DE3140036C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 4 angegebenen Art.

Der Begriff "Elektroerosion" und "elektroerosive Bearbeitung" wird hier im Sinne eines Bearbeitungsverfahrens verwendet, wodurch Material von einem einer Werkzeugelektrode gegenüber­ gestellten Werkstück mittels der Wirkungen von aufeinander­ folgenden, zeitlich beabstandeten elektrischen Entladungen dazwischen entfernt wird, welche Wirkungen teilweise eine Wirkung elektrolytischer oder elektro­ chemischer Materialabtragungsart enthalten können.

Es wurde allgemein angenommen, daß die Elektro­ erosionstechnik bei Anwendung auf die Bearbeitung eines dreidimensionalen Hohlraums in einem Werkstück gewöhnlich eine Werkzeugelektrode erfordert, die dreidimensional zur Anpassung an den gewünschten Hohlraum im Werkstück geformt ist. So kann eine Elektrode vom herkömmlichen Absenktyp oder eine 3D-(dreidimensionale) EDM-Elektrode ein präzisions­ bearbeiteter leitender Block oder ein Metallblech sein, das präzisionsverformt oder auf einer Prä­ zisions-Galvanoplastikform abgeschieden ist. Weiter muß eine Vielzahl solcher Elektroden identischer oder ähnlicher Form hergestellt werden, um den Ver­ schleiß zu kompensieren, den die Elektroden während des Erosionsverfahrens erleiden, oder zwecks Geringst­ haltung der Bearbeitungsdauer, um das Ende einer gewünschten Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächen­ güte zu erzielen. Die Herstellung solcher präzisions­ geformten und vielfachen Elektroden ist allgemein zeitaufwendig und lästig oder erfordert beträchtliche Fertigkeit und Arbeit und kann infolgedessen einen gewünschten EDM-Vorgang unzulässig kostspielig oder oft sogar praktisch undurchführbar machen. Außerdem macht es der herkömmliche Absenktyp-Vorgang schwierig, den Bearbeitungsspalt frei vom Rückstand der abgelösten Späne und anderer Produkte zu halten, die zur Verur­ sachung einer Bearbeitungsinstabilität neigen.

Andererseits sind aus der DE-OS 19 33 058 ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art bekannt, die also eine dünne, von der Form der gewünschten Ausnehmung unab­ hängige Werkzeugelektrode verwenden und keine Präzisions-Werk­ zeugelektrode mehr erfordern.

Schließlich sind aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 30 36 462 ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art bekannt, wobei zusätzlich vorgesehen ist, eine Schwingung auf die Werkzeugelektrode in deren Axialrich­ tung oder quer zu deren Achse zu übertragen, während die Werk­ zeugelektrode das Werkstück dreidimensional überstreicht. Die Dicke der Werkzeugelektrode liegt beispielsweise im Bereich von 0,05 bis 1 mm. Es kann auch eine Vielzahl solcher dünnen Elektroden verwendet werden. Schließlich kann auch eine hohle Werkzeugelektrode verwendet werden, durch die die Bearbei­ tungsflüssigkeit dem Bearbeitungsspalt mit einem Druck über 10 bar zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art zu ent­ wickeln, die die Ausbildung der gewünschten Ausnehmung mit erhöhtem Wirkungsgrad gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 4 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen 2, 3 und 5-12 gekennzeichnet.

Durch die seitlichen Schwingungen der Werkzeugelektrodenspitze in zwei Dimensionen erzielt man einen erhöhten Wirkungsgrad, d. h. eine Steigung der Abtragungsgeschwindigkeit im Ver­ gleich mit der Arbeitsweise, die keine solche Schwingungsbe­ wegung der Werkzeugelektrode vorsieht.

Die Amplitude der zweidimensionalen Schwingungsbewegung des Spitzenteils der dünnen Werkzeugelektrode kann im Bereich zwischen 10 µm und 1 mm und vorzugsweise im Bereich bis höchstens 0,5 mm liegen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Form der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Form der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Mehzahl von die dünne Werkzeugelektrode bildenden Elektroden­ elementen, die zusammen durch eine Schalt- oder Ultraschallschwingungseinrichtung des Horn­ verstärkertyps erfindungsgemäß in seitliche Schwingung versetzt werden;

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise weggebrochen und im Schnitt, zur Veranschaulichung eines Teils einer dünnen Werkzeugelektrode oder von zusammenhängenden Elektrodenelementen oder solchen einer festen Länge zur Ver­ wendung bei einer der in den Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der seitlichen Schwingungsbewegung des Spitzenteils der dünnen Elektrode und der EDM-Abtragungs­ geschwindigkeit.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung macht von einer dünnen Werkzeugelektrode 1 in der Form eines durch­ laufenden Drahtes oder dünnen Stabes Gebrauch, der vorzugsweise rohrförmig ist, wie Fig. 5 zeigt, und etwa aus Kupfer oder Messing besteht. Die dünne Werkzeugelektrode 1 ist ausreichend dünn mit einem Durchmesser D im Bereich zwischen 0,05 und 1 mm und dazu eingerichtet, von einer (nicht dargestellten) Nachschubquelle abgezogen und in und durch einen Raum 2 in einem Werkzeugkopf 3 geführt zu werden. Eine Mehrzahl von Führungsrollen 4, 5 und 6 sind im Werkzeugkopf 3 angeordnet, um eine Erstreckung und ein Vorrücken der dünnen Elektrode 1 längs einer geraden vertikalen Bahn oder Z-Achse in einem vorgeschriebenen dreidimensionalen (3D) rechtwinkligen Koordinatensystem zu ermöglichen. Eine von einem Motor 8 angetriebene Mitnehmerrolle 7 und eine Quetschrolle 9 sind ebenfalls im Werkzeugkopf 3 angeordnet, um die zusammenhängende Elektrode 1 längs der genannten Bahn aus einer Öffnung 10 des Werkzeugkopfes 3 zu einem Werkstück 11 hin vorzu­ rücken, das fest auf einem Werkstücktisch 12 und mit diesem in einer X-Y-Ebene und auch längs der Z -Achse des Koordinatensystems verschiebbar montiert ist. Der Werkstücktisch 12 hat eine herkömmliche Quervorschubanordnung, die durch einen X-Achsen­ motor 13, einen X-Achsenmotor 14 und einen Z -Achsen­ motor 15 beweglich ist, die im Ansprechen auf von einer numerischen Steuer-(NC) Einheit 16 gelieferte Steuersignale betätigbar sind. Die numerische Steuer­ einheit 16 ist mit vorprogrammierten Daten gespeichert, die eine gewünschte Bahn der 3D-Verschiebung des Werk­ stücks 11 darstellen. Im Betrieb werden die gespeicherten Daten reproduziert, um eine Folge von Steuerimpulsen zum Antrieb der Motoren 13, 14 und 15 zu liefern, um so das Werkstück 11 längs der gewünschten 3D-Vor­ schubbahn zu bewegen.

In der erwähnten vertikalen Bahn ist die dünne Elektrode 1 ebenfalls gleitbar in einer Öffnung 17 a einer Metallstange 17 geführt, die sich horizontal und unter einem rechten Winkel zur senkrechten Bahn erstreckt und die an der Spitze eines Hornkörpers 18 eines Schall- oder Ultraschallschwingungssystems 19 herkömmlicher Auslegung befestigt ist. Der sich hori­ zontal und koaxial mit der Metallstange 17 er­ streckende Hornkörper 18 weist einen daran befestigten elektromechanischen Wandler 20 auf, der iln einem becherförmigen Halter 21 a gehalten ist, der seinerseits am Werkzeugkopf 3 mittels eines L-förmigen Arms 21 befestigt ist. Der Wandler 20 wird von einer Strom­ quelle 22 gespeist, um darin eine Schall- oder Ultra­ schallschwingung einer Frequenz im Bereich etwa zwischen 1 und 50 kHz zu erzeugen, die über den Verstärkerhornkörper 18 auf die Stange 17 übertragen wird, um die dünne Elektrode 1 in seitliche Schwingungen zu versetzen. Dies bewirkt, daß der Spitzenteil 1 a der dünnen Elektrode 1, die dem Werkstück 11 axial gegenübergestellt ist, eine Schwingungsbewegung mit einer kleinen Amplitude, etwa von 1 bis 50 µm, in einer zur Elektrodenachse senkrechten x-y-Ebene annimmt. Ein weiteres, dem System 19 entsprechendes Schall- oder Ultraschallschwingungssystem, das nicht dargestellt ist, dient dazu, der dünnen Elektrode 1 eine Schwingung in der x-y-Ebene senkrecht zur ersten, durch das System 19 erzeugten Schwingungsrichtung zu verleihen. Die dünne Elektrode 1 wird, wenn sie rohrförmig oder in der Form eines zusammenhängenden Rohres ist, mit einer Bearbeitungsflüssigkeit an ihrer Zuführungs­ seite von einer Flüssigkeitspumpeinheit 23 ge­ speist, um einen Hochgeschwindigkeitsstrom der Bear­ beitungsflüssigkeit durch ihre Innenbohrung 1 b (Fig. 5) zu erzeugen und ihn bei erhöhtem Druck von vorzugsweise über 10 Bar und sogar mehr als 30 oder 50 Bar durch ihren offenendigen Bearbeitungs-Spitzen­ teil 1 a in den zwischen dem Elektrodenspitzenteil 1 a und dem Werkstück 11 gebildeten Bearbeitungsspalt G zu fördern. Wenn die dünne Elektrode 1 kompakt oder nicht rohrförmig ist, werden eine oder mehrere Düsen vorgesehen und so ausgerichtet, daß sie die Bearbeitungsflüssigkeit in den Bereich des Bearbei­ tungsspaltes G richten. Die Bearbeitungsflüssigkeit kann ein flüssiger Kohlenwasserstoff sein, wie es beim Absenktyp-EDM typisch ist, sollte jedoch vor­ zugsweise eine wässerige Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand im Bereich zwischen 10³ und 10⁵ Ohm · cm sein.

Eine EDM-Stromquelle ist allgemein mit 24 be­ zeichnet und umfaßt einen Wandler 25 zum Gleich­ richten eines an einem Eingang 26 verfügbaren üblichen Wechselstroms in einen Gleichstrom und einen Umformer 27 zum Umformen des Gleichstroms in eine Folge von Hochfrequenzimpulsen einer Frequenz etwa von 1 MHz, die der Primärwicklung 28 a eines Hochfrequenz­ transformators 28 zugeführt werden. Ein Niederfrequenz- Schaltkreis 29 ist zwischen dem Umformer 27 und der Transformator-Primärwicklung 28 a vorgesehen, um die Hochfrequenzimpulse mit einer niedrigen Frequenz etwa von 1 bis 100 kHz periodisch zu unterbrechen. Eine Folge von zeitlich beabstandeten Reihen von Hochfrequenzimpulsen entwickelt sich so an der Transformator-Primärwicklung 28 a und dann an der Sekundärwicklung 28 b mit einem gewünschten Spannungs­ niveau. Ein aus vier Dioden 30 a- 30 d gebildeter Doppelgleichrichter 30 ist mit der Sekundärwicklung 28 b des Hochfrequenztransformators 28 verbunden und hat ein Paar von Ausgangsanschlüssen, von denen einer mit Erde verbunden ist. Der andere Ausgangsanschluß des Gleichrichters 30 ist über eine Gleichstrom­ drossel 31 und einen Leiter 32 mit einer leitenden Bürste 33 verbunden, die im Gleitkontakt mit einem elektrisch leitenden, drehbaren Rad 34 gehalten ist, das seinerseits im Gleitkontakt mit der dünnen Elektrode 1 im Raum 2 des Werkzeugkopfes 3 gehalten wird. Eine elektrische Isolation 35 ist dort vorgesehen, wo der Leiter 32 in den Raum 2 durch eine metallische Wand des Werkzeugkopfes 3 eingeführt ist. Das Werkstück 11 ist elektrisch mit Erde ver­ bunden. So wird eine Folge von zeitlich beabstandeten Reihen von einseitig gerichteten EDM-Impulsen justierter Impulsparameter zwischen der dünnen Elektrode 1 und dem Werkstück 11 angelegt, um aufeinanderfolgende, zeitlich beabstandete Reihen elektrischer Entladungen zwischen dem seitlich schwingenden Spitzenteil 1 a der dünnen Elektrode 1 und dem Werkstück 11 durch den mit der Bearbeitungsflüssigkeit gespülten Bearbeitungs­ spalt G zu erzeugen und dadurch elektroerosiv Material vom Werkstück 11 abzutragen.

Während die Materialabtragung fortschreitet, wird der Werkstücktisch 12 durch die Motoren 13 und 14 im Ansprechen auf Steuersignale von der numerischen Steuereinheit 16 verschoben, um das Werkstück 11 in der X-Y-Ebene längs einer vorbestimmten 3D-Be­ wegungsbahn zu bewegen. Dies bewirkt, daß der seitlich schwingend bewegte Spitzenteil 1 a der dünnen Elektrode 1 in abtastartiger Weise das Werkstück 11 dreidimensional überstreicht, um darin einen gewünschten Bearbeitungshohlraum 36 mit einem äußerst hohen Wir­ kungsgrad und mit der gewünschten Genauigkeit zu erzeugen. Eine erhöhte Bearbeitungsstabilität rührt von der Tatsache her, daß die Beseitigung von Bearbeitungsspänen und anderen Spaltverunreinigungen durch die seitliche Schwingungsbewegung des Elektroden­ spitzenteils 1 a gefördert wird. Weiter wurde gefunden, daß die Entladungskrater auf der Werkstückoberfläche, wenn in dieser Weise bearbeitet, gleichmäßig gemacht und in ihrer Höhe verringert sind, so daß sich eine äußerst feine Oberflächengüte ergibt.

Der Motor 8 zum Antrieb der Mitnehmerrolle 7 wird durch einen Hilfssteuerkreis 37 betätigt, der einen Signaleingangsanschluß 37 a und einen Bezugseingangs­ anschluß 37 b aufweist. Der Signaleingangsanschluß 37 a ist geschaltet, um eine Spaltspannung zu erfassen, die an einem Abtastwiderstand 38 auftritt, der den Leiter 32 mit Erde verbindet. Der Bezugseingangsanschluß 37 b ist mit einem Widerstand 39 verbunden, der seinerseits mit Erde verbunden ist. Es entwickelt sich eine Spannungs­ differenz zwischen dem Signaleingangsanschluß 37 a und dem Bezugseingangsanschluß 37 b, die bewirkt, daß der Hilfssteuerkreis 37 ein gesteuertes Antriebs­ signal liefert, das dem Motor 8 zugeführt wird. In dieser Weise wird die dünne Elektrode 1 ge­ steuert vorgerückt, um den Verschleiß des Spitzen­ teils 1 a zu kompensieren, während der Bearbeitungs­ spalt G zwischen dem seitlich schwingenden Spitzen­ teil 1 a und dem Werkstück 11 in seiner Abmessung in der Richtung der vertikalen oder Z-Achse während des gesamten Ablaufs des 3D-Bearbeitungs­ vorganges im wesentlichen konstant gehalten wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Werkzeug­ elektrode 1 aus einer Mehrzahl von dünnen Elektroden­ elementen 1-1, 1-2 und 1-3 zusammengesetzt, die hier wieder rohrförmig sind und einzeln einen Durchmesser D im Bereich zwischen 0,05 und 1 mm aufweisen und unter Abständen mit einem Zwischenraum d im Bereich zwischen 0,05 und 1 mm angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Zwischenraum d etwa die Hälfte des Durchmessers D.

Die vielfachen Elektrodenelemente 1-1, 1-2 und 1-3 sind einzeln in Metallringen 40-1 bzw. 40-2 bzw. 40-3 eingepaßt, die ihrerseits fest in einer Isolierplatte 41 gehalten sind. Die Metallringe 40-1, 40-2 und 40-3 bilden Stromleiter für die rohrförmigen Elektroden­ elemente 1-1, 1-2 und 1-3 und werden durch vielfache Ausgangsanschlüsse einer EDM-Stromquelle 124 gespeist.

Die Stromquelle 124 wird hier wieder vom Ausgangs­ anschluß 26 einer üblichen Wechselstromquelle gespeist. Der Wandler 25 richtet den Wechselstromausgang zu einem Gleichstrom gleich, der durch den Umformer 27 in eine Folge von Hochfrequenzimpulsen umgeformt wird. Ein Niederfrequenzschaltkreis 29 unterbricht die letzteren Impulse periodisch mit niedriger Frequenz, wodurch eine Folge von zeitlich beabstandeten Reihen von Hochfrequenzimpulsen erzeugt wird, die der Primärwicklung 128 a eines Hochfrequenztransformators 128 zugeführt werden. Der Transformator 128 ist hier mit einer Mehrzahl von Sekundärwicklungen 128 b, 128 c und 128 d versehen, deren Mittelanzapfungen gemeinsam mit Erde verbunden sind. Die beiden Enden jedes dieser mehreren Sekundärwicklungen sind zusammen über Gleich­ richter 130 a, 130 b, 130 c an einem Verbindungspunkt 42 a, 42 b, 42 c verbunden, wobei diese Verbindungspunkte mit den Metallringen 40-1, 40-2 und 40-3 über Induktions­ spulen 131 a bzw. 131 b bzw. 131 c verbunden sind. Das Werkstück 11 ist hier wieder elektrisch mit Erde verbunden. Als Ergebnis entwickelt sich eine Folge von zeitlich beabstandeten Reihen von Hochfrequenz­ impulsen einzeln zwischen jedem der Elektrodenelemente 1-1, 1-2 und 1-3 und dem Werkstück 11. Das Werkstück 11 wird von einem (hier nicht dargestellten) Werkstücktisch getragen und in der schon beschriebenen Weise drei­ dimensional verschoben.

Die die Elektrodenelemente 1-1, 1-2 und 1-3 tragende Isolierplatte 41 ist an einem becherförmigen Bauteil 43 befestigt, das seinerseits mittels eines Ringes 45 an einer Spindel 44 befestigt ist. Eine im Bauteil 43 gebildete Kammer 46 hat eine mit einer Pumpeneinheit 23 der Bearbeitungsflüssigkeit verbundene Öffnung und dient der zeitweiligen Speicherung der Bearbeitungs­ flüssigkeit und ihrer Verteilung in die mehreren Elektrodenelemente 1-1, 1-2 und 1-3 durch in der Isolier­ platte 41 gebildete Kanäle 47. Die Flüssigkeitspumpeneinheit 23 enthält eine Pumpe zur Druckerhöhung der Bearbeitungs­ flüssigkeit in der Kammer 46, wodurch der Durchlauf der Bearbeitungsflüssigkeit durch jedes rohrförmige Elektrodenelement 1-1, 1-2, 1-3 und das Pumpen der Bearbeitungsflüssigkeit in den Bearbeitungsspalt mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit und mit erhöhtem Druck in dem schon beschriebenen Bereich be­ wirkt werden.

Die Spindel 44 ist an ihrem oberen Ende an einem Schlitten 48 befestigt, der auf parallelen Schienen 49 gleitbar beweglich ist, die sich senkrecht zur X-Z-Ebene erstrecken. Der Schlitten 48 weist eine daran befestigte Vorschubmutter 50 im Eingriff mit einer Vorschubschraube 51 auf, die von einem Motor 52 angetrieben wird, der fest auf einem Antriebstisch 53 montiert ist, auf dem auch die Schienen 49 aufliegend fest montiert sind. Der Antriebstisch 53 ist seinerseits gleitbar auf parallelen Schienen 54 beweglich, die sich senkrecht zur Y-Z-Ebene erstrecken, und wird von einem Motor 55 angetrieben. Der letztere und die parallelen Schienen 54 sind fest auf einem Tisch 56 angebracht. Ein Pfosten 57 ist fest auf dem Tisch 56 montiert und lagert die Vorschubschraube 51 darauf über dem Antriebstisch 53 in einer X-Y-Ebene. Die Bauelemente 48-57 sind allgemein mit der Bezugs­ ziffer 58 bezeichnet, die das Seitlichschwingungs-Antriebs­ system darstellt. Die Tische 53 und 56 sind mit je einer mittleren Öffnung 53 a bzw. 56 a eines genügend großen Durchmessers ausgebildet, um ihre Störung mit der Spindel 44 zu vermeiden, wenn die letztere durch das Antriebssystem 58 zur seitlichen Schwingung der dünnen Elektrodenelemente 1-1, 1-2 und 1-3 angetrieben wird.

In der Anordnung nach Fig. 2 ist jeder der Motoren 52 und 55 eingerichtet, um mit einem gegebenen Dreh­ winkel hin- und her zu rotieren, der die Amplitude der seitlichen Schwingung der Elektrodenelemente in der jeweiligen Y-Achsenkomponente und X-Achsenkomponente der Schwingung bestimmt. Wenn die beiden Motoren 52 und 55 gleichzeitig betrieben werden, versteht man, daß die Elektrodenelemente kreisförmig oder elliptisch seitlich schwingen und bewirken, daß ihr Bear­ beitungsspitzenteil eine Schwingungsbewegung längs einer kleinen kreisförmigen oder elliptischen Bahn in einer vorgeschriebenen X-Y-Ebene ausführt.

Beispiel

Mit einer Anordnung, wie sie allgemein in Fig. 2 dargestellt ist, wurde die Kritikalität der Bewegungs­ geschwindigkeit oder Geschwindigkeit einer dünnen Werkzeugelektrode bei Bewegung in seitlicher Schwingung mit einer kleinen Amplitude bei einem 3D-EDM-Vorgang gemäß der Erfindung untersucht. Ein Werkstück bestand aus einem "SKD 11" (japanische Industrienormen)-Stahl, und eine dünne Werkzeug­ elektrode bestand aus Kupfer und hatte einen Durch­ messer von 0,2 mm, während die Bearbeitungsflüssigkeit eine wässerige Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von 10⁴ Ohm · cm war. Beim Versuch ließ man die dünne Werkzeugelektrode seitlich mit einer Amplitude von 0,05 m mit verschiedenen Geschwin­ digkeiten schwingen, während die Elektrode so bewegt wurde, daß sie das Werkstück in abtastartiger Weise dreidimensional oder längs einer bestimmten 3D-Bahn überstrich. Bei diesem Vorgang wurde die Lage der Elektrodenspitze hilfsgesteuert, um den Bearbeitungsspalt praktisch konstant zu halten.

In Fig. 6 ist ein Diagramm dargestellt, das die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der seitlichen Schwingungsbewegung der dünnen Elektrode und der Materialabtragungsgeschwindigkeit zeigt, wie sie bei der Untersuchung erhalten wurde. Im Diagramm ist die Abtragungsgeschwindigkeit (mm/min) längs der Ordinate aufgetragen, während die Bewegungs­ geschwindigkeit (m/min) längs der Abszisse aufgetragen ist.

Man sieht, daß die Abtragungsgeschwindigkeit scharf ansteigt, wenn die Geschwindigkeit der seitlichen Schwingungsbewegung 5 m/min oder 8 cm/s über­ steigt.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und enthält die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher vorher beschriebener Bestandteile. Dieses Ausführungsbeispiel enthält ein Ultraschallschwingungs­ system 19 wie in Fig. 1 und eine Motorantriebs­ einheit 58 wie in Fig. 2 für eine alternative oder gleichzeitige Verwendung. Bei diesem Ausführungs­ beispiel wird das Ultraschallschwingungssystem 19 fest von einer Welle 60 über Bauteile 41, 43 und 45 gehalten, welche Welle 60 vom Schlitten 48 fest­ gehalten ist. Wie bei der Anordnung nach Fig. 2 ist der Tisch 56 fest auf der eigentlichen Maschine montiert. Die Welle 60 ist mit einer Innenbohrung 60 a ausgebildet, durch die eine zusammenhängende dünne Werkzeugelektrode 1, die hier wiederum vorzugsweise rohrförmig ist, gleitend durchtritt, um in Gegenüber­ stellung zu einem Werkstück 11 zu kommen. Der Antriebstisch 48 hat einen fest darauf montierten Trägerblock 61, der eine Mitnehmerrolle 7 und eine Quetschrolle 9 trägt, deren Funktionen bereits beschrieben wurden. Ein EDM-Bearbeitungsstrom wird der dünnen Elektrode 1 von einer Stromquelle 224 , wie sie grund­ sätzlich als 124 in Fig. 2 gezeigt ist, über eine Bürste 33 und eine leitende Rolle 34 zugeführt, wie bereits beschrieben wurde.

Die Anordnung nach Fig. 3 kann vorteilhaft ver­ wendet werden, um auf eine oder mehrere dünne Elek­ troden 1 eine seitliche Schwingungsbewegung in doppelter Art zu übertragen. So kann das System 19 arbeiten, um eine Schwingung hoher Frequenz, etwa 50 kHz bis 1 MHz, zu erzeugen, wodurch die Elektrode 1 in seitliche Schwingung mit höherer Geschwindigkeit versetzt wird, während die Einheit 58 arbeiten kann, um eine Hin- und Herbewegung mit einer niedrigeren Frequenz etwa 1 bis 50 kHz zu erzeugen, wodurch die Elektrode 1 in seitliche Schwingung mit niedriger Geschwindigkeit versetzt wird. Diese Arbeitsweise ermöglicht eine größere Stabilität des Bearbeitungs­ vorganges und einen weiter erhöhten Bearbeitungs­ wirkungsgrad.

In Fig. 4 ist eine Vielfachwerkzeugelektroden­ einheit mit einer Vielzahl rohrförmiger Elektroden­ elemente 1-1, 1-3, 1-2, 1-4 und 1-5, wie vorher beschrieben, dargestellt. Diese Elektroden sollen, wie bereits beschrieben, eine Dicke (Außendurchmesser) von höchstens 1 mm, vorzugsweise höchstens 0,5 mm haben und vorzugsweise aus Kupfer oder Messing be­ stehen. Diese rohrförmigen Elektrodenelemente sind zueinander parallel und untereinander isoliert ange­ ordnet und an einer Trägerplatte 70 befestigt. Bei der dargestellten Anordnung ist an den Elektroden­ elementen 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 und 1-5 eine Stange 17 befestigt, die an der Spitze eines Hornkörpers 18 ange­ braucht ist, der von einem Werkzeugkopf 3 getragen wird.

Im Schwingungssystem 19 ist ein elektromechanischer Wandler 20 am Hornkörper 18 befestigt und wird von einer Hochfrequenz-Stromquelle 22 gespeist, um eine Schall- oder Ultraschallschwingung darin zu erzeugen, die durch den Hornkörper 18 und die Stange 17 ver­ stärkt und übertragen wird, um die dünnen Elektroden­ elemente 1-1-, 1-2, 1-3, 1-4 und 1-5 gemeinsam in seitliche Schwingung mit einer kleinen Amplitude zu versetzen. Die Amplitude der Schwingung kann so ein­ gestellt werden, daß sie etwas größer als der ein­ heitliche Zwischenraum d zwischen den benachbarten Elektrodenelementen 1-1 bis 1-5 ist. Eine weitere Ultraschalleinheit gleicher Auslegung, die nicht dargestellt ist, wird vorgesehen, um die Elektroden­ elemente in der zur durch das System 19 bewirkten Schwingungsrichtung senkrechten Richtung in Schwingung zu versetzen.

Claims (12)

1. Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung einer Ausnehmung in einem Werkstück, bei dem eine dünne Werkzeugelektrode verwendet wird, deren Form allgemein unabhängig von der Form der gewünschten Ausnehmung ist und der ein Werkstück an einem mit einer Bearbeitungsflüssigkeit gespülten Bearbeitungsspalt axial gegenübergestellt wird, und eine Folge elektrischer Ent­ ladungen zwischen dem Spitzenteil der Werkzeugelektrode und dem Werkstück durch den mit der Flüssigkeit gespülten Bearbei­ tungsspalt zwecks elektroerosiver Materialabtragung vom Werk­ stück erzeugt wird, wobei eine dreidimensionale Relativbewe­ gung der Achse der Werkzeugelektrode und des Werkstücks zwecks dreidimensionalen abtastartigen Überstreichens des Werkstücks durch den Spitzenteil der Werkzeugelektrode unter wesentlicher Konstanthaltung der Bearbeitungsspaltweite dazwischen bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Werkzeugelektrode zwecks Schwingungsbewegung ihres Spitzenteils mit einer kleinen Amplitude in einer zu ihrer Achse im wesentlichen senkrechten Ebene in seitliche Schwingungen in zwei Dimensionen versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Spitzenteil verliehene Geschwindigkeit der seitlichen Schwingbewegung im Bereich über 5 m/min liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei die dünne Elektrode sich zusammenhängend zwischen ihrem offenendigen Spitzenteil und ihrer vom Bearbeitungsspalt entfernten Nachschubquelle erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Schnitt des axialen Vorrückens der zusammenhängenden Werkzeugelektrode von der Nachschubquelle zur Kompensation des Verschleißes des Spitzenteils unter wesentlicher Konstanthaltung des Bearbei­ tungsspaltes umfaßt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des elektroerosiven Bearbei­ tungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer dünnen Werkzeugelektrode (1), deren Form allgemein unabhängig von der Form der gewünschten Ausnehmung (36) ist und die sich zur Gegenüberstellung mit dem Werkstück (11) unter Bildung eines mit einer Bearbeitungsflüssigkeit gespülten Bearbei­ tungsspaltes (G) eignet, mit einer mit der Werkzeugelektrode (1) und dem Werkstück (11) elektrisch verbindbaren Stromquelle (24, 124, 224) zur Erzeugung aufeinanderfolgender elektrischer Entladungen zwischen dem Spitzenteil (1 a) der Werkzeug­ elektrode (1) und dem Werkstück (11) durch den mit der Flüs­ sigkeit gespülten Bearbeitungsspalt (G) zwecks elektroerosiver Materialabtragung vom Werkstück (11) und mit einer Vorschub­ einrichtung (12, 13, 14, 15, 16) zur Bewirkung einer drei­ dimensionalen Relativbewegung der Achse der dünnen Werkzeug­ elektrode (1) und des Werkstücks (11) zwecks dreidimensiona­ len, abtastartigen Überstreichens des Werkstücks (11) durch den Spitzenteil (11 a) unter wesentlicher Konstanthaltung der Bearbeitungsspaltweite, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung (19, 58) zum seitlichen Schwingen der dünnen Werkzeugelektrode (1) zwecks schwingender Bewegung ihres Spitzenteils (1 a) mit kleiner Amplitude in einer zu ihrer Achse im wesentlichen senkrechten Ebene in zwei Dimensionen aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinrichtung ( 19, 58 ) zur Schwingungsbewegung des Spitzenteils (1 a) mit einer Bewegungsgeschwindigkeit über 5 m/min geeignet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Werkzeugelektrode (1) eine Dike (D) im Bereich zwischen 0,05 und 1 mm hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, in der die Werkzeugelektrode (1) rohrförmig ist und sich zusammenhängend zwischen ihrem offenendigen Spitzenteil (1 a) und ihrer vom Bearbeitungsspalt (G) entfernten Nachschubquelle erstreckt, dadurch gekennzeich­ net, daß sie außerdem Elektrodenvorschubmittel (4, 5, 6, 7, 8, 9) zum axialen Vorrücken der zusammenhängenden Werkzeug­ elektrode (1) von der Nachschubquelle zur Kompensation des Verschleißes des Spitzenteils (1 a) unter wesentlicher Kon­ stanthaltung des Bearbeitungsspaltes (G) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugelektrode ( 1 ) aus einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten und fest zusammengehaltenen dünnen Elektrodenelementen (1-1, 1-2, 1-3) zusammengesetzt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Elektrodenelemente (1-1, 1-2, 1-3) unter Ab­ stand voneinander mit einem Zwischenraum (d) zwischen den be­ nachbarten Elementen (1-1, 1-2, 1-3) im Bereich zwischen 0,05 und 0,5 mm angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenelemente (1-1, 1-2, 1-3) einzeln eine Dicke (D) im Bereich zwischen 0,05 und 1 mm haben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (d) etwa die Hälfte der Dicke (D) jedes der Elektrodenelemente (1-1, 1-2, 1-3) beträgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinrichtung zwei in zueinander im wesentlichen senkrechten Richtungen ausgerichtete Hornverstärker (18) auf­ weist, deren jeder quer zur Achse der dünnen Werkzeugelektrode (1) gerichtet ist und an dem ein durch eine Hochfrequenzstrom­ quelle (22) speisbarer elektromechanischer Wandler (20) befe­ stigt ist.