 ebenfalls i nach dem Keilprinzip zusammengedrückt werden. Wenn die Klemmbacken 56 die Elektrode 24 ergreifen und an weiterer aufeinander zu gerichteter Bewegung gehindert sind, befindet sich die Klemme in der in Fig. 4 dargestellten Lage.

Eine weitere auf den Kolben 74 durch die Federn 76 ausgeübte Kraft bewirkt eine weitere Bewegung des Kolbens, des vorderen Sitzes 58 und des hinteren Sitzes 60 und der Klemmbacken 56 in Richtung auf die verformbare Dichtung 70. Die Dichtung 70 wird durch die Dichtungsführung 72 an axialer Bewegung gehindert und wird daher durch den durch die Fläche des vorderen Sitzes 58 ausgeübten Druck verformt. Die verformte Dichtung 70 dichtet den Raum zwischen der Elektrode 24 und der inneren Wand der Endkappe 52, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Die Dichtung 70 verhindert, dass unter Druck stehendes dielektrisches Fluid, das dem innenliegenden Hohlraum 126 des Lagerrohrs 26 zugeführt wird, durch das Ende der Kappe 52 um die Elektrode 24 herum austritt. Die Druckkräfte auf die Elektrodendichtung 70 werden außerdem verstärkt durch den Fluiddruck, der auf der stirnseitigen Fläche der Dichtung anliegt.

Es versteht sich, dass die Elektrode 24 in einem Spielsitz (welcher aus einem Bereich von Größen ausgewählt ist) in der Axialbohrung 25 durch die Einrichtung 10 hindurchführt. Die Klemme 54 und die Dichtung 70 sind geeignet einen Größenbereich von Elektroden 24 zu klemmen bzw. zu dichten. Diese Art von Dichtung ist außerdem in der PCT-Anmeldung PCT/GB 00/020876 desselben Anmelders, veröffentlicht unter der Nr. WO 00/74886 beschrieben.

Der Schaftaufbau 40 wird durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit und einen Antriebsriemen mit Hilfe des Antriebsrads 46 angetrieben, welches mit der geklemmten Elektrode 24 rotiert. Schließlich wird der Elektrode 24 durch den Schaftaufbau 40 elektrischer Strom zugeführt, der durch den Stromversorgungsbürstenaufbau 106 bereit gestellt ist, um das Werkstück 14 zu bearbeiten.

Während die Elektrode 24 und das Werkstück 14 erodiert werden, wird der gesamte Hauptaufbau 16 durch einen (nicht dargestellten) Schlitten in Richtung auf das Werkstück 14 und den befestigten Führungsaufbau bewegt. Der Hauptaufbau 16 rückt vor bis zwischen der Endklappe 52 und dem Führungsaufbau 30 kein Raum 28 mehr ausgebildet ist, oder bis der Raum 28 zur Herstellung eines nachfolgenden Merkmals nicht mehr ausreicht. An dieser Stelle muss die Bearbeitung unterbrochen werden, und die Elektrode 24 wird wie im folgenden beschrieben nachgeführt.

Zuerst wird die Drehung des Schaftaufbaus 40 gestoppt und die Versorgung mit unter Hochdruck stehendem dielektrischen Fluid des Lagerrohrs 26 gehemmt. Die Elektrodenklemme 32 wird aktiviert, um die Elektrode 24 in dem Führungsaufbau 12 zu ergreifen. Während dieser Zeit greift die Klemme 54 immer noch die Elektrode 24, um zu verhindern, dass die Elektrode in Längsrichtung bewegt wird.

Dann wird die Klemme 54 gelöst, um zu ermöglichen, dass die Elektrode 24 gegenüber dem Hauptaufbau 16 frei bewegbar ist. Das Lösen der Elektrode 24 wird erreicht, indem der Kammer 98 durch die Luftversorgungsleitung 104 Luftdruck zugeführt wird. Eine in Fig. 1 dargestellte drehbare Dichtung 105 dichtet zwischen der Versorgungsleitung 104 und der Bohrung 96. Der Luftdruck wirkt auf den Kolben 74 und ist ausreichend, um die durch die Federn 74 ausgeübte Kraft zu überwinden und bewegt folglich die Spitze des Kolbens 74 weg von der Klemme 54. Die Federn 62, 64 drücken die Klemmbacken auseinander, wodurch die Klemmbacken und der rückwärtige Sitz 60 in die gleiche Richtung wie der Kolben 74 bewegt werden, bis die Elektrode 24 freigelassen ist.

Der Hauptaufbau 16 zieht sich von dem Führungsaufbau 12 zurück, wodurch frisches Elektrodenmaterial 24 aus dem Lagerrohr 26 herausgezogen wird. Der Schlitten hält an, wenn sich genügend Elektrodenmaterial 24 in dem Raum 28 befindet. Die Rückziehstrecke beträgt normalerweise einen bekannten festen Betrag, der von der Größe der Elektrode 24 abhängt. Eine Positionsmesseinrichtung auf dem Schlitten wird normalerweise verwendet, um diese Strecke zu überwachen.

Die Klemme 54 ergreift dann erneut die Elektrode 24 wie im folgenden beschrieben. Der Luftdruck wird aus der Druckluftversorgungsleitung 104 abgelassen, wodurch der Kolben 74 durch Wirkung der Federn 76 in Längsrichtung von in der Zeichnung dargestellten rechten in die linke Lage gezwungen wird. Die Elektrode 24 wird dann durch die Klemmen 54, wie oben beschrieben, ergriffen. Wenn die Elektrode 24 von der Klemme 54 ergriffen wird, wird die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 24 und dem Stromversorgungsbürstenaufbau 106 hergestellt und die Dichtung 70 ist gegen das unter Hochdruck stehende dielektrische Fluid gedichtet. Die Elektrodenklemme 32 wird dann freigelassen, um die Elektrode 24 in dem Führungsaufbau 12 freizugeben.

Um einen weiteren Bearbeitungszyklus zu beginnen, wird die Drehung des Schaftaufbaus 40 begonnen, unter Hochdruck stehendes dielektrisches Fluid dem Lagerrohr 26 zugeführt und die Elektrode 24 mit elektrischer Energie versorgt.

Nach Herstellung einer Anzahl von Löchern kann es notwendig sein, die Elektrode 24 auszutauschen. Es ist möglich, dass ein Elektrodenstück 24 sich in dem Raum 28 zwischen der Endklappe 52 und der Rückseite des Führungsaufbaus 12 befindet. Um die Elektrode 24 aus der Funkenerosionseinrichtung zu entfernen, muss sich die Elektrode 24 in der Lagerposition befinden, d. h. zurückbewegt in Richtung auf das Lagerrohr 26 und nicht freiliegend im Raum 28.

Um die Elektrode 24 auszutauschen, werden die folgenden Vorgänge benötigt. Zunächst wird die Drehung des Schaftaufbaus 40 gestoppt und die Versorgung mit dielektrischem Fluid gehemmt. Dann wird die Klemme 32 in der Führung aktiviert, um die Elektrode 24 im Führungsaufbau zu ergreifen. In dieser Zeit ergreift die Klemme 54 immer noch die Elektrode 24, um eine erwünschte Bewegung der Elektrode zu verhindern. Die Klemme 54 wird dann gelöst und der Schlitten der Funkenerosionseinrichtung rückt in ihre Lagerposition vor, d. h. dass sich die Klappe 52 des Hauptaufbaus 15 in der Nähe der Rückwand des Führungsaufbaus 12 befindet. Das unbenutzte Elektrodenstück 24 wird folglich dem Lagerrohr 26 zugeführt. Alle Verbindungen zur Funkenerosionseinrichtung mit Ausnahme der Druckluft zur Klemme 54 werden ausgeschaltet, und die Positioniereinrichtung 20, 22 werden freigegeben. Die Elektrode 24 kann dann aus der Einrichtung 10 gezogen werden. Der Führungsaufbau 12 und der Hauptaufbau 16 werden mit Hilfe der Führungsstangen 18 und deren entsprechenden Verschlüsse miteinander verbunden. Schließlich wird die Druckluft zur Klemme 54 ausgeschaltet. Der Vorgang zum Beladen einer weiteren Elektrode 24 in die Einrichtung 10 entspricht der umgekehrten Reihenfolge des Verfahrens zum Entfernen der Elektrode 24 aus der Einrichtung 10.

Die Dichtung 70, der vordere Sitz 58 und der rückwärtige Sitz 60 und die Klemme 54 können alle in der Bohrung der Kappe 52 gleiten. Die Dichtungsführung 72, die Dichtung 70, der vordere Sitz 58 und der rückwärtige Sitz 60 und die Klemme 54 sind so konstruiert, dass sie einen Bereich von Elektrodengrößen aufnehmer können, ohne entfernt oder angepasst werden zu müssen. Der Aufbau ermöglicht es, Elektroden aufzunehmen, deren Außendurchmesser innerhalb eines Bereichs von 200 µm beispielsweise von 0,3 bis 0,5 mm voneinander abweicht. Eine Baureihe von 15 Klemm- und Dichtanordnungen deckt einen Bereich von Elektrodengrößen von 0,15 bis 3 mm ab.

Von der Möglichkeit, die Elektrode 24 manuell freizugeben, wird normalerweise Gebrauch gemacht, wenn die Einrichtung 10 gewartet wird, z. B. auf einer Werkbank. Der Schaftaufbau 40 wird mit Hilfe von Schlüsselflächen auf der Kappe 52 von Hand gedreht, bis die Zugangsöffnung 122 in dem Schaftzylinder 50 mit dem zylindrischen Block 112 und dem exzentrischen Stift 118 des Knopfs 108 fluchtet. Der exzentrische Stift drückt durch Kurvenbetätigung den Kolben 74 von der Klemme 54 weg, wodurch die Federn 76 zusammengedrückt werden und die Elektrode - wie oben beschrieben - freigegeben wird. Die Elektrode 24 kann dann angepasst oder ersetzt werden, und außerdem können die in der Kappe 52 gehaltenen Teile ausgetauscht werden. Der manuelle Entsperrknopf 108 kann dann zurückgedreht werden, um zu ermöglichen, dass der Kolben 74 auf die Klemme 54 wirkt, und die Rückholfeder 116 in dem manuellen Entsperrknopf dreht den Knopf 108 in seine Ruhelage.

Normalerweise weist eine Elektrode 24 einer Funkenerosionseinrichtung 10 einen Außendurchmesser von 0,3 mm auf. Mit einem solchen Durchmesser einer Elektrode 24 beträgt der maximal nutzbare Hub, d. h. der maximale Abstand 28 zwischen der Rückseite des Führungsaufbaus 12 und der Vorderseite der Kappe 52 bis zu 60 mm. Eine neue Elektrode 24 kann eine Länge von ungefähr 450 mm aufweisen. Mit einer solchen Elektrode 24 sind ungefähr sechs Versorgungszyklen möglich, wobei aufgrund der nicht nutzbaren Länge der Elektrode 24 zwischen dem vorderen Ende des Führungsaufbaus 12 und dem rückwärtigen Ende der Klemme 54 ungefähr 75 mm Elektrodenabfallmaterial verbleibt. Mit Elektroden 24 größeren Durchmessers sind größere Nutzhübe möglich, und die Begrenzung liegt dann in der Einrichtung 10. Kleinere Elektrodendurchmesser 24 erfordern, dass der maximal nutzbare Hub, d. h. der Raum 28, verringert ist, um zu verhindern, dass die Elektrode aufgrund der Drehung im Raum 28 hin und her schlägt.

Normalerweise wird die Elektrode 24 mit Geschwindigkeiten von bis zu 1000 Umdrehungen pro Minute gedreht. Die Hochdruckversorgung mit dielektrischen Fluid wird normalerweise mit ungefähr 70 bar betrieben.

Die Einrichtung 10 schafft die Vorteile einer höheren Produktivität, die Verwendung von längeren Elektroden, wodurch der Eingriff durch Betriebspersonal auf ein Minimum reduziert wird, eines verringerten Inventars von Teilen aufgrund der Möglichkeit der Einrichtung 10 einen Bereich von Elektrodengrößen aufnehmen zu können, und einen leichten Elektrodenwechsel. All diese Vorteile verringern die Kosten für das Funkenerosionsverfahren.

Claims (10)

1. Funkenerosionseinrichtung (10), mit einem Elektrodenaufbau (40) mit einer Elektrodenklemme (54), die im Betrieb eine in der Klemme (54) gehaltene hohle Elektrode (24) lösbar klemmt, wobei im Betrieb dielektrisches Fluid durch den hohlen Innenraum der Elektrode (24) auf ein Werkstück (14) gerichtet ist, und mit einer verformbaren Dichtung (70) zum lösbaren Dichten eines ringförmigen Raums zwischen der hohlen Elektrode (24) und dem Aufbau (40), wobei die Dichtung (70) zwischen einer entspannten Lage (Fig. 3) in der dielektrisches Fluid durch den ringförmigen Raum auf das Werkstück (14) fließen kann, und einer Betriebslage (Fig. 5), in der die Dichtung (70) in Kontakt mit der Elektrode (24) verformt ist und somit verhindert, dass das dielektrische Fluid den ringförmigen Raum passiert, bewegbar ist, und mit Mitteln (74) zum Betätigen der Dichtung (70) zum Bewegen zwischen der entspannten Lage und der Betriebslage, wobei der Elektrodenaufbau (40) zum Drehen um die Achse der hohlen Elektrode (24) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (74) zum Betätigen der Dichtung (70) auch die Klemme (54) zum lösbaren Klemmen der Elektrode (24) betätigen.

2. Funkenerosionseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenklemme (54) einen elektrischen Kontakt mit der Elektrode (24) bildet, wenn sich die Elektrode (24) in der geklemmten Lage befindet.

3. Funkenerosionseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenklemme (54) und die verformbare Dichtung (70) geeignet sind, Elektroden (24) aufzunehmen, deren Außendurchmesser in einem Bereich von 200 µm variiert.

4. Funkenerosionseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der 200 µm-Bereich zwischen 0,3 mm und 0,5 mm liegt.

5. Funkenerosionseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenklemme (54) und die verformbare Dichtung (70) von dem Aufbau (40) entfernt und durch eine weitere Elektrodenklemme (54) und eine verformbare Dichtung (70) ersetzt werden können, die für einen anderen Bereich von Elektrodendurchmessern geeignet sind.

6. Funkenerosionseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (74) durch einen Kolben gebildet sind.

7. Funkenerosionseinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (74) in einer ersten Richtung wirkt, um die Elektrodenklemme (54) durch Federn (76) zu betätigen und in einer entgegengesetzten Richtung (B) wirkt, um die Elektrodenklemme (54) durch unter Druck stehendes Fluid zu lösen.

8. Funkenerosionseinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Druck stehende Fluid Druckluft ist.

9. Verfahren zum Betrieb der Funkenerosionseinrichtung (10) nach Anspruch 1, welches die folgenden Schritte aufweist:

• - Vorrücken des Elektrodenaufbaus (40) in Richtung auf einen Führungsaufbau (12) aus einer Versorgungslage während der Bearbeitung des Werkstücks (14) in eine Verbrauchslage, in der keine Bearbeitung erfolgt,
• - gleichzeitiges Lösen der Elektrode (24) und Entspannen der Dichtung (70) in die entspannte Lage, um die Elektrode (24) gegenüber dem Elektrodenaufbau (40) frei zu geben und Klemmen der Elektrode mit einer zweiten Klemme (32) des Führungsaufbaus (12),
• - Zurückziehen des Elektrodenaufbaus (40) von dem Führungsaufbau (12) in die Versorgungslage (12), wodurch neues Elektrodenmaterial aus einem Lagerrohr (26) des Elektrodenaufbaus gezogen wird,
• - Lösen der Elektrode (24),
• - und schließlich erneutes Klemmen und Dichten der Elektrode (24) in dem Elektrodenaufbau (40), um die Bearbeitung des Werkstücks fortzufahren.

10. Verfahren zum Betrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positioniermesseinrichtung die Position des Hauptaufbaus (40) relativ zum Führungsaufbau (12) überwacht.