DE19916869A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Werkstückbearbeitung mittels elektrischer Entladung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Werkstückbearbeitung mittels elektrischer EntladungInfo
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Abstract
Ein Vorgang zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels elektrischer Entladung wird in einem Dielektrikum 150 durch Anlegen eines Spannungsimpulses zwischen einer Elektrode 10 und einem maschinell zu bearbeitenden Werkstück 2 ausgeführt, wobei das Dielektrikum 150 durch Anlegen von Druck oder Sog in ein maschinell zu erzeugendes Durchgangsloch 20 eingespritzt wird, und zwar ausgehend von einer Seite 201 des Werkstücks 2, auf welcher der maschinelle elektrische Entladungsvorgang ausgeführt wird, oder auf der anderen Seite 202 in Gegenüberlage zur Seite 201. Außerdem dauert die maschinelle elektrische Entladungsbearbeitung auf dem Werkstück 2 an, während die Zufuhr der Elektrode 10 in Übereinstimmung mit Profilen des Durchgangslochs zugeführt wird, bis das gewünschte Profil erhalten ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbei
tung von Werkstücken mittels elektrischer Entladung zur Ausbil
dung von Durchgangslöchern mit extrem kleinem Durchmesser, wie
etwa Einspritzdüsen, Ausflußöffnungen und dergleichen, welche
eine besonders hohe Präzision erfordern, und eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bohrendbearbeiten, Fräsen und dergleichen sind bislang einge
setzt worden, um Durchgangslöcher, wie verschiedene Einspritz
düsen, Ausflußöffnungen und dergleichen, auszubilden. Es war
jedoch sehr schwierig, Durchgangslöcher mit extrem kleinem
Durchmesser von beispielsweise 50 µm oder kleiner mit hoher
Präzision durch eine derartige Schneidbearbeitung zu bilden.
Um diesen Nachteil zu überwinden, können statt mechanischer
Schneidmaschinen elektrische Entlademaschinen eingesetzt wer
den, um Durchgangslöcher mit extrem kleinem Durchmesser aus zu
bilden.
Wenn der Durchmesser eines Durchgangslochs extrem klein ist,
besteht jedoch die Gefahr, daß durch die maschinelle Herstel
lung des Durchgangslochs Abmaterial bzw. Späne zwischen der
Elektrode und dem Durchgangsloch verbleiben oder an dem Durch
gangsloch haften und zwischen diesen beiden Teilen Kurzschluß
erzeugen. Wenn ein derartiger Kurzschluß auftritt, wird die
Entladung zwischen der Elektrode und der Innenwand des Durch
gangslochs unterbrochen, was eine Unterbrechung des elektri
schen Entladevorgangs zur maschinellen Bearbeitung zur Folge
hat.
In einem derartigen Fall ist es erforderlich, die Elektrode aus
dem Durchgangsloch herauszuziehen und das in dem Durchgangsloch
verbleibende Abmaterial zu entfernen, was zu einer Erhöhung der
Mannstunden für die Werkstückbearbeitung oder zu einer Verlän
gerung der Betriebszeit führt.
Wenn eine Düse, die mehrere Einspritzlöcher aufweist und dazu
ausgelegt ist, einen vorbestimmten Durchsatz von Flüssigkeit
aufrechtzuerhalten, die aus ihr ausgetragen werden soll, unter
hoher Präzision hergestellt wird, kann das folgende Verfahren
gemäß dem Stand der Technik zur Anwendung gelangen.
Zunächst wird ein erstes Einspritzloch dadurch ausgebildet, daß
eine Entladungselektrode in eine vorbestimmte Position auf ei
ner Austrag- bzw. Ausstoßoberfläche eines Werkstücks bewegt
wird, auf welchem die Einspritzlöcher ausgebildet werden sol
len. Wenn die Entladeelektrode aus dem ersten Einspritzloch
entfernt wird, wird ein Durchsatz von Flüssigkeit, welche das
erste Einspritzloch durchsetzt, gemessen. Aus dem derart gemes
senen Wert kann die Größe des Einspritzlochs ermittelt werden.
Wenn die Größe des ersten Einspritzlochs, ermittelt aus diesem
gemessenen Wert, sich von der Sollgröße unterscheidet, wird ein
an die Elektrode angelegter Spannungsimpuls geändert, wenn ein
zweites Einspritzloch ausgebildet wird, und zwar ausgehend von
dem Spannungsimpuls, der angelegt wird, wenn das erste Ein
spritzloch gebildet wird, so daß eine mittlere Größe der ersten
und zweiten Einspritzlöcher mit dem Sollwert des Einspritzlochs
übereinstimmt.
Kurz gesagt, ist es möglich, einen Gesamtdurchsatz bzw. -durch
fluß von Flüssigkeit, welcher sämtliche Einspritzlöcher durch
setzt, die auf der Einspritzfläche vorgesehen sind, selbst dann
konstant zu halten, wenn die Größen der jeweiligen Einspritzlö
cher sich voneinander unterscheiden, und zwar durch Steuern des
Spannungsimpulses, der an die Elektrode rückgekoppelt auf
Grundlage der Größen der bereits ausgebildeten Einspritzlöcher
angelegt wird.
Das vorstehend genannte Verfahren gemäß dem Stand der Technik
hat jedoch die nachfolgend erläuterten Nachteile.
Energie- bzw. Stromzufuhrbedingungen bei der Werkstückbearbei
tung mittels elektrischer Entladung, wie etwa eine optimale
Spannungsimpulsgröße oder dergleichen, werden auf Grundlage
verschiedener Faktoren, wie etwa dem Material der Elektrode,
dem Material des Werkstücks oder des Dielektrikums, ermittelt,
in welches die Elektrode und das Werkstück während der elektri
schen Entladebearbeitung eingetaucht sind. Es besteht deshalb
die Gefahr, daß die (maschinelle) Bearbeitung mittels elektri
scher Entladung von den optimalen Energiebedingungen abweicht,
und zwar aufgrund von Variationen der Energiebedingungen, ver
ursacht durch Einstellung der Größe des Durchgangslochs, was zu
einer Verlängerung der Prozeßzeit führt. Da ein Bereich, in
welchem die maschinelle Bearbeitung einstellbar ist, während
die Energiebedingungen variiert werden, extrem klein bzw. eng
ist, ist es schwierig, die Größe des Durchgangslochs durch Ein
stellung der Energiebedingungen in ausreichender Weise zu steu
ern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vor
stehend erläuterten, beim Stand der Technik angetroffenen Pro
bleme zu überwinden, indem ein Verfahren zur Bearbeitung eines
Werkstücks mittels elektrischer Entladung geschaffen wird, das
während des elektrischen maschinellen Entladungsbearbeitungs
vorgangs eine Entfernung von Abmaterial erleichtert, die Pro
zeßzeit minimiert und die Arbeitsausbeute verbessert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung zu schaffen, durch welche ein
hochpräziser Bohrvorgang ohne Erhöhung der Prozeßzeit ausge
führt werden kann, und eine elektrische Entladevorrichtung zur
maschinellen Bearbeitung von Werkstücken zum Ausführen eines
derartigen Verfahrens zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die
Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 15 und hinsichtlich der Vorrich
tung durch die Merkmale des Anspruchs 8 bzw. 19.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung
demnach ein Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines Werk
stücks mittels elektrischer Entladung, wobei die maschinelle
elektrische Entladungsbearbeitung in einem Dielektrikum unter
Anlegen eines Spannungsimpulses zwischen einer Elektrode und
einem maschinell zu bearbeitenden Werkstück ausgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum durch Anlegen von
Druck oder Sog in ein maschinell zu bearbeitendes Durchgangs
loch ausgehend von einer Seite des Werkstücks eingespritzt
wird, auf welche die maschinelle elektrische Entladungsbearbei
tung ausgeführt wird oder auf die gegenüberliegende Seite.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung
demnach eine Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten eines
Werkstücks mittels elektrischer Entladung, aufweisend: Ein Pro
zeßbad, in welchem ein Dielektrikum bevorratet ist, eine Elek
trode zum Anlegen von Spannungsimpulsen an ein maschinell zu
bearbeitendes Werkstück in dem Dielektrikum, ein Werkzeug, das
auf der Seite in Gegenüberlage zu der Elektrode angeordnet ist,
wobei das Werkstück sandwichartig dazwischen angeordnet ist, um
einen Raum relativ zu dem Werkstück zu bilden, damit das Di
elektrikum ein- und ausströmen kann, und entweder eine Dielek
trikumansaugeinrichtung zum Saugen des Dielektrikums aus dem
Raum, der zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück gebildet ist,
oder eine Dielektrikumzuführeinrichtung zum Zuführen des Di
elektrikums in den Raum.
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung
demnach ein Verfahren zum maschinellen Bearbeiten eines Werk
stücks mittels elektrischer Entladung mit hoher Präzision, wo
bei ein Durchgangsloch in einem Werkstück unter Verwendung
einer Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten des Werkstücks
mittels elektrischer Entladung gebildet ist, welche Vorrichtung
eine Elektrode mit einer an sich bekannten Verjüngung aufweist,
eine Energie- bzw. Stromquelle zum Anlegen eines Spannungsim
pulses für die elektrische Entladung zwischen der Elektrode und
dem Werkstück, und eine Elektrodenzuführeinrichtung, welche die
Elektrode fördert und dazu ausgelegt ist, daß die Zufuhr der
Elektrode relativ zu dem Werkstück einstellbar ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die maschinelle elektrische Entladungsbear
beitung auf dem Werkstück fortgesetzt wird, während die Zufuhr
der Elektrode in Übereinstimmung mit Profilen des Durchgangs
lochs eingestellt wird, bis das gewünschte Profil erhalten ist.
Gemäß einem vierten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung
demnach eine elektrische Entladevorrichtung, aufweisend eine
Elektrode mit an sich bekannter Verjüngung, eine Energie- bzw.
Stromquelle zum Anlegen eines Spannungsimpulses zur elektri
schen Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück, und
eine Elektrodenzuführeinrichtung, welche die Elektrode trägt,
damit diese derart beweglich ist, daß ein Durchgangsloch in dem
Werkstück durch Einwirkung der Elektrode gebildet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektrodenzuführeinrichtung dazu ausge
legt ist, daß die Zufuhr der Elektrode relativ zu dem Werkstück
in Übereinstimmung mit dem gewünschten Profil des Durchgangs
lochs einstellbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel
haft näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittseitenansicht zur Erläuterung der ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels
elektrischer Entladung,
Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausfüh
rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur ma
schinellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels elek
trischer Entladung,
Fig. 3 eine Schnittseitenansicht zur Erläuterung eines ma
schinellen elektrischen Entladevorgangs zur Bildung
eines grobgebohrten Lochs in Übereinstimmung mit der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 eine Schnittseitenansicht zur Erläuterung der zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels
elektrischer Entladung,
Fig. 5 schematisch eine dritte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung eines Werk
stücks mittels elektrischer Entladung, bei welchem
Verfahren das Dielektrikum von der gegenüberliegenden
Seite aus angesaugt wird,
Fig. 6 eine schematische Vorderansicht einer vierten Ausfüh
rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur ma
schinellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels elek
trischer Entladung,
Fig. 7 schematisch die Größen eines grobgebohrten Lochs und
eines Durchgangslochs gemäß einer vierten Ausfüh
rungsform,
Fig. 8 schematisch die Beziehung zwischen dem Durchmesser
der Elektrode, dem maschinellen Endbearbeitungsvolu
menverhältnis und der maschinellen Bearbeitungsaus
beute gemäß der vierten Ausführungsform,
Fig. 9 schematisch eine vierte Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werk
stücks mittels elektrischer Entladung mit Hilfe einer
maschinellen Laserbearbeitungsvorrichtung,
Fig. 10A eine Vibrationsvorrichtung gemäß einer fünften Aus
führungsform,
Fig. 10B schematisch einen Hauptteil der Vibrationsvorrich
tung,
Fig. 11A ein Diagramm zur Erläuterung, wie die vertikale Vi
bration auf ein Werkstück mit Hilfe der Vibrations
vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ausge
übt werden soll,
Fig. 11B ein Diagramm zur Erläuterung, wie eine horizontale
kreisförmige Vibration ausgeübt werden soll,
Fig. 12(a) und 12(b) Diagramme der maschinellen Bearbei
tungsausbeuten, wenn die vertikale Vibration gemäß
der fünften Ausführungsform angelegt wird,
Fig. 13(a) und 13(b) Diagramme der maschinellen Bearbeitungs
ausbeuten, wenn eine horizontale kreisförmige Vibra
tion gemäß der fünften Ausführungsform angewendet
wird,
Fig. 14 schematisch eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur
maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels
elektrischer Entladung gemäß einer sechsten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 15 Ansichten eines Hauptteils verschiedener Elektroden
sowie deren verjüngte Abschnitte in Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung,
Fig. 16A eine Schnittseitenansicht eines Einspritzlochs mit
einem Durchgangsloch gemäß der sechsten Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung,
Fig. 16B eine Draufsicht einer Einströmoberfläche einer Düse
mit vier Einspritzlöchern gemäß der sechsten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17A und 17B perspektivische Ansichten von zwei zur Regene
ration einer verbrauchten Elektrode verwendeten Ab
richtplatten, und
Fig. 18A und 18B Schnittseitenansichten zur Erläuterung der
Messung bzw. Ausmessung eines Durchgangslochs durch
ein Kontaktermittlungsverfahren und ein Sichtermitt
lungsverfahren bzw. optisches Ermittlungsverfahren.
Ein Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nunmehr unter bezug auf Fig. 1 bis 3 erläutert, welche
eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Wenn in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform, wie in Fig.
1 und 2 gezeigt, eine maschinelle Bearbeitung eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung ausgeführt wird, indem Span
nungsimpulse zwischen einer Elektrode 10 und einem zu bearbei
tenden Werkstück 2 angelegt werden, wobei Elektrode und Werk
stück beide in ein Dielektrikum 150 eingetaucht sind, wird das
Dielektrikum 150 unter Druck in ein Durchgangsloch 20 einge
spritzt, das durch den maschinellen Bearbeitungsvorgang mittels
elektrischer Entladung ausgehend von einer Seite 202+ des Werk
stücks 2 gebildet wird, auf welchem die Vorrichtung zur maschi
nellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels elektrischer Entla
dung angeordnet ist.
Zunächst wird eine Vorrichtung 10 zur maschinellen Bearbeitung
eines Werkstücks mittels elektrischer Entladung, welche Vor
richtung bei dieser Ausführungsform eingesetzt wird, näher er
läutert.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Elektrode 10 an einer Elektro
denzuführeinrichtung 13 über eine Elektrodenführung 11 ange
bracht. Ein Prozeßbad 15, welches mit dem Dielektrikum 150 ge
füllt ist, ist unter der Elektrode 10 angeordnet, und der ma
schinelle Bearbeitungsvorgang mittels elektrischer Entladung
wird in dem Prozeßbad 15 ausgeführt.
Die Elektrodenzuführeinrichtung 13 ist an einer NC-Welle 14 be
festigt, und die Zufuhr der Elektrode 10, verursacht durch die
NC-Welle, wird durch eine NC-Wellensteuereinrichtung 31 gesteu
ert.
Die Bezugsziffer 33 bezeichnet eine Energie- bzw. Stromquelle
zum Anlegen von Spannungsimpulsen an die Elektrode 10 und das
Werkstück 2 für die maschinelle Bearbeitung mittels elektri
scher Entladung. In diesem Hinblick wird der Spannungsimpuls an
das Werkstück 2 über das Prozeßbad 15 und ein nachfolgend er
läutertes Werkzeug 29 angelegt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden das maschinell zu bearbeitende
Werkstück 2 und das Werkzeug 28 zum Tragen des Werkstücks 2 in
dem Prozeßbad 15 angeordnet und ein geschlossener Raum 289 ist
zwischen dem Werkzeug 28 und dem Werkstück 2 festgelegt.
Die Elektrode 10 hat einen Einspritzpfad 109, ausgebildet auf
ihrer Achse, durch welchen das Dielektrikum 150 in den ge
schlossenen Raum 289 eingespritzt bzw. eingetragen wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist im Bereich des Werkzeugs 28 zum Re
generieren der Elektrode 10, die aufgrund der elektrischen Ent
ladung verbraucht wird, eine Abrichtplatte 4 angeordnet.
Die Bezugsziffer 16 bezeichnet eine Dielektrikumpumpe zum Um
wälzen des Dielektrikums 150 durch einen Pfad, welcher einen
Dielektrikumtank 151 mit dem Prozeßbad 15 verbindet.
Die maschinelle Bearbeitung eines Werkstücks mittels elektri
scher Entladung gemäß dieser Ausführungsform wird nunmehr er
läutert.
Zunächst wird ein grobgebohrtes Loch 200 in einer Position in
dem Werkstück 2 vorgesehen, in welcher ein Durchgangsloch 20
gebildet werden soll (siehe Fig. 3).
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird daraufhin das Werkstück 2 in dem
Prozeßbad 15 angeordnet, und zwar unter Verwendung des Werk
zeugs 28. Daraufhin wird das Dielektrikum 150 aus dem Dielek
trikumtank 151 dem Innern des Prozeßbads 15 unter Verwendung
der Dielektrikumpumpe 16 zugeführt. Zur selben Zeit strömt das
Dielektrikum 150 in den geschlossenen Raum 289 durch das grob
gebohrte Loch und füllt den geschlossenen Raum.
Als nächstes wird die Elektrodenzuführeinrichtung 13 betätigt,
um ein Vorderende der Elektrode 10 am Zutritt zu dem grobge
bohrten Loch 200 anzuordnen. Daraufhin wird die Energie- bzw.
Stromquelle 33 betätigt, um zwischen die Elektrode 10 und dem
Werkstück 2 Spannungsimpulse anzulegen, wodurch der elektrische
Entladungsbearbeitungsvorgang ausgeführt wird, wie in Fig. 3 ge
zeigt, um das grobgebohrte Loch 200 in das Durchgangsloch 20 zu
überführen.
Während dieses Vorgangs der maschinellen Bearbeitung des Werk
stücks mittels elektrischer Entladung wird die Dielektrikum
pumpe 16 angetrieben, um das Dielektrikum 150 in den geschlos
senen Raum 289 über den Einspritzpfad 109 einzuspritzen, wo
durch das Dielektrikum 150 unter Druck gesetzt wird. Dadurch
steigt der Innendruck des geschlossenen Raums 289, um einen
Strom des Dielektrikums 150 zu erzeugen, der durch einen Spalt
zwischen der Elektrode 10 und dem Durchgangsloch 20 fließt, wie
durch einen Pfeil B gezeigt. Während der elektrischen Entla
dungsbearbeitung erzeugtes Abmaterial wird durch diesen Strom
gefördert und entfernt, wie durch den Pfeil B gezeigt, und zwar
ausgehend von einer Seite 202 des Werkstücks 2, auf welcher die
elektrische Entladung ausgeführt wird.
Nachdem die elektrische Entladungsbearbeitung beendet ist, wird
die Elektrodenzuführeinrichtung 13 betätigt, um die Elektrode
10 aus dem Innern des Durchgangslochs 20 nach oben über das
Werkstück 2 herauszuziehen.
Daraufhin wird das Werkstück 2, in welchem das Durchgangsloch
20 gebildet wurde, durch ein frisches zu bearbeitendes Werk
stück ersetzt, auf welchem die elektrische Entladungsbearbei
tung fortdauert bzw. fortgesetzt wird.
Da die Elektrode 10 aufgrund der elektrischen Entladung allmäh
lich verbraucht wird, ist es erforderlich, die verbrauchte
Elektrode 10 mit einer vorbestimmten Periode zu regenerieren,
und zwar durch Abrichten, während ein Vorderende der Elektrode
10 mit einer Abrichtplatte 4 in Kontakt gebracht wird, die be
nachbart zu dem Werkstück 2 angeordnet ist.
In diesem Zusammenhang wird das "Abrichten" ausgeführt, indem
Spannungsimpulse zwischen der Elektrode 10 und der Abricht
platte 4 derart angelegt werden, daß die Elektrode 10 durch die
Abrichtplatte 4 aufgrund der elektrischen Entladung maschinell
bearbeitet wird.
Als nächstes werden die Wirkungen dieser Ausführungsform erläu
tert.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform wird das unter Druck
stehende Dielektrikum 150 in das Durchgangsloch 20 einge
spritzt, welches durch die elektrische Entladung maschinell be
arbeitet wird. Das Dielektrikum 150 strömt dadurch stets durch
einen Spalt zwischen der Elektrode 10 und dem Durchgangsloch
20, um zu verhindern, daß Abmaterial in dem Spalt verbleibt
oder an der Innenwand des Durchgangslochs haftet.
Da das Dielektrikum 150 in den geschlossenen Raum 289 einge
spritzt wird, steigt außerdem der Innendruck des geschlossenen
Raums 289, um einen Strom des Dielektrikums zu erzeugen, der
auf den Spalt zwischen der Innenwand und dem Durchgangsloch 20
und der Elektrode 10 gerichtet ist, welches einen einzigen Aus
laß hierfür darstellt. Das Abmaterial wird dadurch problemlos
aus dem Durchgangsloch 20 durch diesen Strom entfernt.
Demnach ist es möglich, kontinuierlich die elektrische Entla
dung zwischen der Elektrode 10 und dem Durchgangsloch 20 zu er
zeugen, was zu einem effektiven elektrischen Entladungsbearbei
ten führt. Die Prozeßzeit kann damit verkürzt werden, und die
Arbeitsausbeute wird erhöht.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform ist außerdem das
Werkstück 2 mit dem grobgebohrten Loch 200 versehen, das in ei
nem vorausgehenden Prozeß vorab gebildet wurde und in das
Durchgangsloch 20 überführt wird, das einen ausreichenden Prä
zisionsgrad und eine ausreichende Größe aufweist, und zwar
durch den maschinellen elektrischen Entladungsvorgang, wie in
Fig. 3 gezeigt.
Da in diesem Fall eine Schulter 209 in derjenigen Position ge
bildet wird bzw. ist, in welcher das Vorderende der Elektrode
10, die Innenwand des Durchgangslochs 20 und diejenige des
grobgebohrten Lochs 200 zusammentreffen, wie in Fig. 3 gezeigt,
wird die Durchsatzgeschwindigkeit des Dielektrikums 150 im Be
reich hiervon verringert, was zu einem Zurückbleiben von Abma
terial führt.
Da in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Strom des
Dielektrikums 150 erzeugt wird, der von dem geschlossenen Raum
289 zu dem Spalt zwischen der Innenwand des Durchgangslochs 20
und der Elektrode 10 gerichtet ist, wie vorstehend angeführt,
tritt die Verzögerung bzw. Verlangsamung des Dielektrikums 150
selbst im Bereich der Schulter 209 kaum auf. Dies verhindert,
daß Abmaterial auf der Schulter 209 verbleibt und/oder haftet.
Da das Durchgangsloch 20 außerdem durch die elektrische Entla
dung bei dieser Ausführungsform maschinell bearbeitet wird, ist
es möglich, ein feineres Durchgangsloch 20 mit einem höheren
Präzisionsgrad zu bilden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist es, wie vor
stehend erläutert, möglich, ein Verfahren zum maschinellen Be
arbeiten eines Werkstücks mittels elektrischer Entladung zu
schaffen, welches Verfahren in der Lage ist, Abmaterial aus dem
Durchgangsloch während der elektrischen Entladungsbearbeitung
effektiv zu entfernen, die Prozeßzeit zu verkürzen und die Ar
beitsausbeute zu erhöhen.
In einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfin
dung wird das Dielektrikum 150, wie in Fig. 4 gezeigt, unter
Druck in das durch die elektrische Entladung maschinell zu be
arbeitende Durchgangsloch 20 von der anderen Seite 201 des
Werkstücks 2 in Gegenüberlage zu der einen Seite 202 unter
Druck eingespritzt, auf welcher der elektrische Entladungsbear
beitungsvorgang ausgeführt wird.
Auch in dieser Ausführungsform wird die Vorrichtung zur maschi
nellen Bearbeitung eines Werkstücks mittels elektrischer Entla
dung ähnlich zu derjenigen in der ersten Ausführungsform ver
wendet.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind ein Werkstück 2 und ein Werkzeug 29
zum Tragen bzw. Halten des Werkstücks 2 in dem Prozeßbad 15 an
geordnet. In der Bodenwand des Werkzeugs 29 ist ein Strömungs
pfad 290 für das Dielektrikum vorgesehen, durch welchen das
Dielektrikum 150 in das Innere des Werkzeugs 29 über ein Ein
führloch 160 eingespritzt bzw. eingetragen wird, das in dem
Prozeßbad 15 vorgesehen ist, und füllt dasselbe.
Der maschinelle elektrische Entladungsbearbeitungsvorgang wird
in dieser Ausführungsform, wie nunmehr erläutert, ausgeführt.
Zunächst wird ein grobgebohrtes Loch durch einen mechanischen
Schneidvorgang in einer Position bereitgestellt, in welcher das
Durchgangsloch 20 gebildet werden soll.
Daraufhin wird das Werkstück 2, wie in Fig. 4 gezeigt, in dem
Prozeßbad 15 unter Verwendung des Werkzeugs 29 angeordnet. Dar
aufhin wird das Dielektrikum 150 von dem Dielektrikumtank in
das Prozeßbad 15 und das Innere des Werkzeugs 29 zugeführt.
Als nächstes wird die Elektrodenzuführeinrichtung 13 betätigt,
um ein Vorderende der Elektrode 10 am Einlaß des grobgebohrten
Lochs anzuordnen. Daraufhin wird die Energie- bzw. Stromquelle
33 betätigt, um Spannungsimpulse zwischen der Elektrode 10 und
dem Werkstück 2 anzulegen. Dadurch wird die elektrische Entla
dungsbearbeitung in derselben Weise wie in Fig. 3 ausgeführt,
um das grobgebohrte Loch in ein Durchgangsloch 20 zu überfüh
ren.
Während der maschinellen elektrischen Entladungsbearbeitung
wird die Dielektrikumpumpe 16 angetrieben, um das Dielektrikum
150 unter Druck zu setzen und es in das Innere des Werkzeugs 29
über das Einführloch 160 und den Strömungspfad 290 für das Di
elektrikum einzuspritzen bzw. einzutragen, wie durch ein Pfeil
C gezeigt, und zwar in Richtung auf das Durchgangsloch 20. Auf
grund der maschinellen elektrischen Entladungsbearbeitung wird
ein erzeugter Schlamm bzw. erzeugtes Abmaterial von der einen
Seite des Werkstücks 2 entfernt, auf welche das elektrische
Entladungsbearbeiten ausgeführt wird, wie durch einen Pfeil B
gezeigt.
Nach Beendigung der elektrischen Entladungsbearbeitung wird die
Elektrodenzuführeinrichtung 13 betätigt, um die Elektrode 10
aus dem Innern des Durchgangslochs 20 nach oben herauszuziehen,
um sie in eine Position über dem Werkstück zu bewegen.
Daraufhin wird das Werkstück 2, in welchem das Durchgangsloch
20 gebildet wurde, durch ein frisches bzw. neues Werkstück er
setzt, auf welchem die maschinelle elektrische Entladungsbear
beitung neuerdings gestartet wird.
Abgesehen von dem vorstehend Erläuterten entspricht diese Aus
führungsform der ersten Ausführungsform.
Da die Herstellungskosten für die Elektrode 10, die für das
Verfahren gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, niedrig
sind, kann die Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten eines
Werkstücks mittels elektrischer Entladung bei niedrigeren Ko
sten hergestellt werden.
Zumindest entweder die Elektrode 10 oder das Werkstück 2 sind
bevorzugt in Übereinstimmung mit der Erfindung vibrierend her
gestellt.
Durch eine derartige Vibration der Elektrode oder des Werk
stücks wird eine Pumpwirkung erzeugt, um zusätzlich sicherzu
stellen, daß Abmaterial nicht im Durchgangsloch verbleibt oder
auf dessen Wandung haftet.
Da das Dielektrikum ebenfalls aufgrund der Vibration der Bear
beitungselektrode oder des Werkstücks in Vibration versetzt
wird, wird eine Durchflußgeschwindigkeit des Dielektrikums, das
durch den Spalt zwischen der Elektrode und der Innenwand des
Durchgangslochs hindurchtritt, beschleunigt, wodurch die Ent
fernung des Abmaterials erleichtert wird.
In diesem Hinblick kann die Vibration der Elektrode oder des
Werkstücks durch Anlegen einer Hochfrequenzwelle an diese bzw.
dieses erzeugt werden.
Während der Durchfluß des Dielektrikums 150 in dem Spalt zwi
schen der Elektrode 10 und dem Durchgangsloch 20 durch unter
Druck setzen des Dielektrikums 150 in den vorstehend genannten
ersten und zweiten Ausführungsformen erzeugt wird, konnten der
selbe Betrieb und dieselbe Wirkung durch einen Sog des Dielek
trikums 150 erzielt werden.
In Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform wird das
maschinelle Bearbeiten eines Werkstücks mittels elektrischer
Entladung von der gegenüberliegenden Seite 201 des Werkstücks 2
aus durchgeführt, während das Dielektrikum 150 durch das Durch
gangsloch 20 gesaugt wird, das maschinell hergestellt bzw. be
arbeitet wurde.
Das Werkzeug 29 wird auf der gegenüberliegenden Seite 201 des
Werkstücks 2 angeordnet, um dieses zu tragen, und ein Raum 289
wird zwischen dem Werkzeug 29 und dem Werkstück 2 gebildet.
Außerdem ist der Strömungspfad 290 für das Dielektrikum so vor
gesehen, daß der Raum 289 in Verbindung mit dem Einführloch 160
steht, das in dem Prozeßbad 15 gebildet wird. Das Einführloch
160 ist mit einer nicht gezeigten Pumpe verbunden.
In anderer Hinsicht entspricht diese Ausführungsform der zwei
ten Ausführungsform.
In Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß dieser Ausführungs
form wird das Dielektrikum durch eine Pumpe aus dem Einführloch
160 gesaugt bzw. angesaugt. Das Dielektrikum 150 strömt damit
von einem Spalt zwischen dem Durchgangsloch 20 und der Elek
trode 10 durch den Raum 289, den Strömungspfad bzw. Durchfluß
pfad 290 für das Dielektrikum und das Einführloch 160, wodurch
verhindert wird, daß Abmaterial verbleibt oder anhaftet.
Im übrigen zeigt dieses Verfahren Wirkungen und umfaßt Vorgänge
ähnlich der ersten Ausführungsform.
In Übereinstimmung mit einer in Fig. 6 bis 9 gezeigten vierten
Ausführungsform wird die maschinelle elektrische Entladungsbe
arbeitung in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform
durch Eintragen von Druck des Dielektrikums in das Durchgangs
loch ausgeführt, das von der maschinellen Bearbeitungsseite aus
maschinenbearbeitet bzw. -eingearbeitet wird.
Wie in Fig. 7 gezeigt, wird das grobgebohrte Loch 200 in dem
Werkstück 2 durch ein vorausgehendes maschinelles Bearbeiten
gebildet, und das elektrische Entladungsbearbeiten wird für das
grobgebohrte Loch 200 ausgeführt, um eine Schulter 209 zu ent
fernen und um dadurch ein Durchgangsloch auszubilden.
Fig. 6 zeigt die Vorrichtung 1 zur maschinellen Bearbeitung
eines Werkzeugs mittels elektrischer Entladung, die in dieser
Ausführungsform verwendet wird.
Die Elektrode 10 wird auf der Elektrodenzuführeinrichtung 13
über die Elektrodenführung 11 angebracht. Das Prozeßbad 15, das
mit dem Dielektrikum 150 gefüllt ist, wird unter der Elektrode
10 angeordnet, und die maschinelle elektrische Entladungsbear
beitung wird in dem Prozeßbad 15 ausgeführt.
Das Prozeßbad 15 wird, wie durch Pfeile gezeigt, vor und zurück
und nach rechts und links sich bewegen gelassen.
Die Elektrodenzuführeinrichtung 13 ist auf der NC-Welle 14 an
gebracht, und das Zuführausmaß der Elektrode 10 durch die NC-
Welle 14 wird durch die NC-Wellensteuereinrichtung 31 gesteu
ert.
Die Bezugsziffer 33 bezeichnet die Energie- bzw. Stromquelle
zum Anlegen von Spannungsimpulsen an die Elektrode 10 und an
das Werkstück 2. Die Spannungsimpulse werden an das Werkstück 2
über das Prozeßbad 15 und ein Werkzeug 29 angelegt, das nach
folgend näher erläutert ist.
Die Vorrichtung 1 zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung in Übereinstimmung mit dieser
Ausführungsform ist mit einem Positionssensor 18 zum Messen der
Durchmesser und Positionen des grobgebohrten Lochs 200 und des
Durchgangslochs 20 versehen.
Nachfolgend erläutert ist ein Maschinenbearbeitungsverfahren
gemäß dieser Ausführungsform.
Das Werkstück 20 mit dem mittels maschineller Laserbearbeitung
gebildeten grobgebohrten Loch 200 wird auf dem Werkzeug 28 in
dem Prozeßbad 15 der Vorrichtung 1 zur maschinellen Bearbeitung
mittels elektrischer Entladung angeordnet. Daraufhin wird das
Prozeßbad 15 zu einer Stelle unter dem Positionssensor 18 be
wegt, und die Position und der Durchmesser des grobgebohrten
Lochs 200 werden durch den Positionssensor 18 gemessen. Als
nächstes wird das Prozeßbad 15 zu einer Stelle unter der Elek
trode 10 bewegt, die NC-Wellensteuereinrichtung 31 wird auf
Grundlage der Meßergebnisse gesteuert, und das grobgebohrte
Loch 200 wird maschinell mittels elektrischer Entladung bear
beitet, um ein Durchgangsloch 20 zu bilden.
Im übrigen entspricht das Verfahren gemäß dieser Ausführungs
form demjenigen gemäß der ersten Ausführungsform.
Der maschinelle Bearbeitungswirkungsgrad bzw. die Bearbeitungs
ausbeute wird getestet, indem die Vorrichtung 1 zum maschinel
len Bearbeiten-eines Werkstücks mittels elektrischer Entladung
gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, und zwar unter ge
eignetem Verändern des Endbearbeitungsvolumenverhältnisses. Der
Testvorgang wurde ausgeführt unter Verwendung der Elektroden 10
mit Durchmessern von 100 µm, 300 µm und 500 µm und durch Bilden
der Durchgangslöcher mit Durchmessern R von 100 µm, 300 µm und
500 µm unter Verwendung der elektrischen Entladungsbearbei
tungsvorrichtung 1.
Das grobgebohrte Loch besaß einen Durchmesser R0 einer geeigne
ten Größe derart, daß das Endbearbeitungsvolumenverhältnis von
0,05 bis 1 variierte. Die Dicke des Werkstücks betrug 1 mm.
Eine Spannung von 100 V wurde an die Elektrode angelegt.
Fig. 8 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse des Tests, durchge
führt unter den vorstehend genannten Bedingungen.
Der Bearbeitungswirkungsgrad in diesem Diagramm bezeichnet die
maschinelle Bearbeitungsrate, ermittelt aus der gesamten Zeit
dauer, die für die Maschinenbearbeitung erforderlich ist, und
das Endbearbeitungsvolumen, das durch die Maschinenbearbeitung
entfernt wurde.
Aus diesem Diagramm geht hervor, daß ein hervorragender Bear
beitungswirkungsgrad bzw. eine Bearbeitungsausbeute angetroffen
wird, wenn das Endbearbeitungsvolumenverhältnis nicht kleiner
als 0,3 eingestellt ist, und ein sehr guter Bearbeitungswir
kungsgrad wird angetroffen, wenn das Endbearbeitungsvolumenver
hältnis von 0,6 bis 0,8 ungeachtet des Durchmessers der Elek
trode 10 beträgt.
Die Vorrichtung 1 zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung gemäß dieser Ausführungsform
kann, wie in Fig. 8 gezeigt, mit einer maschinellen Laserbear
beitungsvorrichtung 19 versehen sein.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 19 umfaßt einen Laseroszilla
tor 191, einen Reflexionsspiegel 192 zum Reflektieren und Sam
meln des Laserstrahls 190, der von dort emittiert wird, und
eine Fokussierlinse 193.
Bei dieser Vorrichtung wird das Werkstück 2 auf dem Werkzeug 29
in dem leeren Prozeßbad 15 angeordnet und es wird gemeinsam mit
dem Prozeßbad bewegt, um es unter der maschinellen Laserbear
beitungsvorrichtung 19 anzuordnen, um durch maschinelles Laser
bearbeiten ein grobgebohrtes Loch 200 zu bilden. Daraufhin wird
das Werkstück 2 gemeinsam mit dem Prozeßbad 15 zu einer Stelle
unter der Elektrode 10 bewegt, wo das Dielektrikum 150 in das
Prozeßbad 15 zugeführt wird.
Daraufhin wird ein Durchgangsloch 20 in dem Werkstück 2 in der
selben Weise wie in der ersten Ausführungsform gebildet.
Unter Verwendung der vorstehend genannten elektrischen Entla
dungsbearbeitungsvorrichtung 1 ist es möglich, die Zeit zum
Fördern des Werkstücks zu verkürzen. Außerdem ist es möglich,
Daten betreffend das grobgebohrte Loch 200, maschinell bearbei
tet durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 19, zu der Steuer
einheit (NC-Wellensteuereinrichtung 31 usw.) für die Elektrode
10 in der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung 1 der
art zu übertragen, daß die zwei Einheiten miteinander zusammen
wirkend arbeiten, wodurch es möglich ist, die Zeit zu verkür
zen, die zum Messen des grobgebohrten Lochs 200 erforderlich
ist, und um eine effiziente elektrische Entladungsbearbeitung
zu verwirklichen.
Nachfolgend wird unter bezug auf Fig. 10 bis 13 eine fünfte
Ausführungsform erläutert, demnach das Werkstück elektrisch
entladungsbearbeitet wird, während es einer Vibration ausge
setzt wird.
Bei der in dieser Ausführungsform verwendeten Vorrichtung han
delt es sich um die vorstehend unter bezug auf Fig. 2 erläu
terte Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung und sie umfaßt eine Vibrations
einrichtung 3, wie in Fig. 10A gezeigt, anstelle des Werkzeugs
28.
Wie in Fig. 10A gezeigt, enthält die Vibrationseinrichtung 3
piezoelektrische Elemente 31 und 32 und besitzt Vibrationswel
len 33 und 34. Die Vibrationswelle 33 hat einen eingetieften
Abschnitt 35, der in ihrer Oberfläche 331 gebildet ist, und
einen eingetieften Abschnitt 36, der in ihrer Oberfläche 332
gebildet ist. Wie in Fig. 10B gezeigt, stehen diese eingetief
ten Abschnitte 35 und 36 miteinander durch einen Durchlaß 37 in
der Vibrationswelle in Verbindung.
Wenn bei dem nachfolgenden Testvorgang es erwünscht ist, an das
Werkstück 2 eine vertikale Vibration anzulegen, wird die Vibra
tionseinrichtung auf der elektrischen Entladungsbearbeitungs
vorrichtung so angeordnet, daß der eingetiefte Abschnitt 36 zu
der Elektrode weist, wie in Fig. 11A gezeigt. Daraufhin wird
das Werkstück 2, wie in Fig. 10B mit durchbrochener Linie ge
zeigt, auf dem eingetieften Abschnitt 36 angeordnet.
Wenn es erwünscht ist, an das Werkstück 2 eine horizontale
kreisförmige Vibration anzulegen, wird die Vibrationseinrich
tung auf der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung
derart angeordnet, daß der eingetiefte Abschnitt 35 zu der
Elektrode weist, wie in Fig. 11B gezeigt. Wie in Fig. 10B mit
durchgezogener Linie gezeigt, wird daraufhin das Werkstück 2
auf dem eingetieften Abschnitt 35 angeordnet.
Der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad wurde für den Fall, daß
an das Werkstück 2 unter Verwendung der vorstehend erläuterten
Vibrationseinrichtung 3 eine Vibration angelegt wurde, in der
nachfolgend erläuterten Weise getestet.
Die Vibrationseinrichtung 3 mit zwei Vibrationswellen wird in
dem Prozeßbad installiert, wie in Fig. 11A gezeigt, und zwar
derart, daß sie entlang einer einzigen Achse vibriert, um eine
vertikale Vibration anzulegen. Die Vibrationseinrichtung 3 wird
außerdem in dem Prozeßbad so angeordnet, wie in Fig. 11B ge
zeigt, um eine biaxiale Vibration und Phasen einzustellen, um
eine elliptische Vibration oder eine kreisförmige Vibration an
das Werkstück anzulegen.
Der PZT (feste Lösung aus PbZrO3 und PbTiO3), bei dem es sich
um einen Vibrator handelt, dehnt sich bei Ein/Ausschalten aus
und zieht sich zusammen. Bei Anlegen einer Frequenz mit sinus
förmiger Wellenform wird deshalb die für den folgenden Testab
lauf erforderliche Vibration gewonnen.
Wenn die vertikale Vibration an das Werkstück 2 angelegt wird,
wie in Fig. 11A gezeigt, wird das Werkstück 2 auf dem einge
tieften Abschnitt 36 angeordnet, der in der Oberfläche 332 der
Vibrationswelle 33 gebildet ist, und die Vibrationseinrichtung
3 wird auf der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung
derart angeordnet, daß die Oberfläche 332 zu der Elektrode
weist. Das Dielektrikum wird ausgehend von der Seite des einge
tieften Abschnitts 35 angesaugt.
Wenn eine horizontale kreisförmige Vibration an das Werkstück 2
angelegt werden soll, wie in Fig. 11B gezeigt, wird das Werk
stück 2 auf dem eingetieften Abschnitt 35 angeordnet, der in
der Oberfläche 331 der Vibrationswelle 33 gebildet ist, und die
Vibrationseinrichtung 3 wird derart auf der elektrischen Entla
dungsbearbeitungsvorrichtung angeordnet, daß die Oberfläche 331
zur Elektrode weist. Das Dielektrikum wird von der Seite des
eingetieften Abschnitts 36 aus angesaugt.
Wenn die horizontale Vibration angelegt wurde, wurde der Ma
schinenbearbeitungswirkungsgrad gemessen, und zwar indem die
Frequenz konstant gehalten, jedoch die Amplitude geeignet geän
dert wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 12(a) gezeigt. Der Ma
schinenbearbeitungswirkungsgrad wurde ebenfalls unter Kon
stanthalten der Amplitude, jedoch beim geeigneten Ändern der
Frequenz, gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 12(b) gezeigt.
Wenn eine horizontale Vibration angelegt wurde, wurde außerdem
der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad unter Konstanthalten der
Frequenz, jedoch bei geeigneter Änderung des Oszillationsra
dius, gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 13(a) gezeigt. Der
Maschinenbearbeitungswirkungsgrad wurde außerdem unter Kon
stanthalten des Oszillationsradius, jedoch bei geeignetem Än
dern der Frequenz, gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 13(b)
gezeigt.
Der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad wurde in derselben Weise
wie in der vierten Ausführungsform gemessen.
Es ergibt sich, daß der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad durch
Anlegen einer Vibration in einem geeigneten Bereich erhöht wer
den kann.
Wenn das Durchgangsloch 20 in Übereinstimmung mit dieser Aus
führungsform gebildet wird, wird der Maschinenbearbeitungswir
kungsgrad am größten, wenn die Amplitude 3 µm beträgt und wenn
die Frequenz etwa 1000 Hz im Fall der vertikalen Vibration be
trägt, und wenn der Oszillationsradius 5 µm beträgt und die
Frequenz 400 Hz im Fall der horizontalen Vibration beträgt.
Der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad wurde außerdem gemessen,
indem eine vertikale Vibration angelegt wurde unter Kon
stanthalten der Amplitude und geeignetem Ändern der Frequenz
und Drehen der Elektrode. Die Ergebnisse sind in Fig. 12(b) ge
zeigt.
Aus Fig. 12(b) geht hervor, daß dann, wenn die Elektrode ge
dreht wurde, der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad ungeachtet
dessen erhöht wurde, daß keine Vibration angelegt war. Ungeach
tet des Drehens oder des Nichtdrehens der Elektrode wurde
außerdem ein hoher Maschinenbearbeitungswirkungsgrad unter der
Voraussetzung erhalten, daß eine Vibration geeigneten Grads an
gelegt wurde.
Ein elektrisches Entladungsbearbeitungsverfahren und eine Vor
richtung hochpräzisen Typs gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter bezug auf Fig.
14 bis 18 erläutert.
Wie in Fig. 14 und 15 gezeigt, läuft das elektrische Entla
dungsbearbeitungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform ab un
ter Verwendung einer elektrischen Entladebearbeitungsvorrich
tung 1 mit einer Elektrode 10, die eine bereits bekannte Ver
jüngung 100 aufweist, einer Energie- bzw. Stromquelle 33 zur
elektrischen Entladung und dazu ausgelegt, Spannungsimpulse
zwischen der Elektrode 10 und einem maschinenzubearbeitenden
Werkstück 2 anzulegen, und einer Elektrodenzuführeinrichtung
13, welche die Elektrode 10 darauf trägt und ausgelegt ist, die
Zufuhr der Elektrode 10 relativ zu dem Werkstück 2 einzustel
len, wobei während der Ausbildung des Durchgangslochs 20 in dem
Werkstück 2 die elektrische Entladungsbearbeitung auf dem Werk
stück 2 andauert, während die Zufuhr der Elektrode 10 in Über
einstimmung mit dem gewünschten Profil des Durchgangslochs 20
eingestellt wird, bis das Durchgangsloch 20 mit dem gewünschten
Profil gewonnen wird.
Zunächst wird die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung
1 näher erläutert, die in dieser Ausführungsform verwendet
wird.
Wie in Fig. 14 gezeigt, wird die Elektrode 10 über eine Elek
trodenführung 11 an der Elektrodenzuführeinrichtung 13 ange
bracht, welche eine Drehwelle 12 zum Drehen der Elektrode 10
aufweist. Die Elektrodenzuführeinrichtung 13 ist ihrerseits auf
der NC-Welle 14 angebracht.
Ein Prozeßbad 15 wird unter der Elektrode 10 angeordnet und mit
einem Dielektrikum 150 gefüllt. Die elektrische Entladungsbear
beitung wird in dem Prozeßbad 15 ausgeführt.
Die Zufuhr der Elektrode 10, veranlaßt durch die Elektrodenzu
führeinrichtung 13 wird durch eine NC-Wellensteuereinrichtung
32 gesteuert, die mit der NO-Welle 14 verbunden ist, und die
Drehwelle 12 wird durch eine Drehwellensteuereinrichtung 31 ge
steuert.
Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist die NC-Wellensteu
ereinrichtung 32 mit einem Rückkopplungssteuermechanismus zum
Ermitteln der Zufuhr der Elektrode durch Betätigen der NO-Welle
14 auf Grundlage einer Durchflußrate versehen, die durch einen
Durchflußmesser 17 gemessen wird, der nachfolgend erläutert
ist, und durch Antreiben der NO-Welle 14 in Übereinstimmung da
mit.
Die Bezugsziffer 33 bezeichnet eine Energie- bzw. Stromquelle
zum Anlegen eines Spannungsimpulses zwischen der Elektrode 10
und dem Werkstück 2. Der Spannungsimpuls wird an das Werkstück
2 über das Prozeßbad 15 und das Werkzeug 29 angelegt.
Wie in Fig. 14 gezeigt, werden das maschinenzubearbeitende
Werkstück 2 und das Werkzeug 29 zum Tragen des Werkstücks 2 in
dem Prozeßbad 15 angeordnet. In der Bodenwand des Prozeßbads 15
ist ein Durchflußpfad 290 für das Dielektrikum vorgesehen,
durch welchen das Dielektrikum 150, das von einem Einführloch
160 eingeführt wird, das in dem Prozeßbad 15 vorgesehen ist, in
das Innere des Werkzeugs 29 fließt bzw. strömt und dieses
füllt.
Wie ebenfalls in Fig. 14 gezeigt, ist eine Abrichtplatte 4 im
Bereich des Werkzeugs 29 zum Regenerieren des Profils der Elek
trode 10 angeordnet, die aufgrund der elektrischen Entladung
verbraucht wird.
Die Bezugsziffer 16 bezeichnet eine Dielektrikumpumpe zum Um
wälzen des Dielektrikums 150 durch einen Pfad zum Verbinden des
Dielektrikumtanks 151 mit dem Prozeßbad 15 und die Bezugsziffer
17 bezeichnet einen Durchflußmesser.
Die Elektrode 10, die in dieser Ausführungsform verwendet wird,
wird nunmehr erläutert.
Die in dieser Ausführungsform verwendete Elektrode 10 kann un
terschiedliche Profile aufweisen, wie etwa diejenigen, die in
Fig. 15(a) bis 15(e) gezeigt sind.
Bei dem in Fig. 15(a) gezeigten Profil handelt es sich um eine
rechteckige Querschnittsform mit einer planaren bzw. ebenen
Verjüngung 100 auf jeder von zwei Seiten eines Frontabschnitts;
bei dem in Fig. 15(c) gezeigten Profil handelt es sich um eine
rechteckige Querschnittsform mit einer verrundeten Verjüngung
100.
Bei dem in Fig. 15(b) gezeigten stabartigen Profil handelt es
sich um eine quadratische Querschnittsform mit einer planaren
bzw. ebenen Verjüngung 100 auf jeder von vier Seiten des Front
abschnitts.
Bei dem in Fig. 15(d) gezeigten stabartigen Profil handelt es
sich um eine kreisförmige Querschnittsform mit einer verrunde
ten Verjüngung 100 um den Frontabschnitt und bei dem in Fig.
15(e) stabartigen Profil handelt es sich um eine kreisförmige
Querschnittsform mit einer planaren bzw. ebenen Verjüngung 100
auf einer Seite eines Frontabschnitts.
Jede der in Fig. 15(a) bis 15(e) gezeigten Elektroden kann für
eine elektrische Entladungsmaschinenbearbeitungsvorrichtung bzw.
eine Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung gemäß dieser Ausführungsform
verwendet werden. Die Elektrode 10 ist außerdem nicht auf die
Dargestellten beschränkt.
Das elektrische Entladungsbearbeitungsverfahren bzw. das Ver
fahren zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks mittels
elektrischer Entladung gemäß dieser Ausführungsform ist nach
folgend mehr im einzelnen erläutert.
In dieser Ausführungsform wird eine Einströmoberfläche 25 mit
vier Einspritzlöchern 21 bis 24, wie in Fig. 16B gezeigt, so
hergestellt, daß eine Gesamtdurchflußrate einer von sämtlichen
der Einspritzlöcher ausgestoßenen Zielflüssigkeit konstant
wird. In diesem Hinblick legt die Einströmoberfläche 25 ein
Werkstück 2 fest, und jedes der vier Einspritzlöcher 21 bis 24
legt ein Durchgangsloch, ausgebildet durch eine elektrische
Entladungsbearbeitung entsprechend dieser Ausführungsform fest.
Wie in Fig. 16A gezeigt, handelt es sich bei dem auszubildenden
Einspritzloch 21 um eine kegelstumpfförmige Querschnittsform
mit einem kleineren Durchmesser R auf der Einströmoberfläche
25, relativ zu demjenigen auf der gegenüberliegenden Oberflä
che. Da die Menge des Zielfluids in Übereinstimmung mit Größen
des Durchmessers R ermittelt wird, wird die Zufuhr der Elek
trode 10 auf Grundlage der Meßergebnisse für den Durchmesser R
eingestellt.
In dieser Hinsicht ist der Ziel- bzw. Sollwert des Durchmessers
R bei der elektrischen Entladungsbearbeitung gemäß dieser Aus
führungsform als R0 definiert. Das heißt, in dieser Ausfüh
rungsform werden vier identische Durchgangslöcher hergestellt,
von denen jedes den Durchmesser R auf der Einströmoberfläche 25
gleich R0 aufweist, welche Löcher als Einspritzlöcher 21 bis 24
genutzt werden.
Zunächst werden grobgebohrte Löcher in dem Werkstück 2 in Posi
tionen bereitgestellt, in welchen die Einspritzlöcher 21 bis 24
gebildet werden sollen.
Wie in Fig. 14 gezeigt, wird daraufhin das Werkstück 2 in dem
Prozeßbad 15 unter Verwendung des Werkzeugs 29 angeordnet. Dar
aufhin wird das Dielektrikum 150 von dem Dielektrikumtank 151
in das Prozeßbad 15 und den Innenraum 289 des Werkzeugs 29
durch die Wirkung der Pumpe 16 für das Dielektrikum derart zu
geführt, daß dieser Innenraum mit dem Dielektrikum 150 gefüllt
ist.
Als nächstes wird die Elektrodenzuführeinrichtung 13 betätigt,
um ein Frontende bzw. Vorderende der Elektrode 10 im Innern des
grobgebohrten Lochs anzuordnen, das in dem Werkstück 2 vorgese
hen ist. Die Energie- bzw. Stromquelle 33 wird betätigt, um
einen Spannungsimpuls zwischen der Elektrode 10 und dem Werk
stück 2 zum Zweck der elektrischen Entladungsbearbeitung anzu
legen. Dadurch wird das grobgebohrte Loch in das Durchgangsloch
20 überführt.
Nach Beendigung der elektrischen Entladungsbearbeitung wird die
Elektrodenzuführeinrichtung 13 betätigt, um die Elektrode 10
nach oben aus dem Innern des Durchgangslochs 20 derart
herauszuziehen, daß sie in einer Position über dem Werkstück 2
rückgezogen ist.
Daraufhin wird das Dielektrikum 150 durch das Durchgangsloch 20
umgewälzt und seine Durchflußrate wird durch den Durchflußmes
ser 17 gemessen. Der Durchmesser R des Durchgangslochs 20 wird
auf Grundlage der gemessenen Durchflußrate erfaßt, und wenn der
erfaßte Wert für R R0 oder mehr beträgt, wird die elektrische
Entladungsbearbeitung zu diesem Zeitpunkt unterbrochen.
Wenn hingegen der ermittelte Wert von R kleiner als R0 ist,
wird die Zufuhr der Elektrode 10 durch die Elektrodenzuführein
richtung 13 eingestellt und die elektrische Entladungsbearbei
tung wird weiterhin derart fortgesetzt, daß der Durchmesser R
des Durchgangslochs 20 mit R0 übereinstimmt. Daraufhin wird der
Durchmesser R des Durchgangslochs 20 erneut gemessen.
Die Maschinenbearbeitung des Durchgangslochs 20, festgelegt
durch den ersten Strahl 21, ist damit beendet.
Als nächstes wird die Elektrode 10 in dem grobgebohrten Loch
für das zweite Einspritzloch 22 angeordnet, um einen elektri
schen Entladungsbearbeitungsvorgang auszuführen. Die Zufuhr der
Elektrode 10 variiert entsprechend dem Durchmesser R des Durch
gangslochs 20, welches den ersten Strahl 21 festlegt.
Wenn der Durchmesser R des ersten Einspritzlochs 21 größer oder
kleiner als R0 ist, wird die elektrische Entladungsbearbeitung
auf bzw. an dem Durchgangsloch für das zweite Einspritzloch 22
ausgeführt, während die Zufuhr der Elektrode derart eingestellt
wird, daß ein Mittelwert der Durchmesser R der ersten und zwei
ten Einspritzlöcher 21, 22 gleich R0 ist. Wenn im Gegensatz
hierzu der Durchmesser R des ersten Einspritzlochs 21 gleich R0
ist, wird die elektrische Entladungsbearbeitung auf bzw. an dem
Durchgangsloch für das zweite Einspritzloch 22 derart ausge
führt, daß sein Durchmesser R gerade eben gleich R0 ist. Nach
Beendigung der elektrischen Entladungsbearbeitung wird der
Durchmesser R des Durchgangslochs für das zweite Einspritzloch
22 erneut gemessen.
Das Durchgangsloch 20 für das dritte Einspritzloch 23 wird
durch die elektrische Entladung in derselben Weise wie für das
zweite Einspritzloch 22 maschinenbearbeitet bzw. -erzeugt, und
nach Beendigung der elektrischen Entladungsbearbeitung wird
sein Durchmesser R gemessen.
Das das vierte Einspritzloch 24 festlegende Durchgangsloch wird
schließlich durch die elektrischen Entladungsbearbeitung ma
schinenbearbeitet bzw. -erzeugt, wobei die Zufuhr der Elektrode
10 in Übereinstimmung mit den Durchmessern R der ersten bis
dritten Einspritzlöcher 21 bis 23 derart eingestellt wird, daß
ein Mittelwert der Durchmesser R der ersten bis vierten Ein
spritzlöcher gleich R0 ist.
Nachdem die maschinelle elektrische Entladungsbearbeitung auf
dem grobgebohrten Loch unter geeigneter Zuführung der Elektrode
ausgeführt wurde, wird der Durchmesser R des Lochs gemessen.
Auf Grundlage des gemessenen Durchmessers R wird eine notwen
dige Zufuhr der Elektrode berechnet und die maschinelle elek
trische Entladungsbearbeitung wird erneut mit der berechneten
Zufuhr für die Elektrode 10 ausgeführt.
In der vorstehend erläuterten Weise werden die vier Durchgangs
löcher, welche die vier Einspritzlöcher festlegen, durch die
erfindungsgemäße maschinelle elektrische Entladungsbearbeitung
erhalten.
Nachdem die Bearbeitung eines Werkstücks 2 mit der vorstehend
erläuterten maschinellen elektrischen Entladungsbearbeitung
endbearbeitet bzw. fertiggestellt wurde, wird das Prozeßbad 15
in der in Fig. 14 durch einen Pfeil A bezeichneten Richtung
verschoben, um die Elektrode 10 in Gegenüberlage zu der Ab
richtplatte 4 anzuordnen, die benachbart zu dem Werkzeug 29 an
geordnet ist.
Die Abrichtplatte 4 hat die Funktion, die verbrauchte Elektrode
10 zu regenerieren, indem die Form der Elektrode stets kon
stantgehalten wird. Die Regenerierung der Elektrode 10 wird
ausgeführt, indem ein Spannungsimpuls zwischen die Elektrode 10
und die Abrichtplatte 4 angelegt wird, um die Elektrode 10
durch die elektrische Entladung unter Verwendung der Abricht
platte 4 maschinell zu bearbeiten.
Nach Beendigung der Regeneration der Elektrode 10 durch die Ab
richtplatte 4 wird das Prozeßbad 15 in der durch einen Pfeil B
bezeichneten Richtung derart verschoben, daß die Elektrode 10
erneut sich in Gegenüberlage zum Werkstück 2 befindet.
Wenn die in Fig. 15(a) oder 15(b) gezeigte Elektrode 10 verwen
det wird, wird die Regeneration der verbrauchten Elektrode un
ter Verwendung der Abrichtplatte 4 ausgeführt, wie in Fig. 17A
gezeigt, wobei eine Prozeß- bzw. Verarbeitungsoberfläche 40
einen V-förmigen Querschnitt aufweist.
Das heißt, die Elektrode 10 ist dazu ausgelegt, sich der Verar
beitungsoberfläche 40 unter Anlegen eines Spannungsimpulses
zwischen der Elektrode 10 und der Abrichtplatte 4 zu nähern,
wodurch ein Vorderende der Elektrode 10 derart maschinell bear
beitet wird, daß es dasselbe Profil aufweist wie die Verarbei
tungsoberfläche 40 mit der Verjüngung 100.
Wenn die in Fig. 15(c) oder 15(d) gezeigte Elektrode 10 verwen
det wird, wird die Regeneration der verbrauchten Elektrode un
ter Verwendung der Abrichtplatte 4 ausgeführt, welche die in
Fig. 17A gezeigte Verarbeitungsoberfläche 40 aufweist.
Das heißt, die Elektrode 10 wird dazu gebracht, sich, während
sie sich dreht, der Verarbeitungsoberfläche 40 unter Anlegung
eines Spannungsimpulses zwischen der Elektrode 10 und der Ab
richtplatte 4 zu nähern, wodurch ein Vorderende der Elektrode
10 maschinell bearbeitet wird, um dasselbe Profil aufzuweisen,
wie die Verarbeitungsoberfläche bzw. Prozeßoberfläche 40 mit
der Verjüngung 100.
In dieser Hinsicht wird der Elektrode 10 durch die Drehwelle 12
eine Drehung erteilt, wie vorstehend erläutert (siehe Fig. 14).
Wenn die in Fig. 15(c) oder 15(d) gezeigte Elektrode 10 verwen
det wird, kann die scheibenartige Abrichtplatte mit einer Ver
arbeitungsoberfläche 40 konischen Profils verwendet werden, wie
in Fig. 17B gezeigt. In diesem Fall kann die Elektrode 10 dazu
gebracht werden, sich der konischen Verarbeitungsoberfläche 40
so anzunähern, wie sie ist, wodurch die verbrauchte Verjüngung
100 der Elektrode 10 regeneriert werden kann.
Die Abrichtplatte 4 ist nicht auf die vorstehend erläuterten
Ausführungsformen beschränkt, sondern kann unterschiedliche
Profile entsprechend den jeweiligen Formen der Elektrode 10 und
der Verjüngung 100 aufweisen.
Nachdem die verbrauchte Elektrode 10 in dieser Weise regene
riert wurde, gelangt die Elektrode 10 in Gegenüberlage zu einem
frischen Werkstück und führt die maschinelle elektrische Entla
dungsbearbeitung darauf aus, um Durchgangslöcher zu bilden.
Um den Verbrauch der Abrichtplatte 4, die in Fig. 17A gezeigt
ist, zu verhindern, wird die Elektrode 10 bevorzugt unter Ver
wendung der vollständigen Länge der Abrichtplatte 4 regene
riert. Wenn andererseits die in Fig. 17B gezeigte Abrichtplatte
4 verwendet wird, kann die Regeneration der Elektrode 10 ausge
führt werden, während die Abrichtplatte 4 gedreht wird.
Obwohl die Regeneration der Elektrode 10 in dem Prozeßbad 15
ausgeführt wird, in welchem das Werkstück 2 gemäß dieser Aus
führungsform verarbeitet wird, ist es möglich, getrennt ein Re
generationsbad mit einer darin vorgesehenen Abrichtplatte 4 be
reitzustellen, zu welcher die Elektrode 10 überführt wird, wenn
die Regeneration ausgeführt werden soll.
Anstelle einer Regeneration mit der Elektrode immer dann, wenn
die Verarbeitung eines Werkstücks beendet ist, ist es möglich,
die Regeneration zu einer vorbestimmten Zeitperiode durchzufüh
ren.
Wirkungen dieser Ausführungsform werden nunmehr erläutert.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform unter Verwendung
einer Vorrichtung 1 mit einer Elektrode 10, welche eine an sich
bekannte Verjüngung 100 aufweist, und einer Elektrodenzuführ
einrichtung 13, die dazu ausgelegt ist, die Zufuhr der Elek
trode 10 einzustellen, werden in einem Werkstück 2 durch ma
schinelle elektrische Entladungsbearbeitung Durchgangslöcher
gebildet, während die Zufuhr der Elektrode 10 eingestellt wird.
Durch Vorsehen der Verjüngung 100 ist es möglich, die Elektrode
10 derart auszulegen, daß eine Querschnittsform oder ein Durch
messer der Elektrode sich von Teil zu Teil ändert.
Das Werkstück 2 in Übereinstimmung mit dem Profil der Elektrode
10 bei der maschinellen elektrischen Entladungsbearbeitung ma
schinell bearbeitet wird, ist es möglich, ein Durchgangsloch 20
gewünschten Profils zu bilden, wenn die vorstehend genannte
Elektrode 10 verwendet wird, und zwar ausschließlich durch Ein
stellen der Zufuhr der Elektrode.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist es unnötig,
Energie- bzw. Stromzufuhrbedingungen bei der Einstellung des
Durchmessers des Durchgangsloch 20 zu ändern. Deshalb kann die
maschinelle elektrische Entladungsbearbeitung stets unter opti
malen Energiebedingungen ausgeführt werden, um eine Erhöhung
der Prozeßzeit bzw. der Verarbeitungszeit zu vermeiden.
Da das Profil der Verjüngung 100 bereits bekannt ist, ist es
möglich, ein Durchgangsloch 20 eines gewünschten Durchmessers
durch geeignetes Ändern der Zufuhr der Elektrode zu erhalten.
Da die Elektrode 10 außerdem aufgrund der maschinellen elektri
schen Entladungsbearbeitung allmählich verbraucht wird, wird
die Elektrode 10 immer dann regeneriert, wenn die Verarbeitung
eines Werkstücks 2 beendet ist, und zwar durch die Abrichtung,
welche durch die Abrichtplatte 4 ausgeführt wird, die benach
bart zu dem Werkstück 2 in dem Prozeßbad 15 angeordnet ist. Der
Verbrauch der Verjüngung 100 ist dadurch vermeidbar, wodurch
eine hohe maschinelle Bearbeitungspräzision für eine lange
Zeitdauer aufrechterhalten werden kann.
In dieser Ausführungsform wird das Profil des Durchgangslochs
20 stets daraufhin geprüft, ob es ein gewünschtes Profil ist
oder nicht, wobei das Prüfungsergebnis zum elektrischen Entla
dungsbearbeitungsvorgang rückgekoppelt wird, um den Präzisions
grad bei der maschinellen Bearbeitung zu gewährleisten.
Da die Durchflußrate der Flüssigkeit, welche das Durchgangsloch
20 durchsetzt, bei der vorstehend genannten Messung genutzt
wird, ist es möglich, eine Einspritzung mit hohem Präzisions
grad in bezug auf die Durchflußrate in Übereinstimmung mit die
ser Ausführungsform zu erhalten.
Wie vorstehend ausgeführt, ist es in Übereinstimmung mit dieser
Ausführungsform möglich, ein Verfahren zur maschinellen Bear
beitung eines Werkstücks mittels elektrischer Entladung und
eine dafür geeignete Vorrichtung zur maschinellen Bearbeitung
bzw. Gewinnung eines Durchgangslochs mit hoher Präzision ohne
Erhöhung der Prozeßzeit auszuführen.
Bevorzugt wird die maschinelle elektrische Entladungsbearbei
tung in einem Prozeßbad ausgeführt, das mit einem Dielektrikum
gefüllt ist, in welchem die Elektrode und ein Werkstück ange
ordnet sind, und zwar ähnlich einer üblichen maschinellen elek
trischen Entladungsbearbeitung.
Vor der Ausbildung des Durchgangslochs wird ein grobgebohrtes
Loch in dem Werkstück in unterschiedlicher Weise, einschließ
lich mittels Laserschneiden, elektrischer Drahtschneideentla
dung oder mechanischem Schneiden, bereitgestellt, wobei auf das
grobgebohrte Loch die maschinelle elektrische Entladungsbear
beitung angewendet wird, um dieses Loch in ein Durchgangsloch
zu überführen.
Die Elektrode kann unterschiedliche Profile aufweisen, wie in
Fig. 15 gezeigt, etwa einen rechteckigen oder einen kreisförmi
gen Querschnitt. Die Verjüngung kann auch planar bzw. eben,
verrundet oder in anderer Weise gestaltet sein.
Die Elektrodenzuführeinrichtung ist bevorzugt dazu ausgelegt,
daß die Zuführung der Elektrode auf Grundlage einer vorabgemes
senen Beziehung zwischen der Zuführung relativ zu dem Werkstück
oder dem Durchgangsloch und dem Durchmesser des resultierenden
Durchgangslochs selbst dann eingestellt wird, wenn eine profi
lierte Elektrode verwendet wird.
Das Profil der Elektrode wird bevorzugt konstantgehalten, um
die konstante Beziehung zwischen der Zufuhr der Elektrode und
dem Durchmesser des Durchgangslochs sicherzustellen, wodurch
einen exakte maschinelle Bearbeitung gewährleistet ist.
Die Elektrode wird bevorzugt derart hergestellt, daß nach gro
ben Ausbilden eines Profils für dieselbe durch Pressen unter
Verwendung einer Preßrolle oder dergleichen die Verjüngung wäh
rend der Abrichtung unter Verwendung einer Abrichtplatte be
reitgestellt wird, wie in Fig. 17A und 17B nachfolgend erläu
tert.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend genannten Verfahren kann
die Elektrode problemlos massenproduziert und mit einer Verjün
gung bei hohem Präzisionsgrad versehen werden.
Die Abrichtung wird ausgeführt, indem eine Abrichtplatte ver
wendet wird, wobei ein Spannungsimpuls zwischen der Elektrode
und der Abrichtplatte angelegt wird. Die Verjüngung der Elek
trode kann durch verschiedene maschinelle Bearbeitungsverfah
ren, wie etwa Ziehen, bereitgestellt werden.
Eine siebte Ausführungsform eines Verfahrens zur maschinellen
Bearbeitung eines Werkstücks mittels elektrischer Entladung vom
Hochpräzisionstyp gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun un
ter bezug auf Fig. 18A und 18B erläutert, wobei der Durchmesser
R des Durchgangslochs durch ein Kontaktermittlungsverfahren
oder ein optisches bzw. visuelles Ermittlungsverfahren gemessen
wird.
Wenn unter bezug auf Fig. 18A die Messung für das Durchgangs
loch 20 ausgeführt wird, wird die Elektrode zunächst aus dem
Durchgangsloch herausgezogen. An ihrer Stelle wird eine Ermitt
lungselektrode 51 in das Durchgangsloch eingeführt und in ge
eigneter Weise bewegt. Eine Spannung wird vorläufig bzw. zu
nächst zwischen der Ermittlungselektrode 51 und dem Werkstück 2
angelegt.
Der Durchmesser des Durchgangslochs 20 wird durch Ermitteln
eines Kontaktstroms gemessen, der durch den Kontakt der Ermitt
lungselektrode 51 mit einem Umfangsrand des Durchgangslochs 20
erzeugt wird.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend genannten Verfahren ist
es möglich, den Durchmesser R mit hohem Präzisionsgrad selbst
dann zu messen, wenn Fremdstoffe, wie etwa Staub oder derglei
chen, vorhanden sind.
Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der sechsten Aus
führungsform.
Wenn unter bezug auf Fig. 18B die Messung des Durchgangslochs
20 ausgeführt wird, wird die Elektrode zunächst aus dem Durch
gangsloch herausgezogen. An ihrer Stelle wird eine Kamera 52
über das Einführloch 160 und den Durchflußpfad 290 eingeführt
(siehe sechste Ausführungsform), um ein Bild von dem Durch
gangsloch 20 zu gewinnen. Aus diesem Bild erhaltene Bilddaten
werden in einen Computer eingegeben, in welchem eine Bildanaly
severarbeitung bezüglich der Bilddaten ausgeführt wird. Es ist
möglich, die Messung des Durchgangslochs 20 auf Grundlage die
ser Analyse zu erhalten.
In Übereinstimmung mit den vorstehend angeführten Verfahren ist
eine rasche Messung in kontaktfreier Weise möglich.
Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der sechsten Aus
führungsform.
Wie vorstehend erläutert, ist es in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung möglich, die Ausbildung eines Durch
gangslochs mit hohem Präzisionsgrad auszuführen, weshalb die
vorliegende Erfindung besonders geeignet ist zum maschinellen
Bearbeiten bzw. Erzeugen eines Einspritzlochs, das an einem
Vorderende einer Einspritzdüse vorgesehen ist.
Während die Erfindung unter bezug auf spezielle Ausführungsfor
men, die zu Darstellungszwecken gewählt wurden, erläutert
wurde, erschließen sich dem Fachmann zahlreiche Modifikationen,
ohne vom grundsätzlichen Konzept der Erfindung abzuweichen, die
durch die anliegenden Ansprüche festgelegt ist.
Claims (19)
1. Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung, wobei die maschinelle
elektrische Entladungsbearbeitung in einem Dielektrikum
unter Anlegen eines Spannungsimpulses zwischen einer Elek
trode und einem maschinell zu bearbeitenden Werkstück aus
geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Dielektrikum durch Anlegen von Druck oder Sog in ein
maschinell zu bearbeitendes Durchgangsloch ausgehend von
einer Seite des Werkstücks eingespritzt wird, auf welche
die maschinelle elektrische Entladungsbearbeitung ausge
führt wird oder auf die gegenüberliegende Seite.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Werkzeug auf der anderen Seite des Werkstücks in Gegen
überlage zu der einen Seite (der Elektrodenseite) angeord
net wird, auf welcher die maschinelle elektrische Entla
dungsbearbeitung ausgeführt wird, und die Druckdifferenz
in dem Dielektrikum zwischen der Innenseite und der Außen
seite des Werkzeugs bereitgestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Loch in dem Werkstück durch eine maschinelle Vor
bearbeitung grobgebohrt wird, und die maschinelle elektri
sche Entladungsbearbeitung für das grobgebohrte Loch aus
geführt wird, um den Schulterabschnitt zu entfernen, um
dadurch ein Durchgangsloch auszubilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
maschinelle Endbearbeitungsvolumenverhältnis (= maschinel
les Endbearbeitungsvolumen/Durchgangslochvolumen) kleiner
als 0,3 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dielektrikum in einen geschlossenen Raum einge
spritzt wird, der sich in Gegenüberlage zu dem Werkstück
befindet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß zumindest entweder die Elektrode oder
das Werkstück in Vibration versetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die maschinelle elektrische Entladungs
bearbeitung unter Verwendung einer verjüngten Elektrode
ausgeführt wird.
8. Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung, aufweisend:
ein Prozeßbad, in welchem ein Dielektrikum bevorratet ist, eine Elektrode zum Anlegen von Spannungsimpulsen an ein maschinell zu bearbeitendes Werkstück in dem Dielektrikum,
ein Werkzeug, das auf der Seite in Gegenüberlage zu der Elektrode angeordnet ist, wobei das Werkstück sandwichar tig dazwischen angeordnet ist, um einen Raum relativ zu dem Werkstück zu bilden, damit das Dielektrikum ein- und aus strömen kann, und
entweder eine Dielektrikumansaugeinrichtung zum Saugen des Dielektrikums aus dem Raum, der zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück gebildet ist, oder eine Dielektrikumzuführ einrichtung zum Zuführen des Dielektrikums in den Raum.
ein Prozeßbad, in welchem ein Dielektrikum bevorratet ist, eine Elektrode zum Anlegen von Spannungsimpulsen an ein maschinell zu bearbeitendes Werkstück in dem Dielektrikum,
ein Werkzeug, das auf der Seite in Gegenüberlage zu der Elektrode angeordnet ist, wobei das Werkstück sandwichar tig dazwischen angeordnet ist, um einen Raum relativ zu dem Werkstück zu bilden, damit das Dielektrikum ein- und aus strömen kann, und
entweder eine Dielektrikumansaugeinrichtung zum Saugen des Dielektrikums aus dem Raum, der zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück gebildet ist, oder eine Dielektrikumzuführ einrichtung zum Zuführen des Dielektrikums in den Raum.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elektrode die Form eines Rohrs mit einem darin ausge
bildeten Einspritzdurchlaß aufweist, und das Dielektrikum
dem Raum zugeführt oder aus diesem gesaugt wird, der zwi
schen dem Werkzeug und dem Werkstück gebildet ist, und
zwar durch den Einspritzdurchlaß.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß ein Einführloch in dem Werkzeug gebildet ist, um
das Dielektrikum zuzuführen oder abzusaugen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Innenwandfläche des Werkzeugs in
Gegenüberlage zu dem Werkstück eine gekrümmte Oberfläche
ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der durch das Werkstück und das Werkzeug
gebildete Raum in bezug auf die Achse der Elektrode symme
trisch ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Elektrode verjüngt ist bzw. spitz
zuläuft.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Vibrationseinrichtung vorgesehen
ist, um das Werkstück unter Vibration zu setzen.
15. Verfahren zum maschinellen Bearbeiten eines Werkstücks
mittels elektrischer Entladung mit hoher Präzision, wobei
ein Durchgangsloch in einem Werkstück unter Verwendung
einer Vorrichtung zum maschinellen Bearbeiten des Werk
stücks mittels elektrischer Entladung gebildet ist, welche
Vorrichtung eine Elektrode mit einer an sich bekannten
Verjüngung aufweist, eine Energie- bzw. Stromquelle zum
Anlegen eines Spannungsimpulses für die elektrische Entla
dung zwischen der Elektrode und dem Werkstück, und eine
Elektrodenzuführeinrichtung, welche die Elektrode fördert
und dazu ausgelegt ist, daß die Zufuhr der Elektrode rela
tiv zu dem Werkstück einstellbar ist, dadurch gekennzeich
net, daß
die maschinelle elektrische Entladungsbearbeitung auf dem
Werkstück fortgesetzt wird, während die Zufuhr der Elek
trode in Übereinstimmung mit Profilen des Durchgangslochs
eingestellt wird, bis das gewünschte Profil erhalten ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei während der maschinellen
Bearbeitung bzw. Erzeugung des Durchgangslochs das Durch
gangsloch daraufhin überprüft wird, ob das gewünschte Pro
fil erhalten ist oder nicht, und die Zufuhr der Elektrode
außerdem auf Grundlage dieses Ergebnisses eingestellt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung durch ein
visuelles Ermittlungsverfahren ausgeführt wird, demnach
ein Bild des Durchgangslochs mittels einer Kamera erzeugt
und durch einen Bildsensor gemessen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei während der maschinellen
Bearbeitung bzw. Erzeugung des Durchgangslochs das Durch
gangsloch daraufhin überprüft wird, ob ein gewünschtes
Profil erhalten ist oder nicht, und die Zufuhr der Elek
trode außerdem auf Grundlage dieses Ergebnisses einge
stellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung
durch ein Kontaktermittlungsverfahren ausgeführt wird, wo
bei, nachdem die Elektrode aus dem Durchgangsloch heraus
gezogen ist, eine Ermittlungselektrode in das Durchgangs
loch eingeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei während der maschinellen
Bearbeitung bzw. Erzeugung des Durchgangslochs das Durch
gangsloch daraufhin überprüft wird, ob ein gewünschtes
Profil erhalten ist oder nicht, und die Zufuhr der Elek
trode außerdem auf Grundlage dieses Ergebnisses einge
stellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung durch
eine Durchflußratenmessung ausgeführt wird, während die
Fluidströmung durch das Durchgangsloch aufrechterhalten
wird.
19. Elektrische Entladevorrichtung, aufweisend eine Elektrode
mit an sich bekannter Verjüngung, eine Energie- bzw.
Stromquelle zum Anlegen eines Spannungsimpulses zur elek
trischen Entladung zwischen der Elektrode und einem Werk
stück, und eine Elektrodenzuführeinrichtung, welche die
Elektrode trägt, damit diese derart beweglich ist, daß ein
Durchgangsloch in dem Werkstück durch Einwirkung der Elek
trode gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elektrodenzuführeinrichtung dazu ausgelegt ist, daß
die Zufuhr der Elektrode relativ zu dem Werkstück in Über
einstimmung mit dem gewünschten Profil des Durchgangslochs
einstellbar ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10443098 | 1998-04-15 | ||
JP10442998A JPH11300530A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 高精度放電加工方法及び放電加工装置 |
JP7666899A JP2000000723A (ja) | 1998-04-15 | 1999-03-19 | 放電加工方法及び放電加工装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19916869A1 true DE19916869A1 (de) | 1999-10-21 |
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ID=27302212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1999116869 Ceased DE19916869A1 (de) | 1998-04-15 | 1999-04-14 | Verfahren und Vorrichtung zur Werkstückbearbeitung mittels elektrischer Entladung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19916869A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014220997A1 (de) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Siemens Aktiengesellschaft | EDM-Elektrode mit einkoppelbarem Laserstrahl und Verfahren |
CN109175550A (zh) * | 2018-10-13 | 2019-01-11 | 中北大学 | 电火花加工电蚀产物排出装置 |
CN109175551A (zh) * | 2018-10-13 | 2019-01-11 | 中北大学 | 电火花加工电蚀产物排出方法 |
-
1999
- 1999-04-14 DE DE1999116869 patent/DE19916869A1/de not_active Ceased
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014220997A1 (de) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Siemens Aktiengesellschaft | EDM-Elektrode mit einkoppelbarem Laserstrahl und Verfahren |
CN109175550A (zh) * | 2018-10-13 | 2019-01-11 | 中北大学 | 电火花加工电蚀产物排出装置 |
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