DE3208663A1

DE3208663A1 - Verfahren und einrichtung zur bearbeitung mittels elektrischer entladung

Info

Publication number: DE3208663A1
Application number: DE19823208663
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Yamato Furukawa
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1982-10-07
Also published as: CH657800A5; US4628170A; JPS603934B2; IT8220227A0; IT1150466B; DE3208663C2; FR2502041A1; FR2502041B1; JPS57156131A

Description

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Anwaltsakte: 32 088

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.

Bekanntlich kann eine Bearbeitung mittels elektrischer Entladung mit Hilfe von Wasser oder öl durchgeführt werden, das in einem Spalt zwischen der Elektrode und einem Werkstück vorhanden ist. Die Verwendung von Wasser hat den

!5 Vorteil, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit erheblich höher ist als bei der Verwendung von Öl. Beispielsweise kann in einer Drahtabschneid-Bearbeitungseinrichtung mittels elektrischer Entladung, obwohl der obere Grenzwert -.der Arbeitsgeschwindigkeit bei etwa 6 bis 8mm² /min liegt, wenn Öl als dielektrisches Fluid verwendet wird, eine Arbeitsgeschwindigkeit von 50mm²/min erhalten werden, wenn Wasser als· dielektrisches Fluid benutzt wird. Das heißt, wenn Wasser als dielektrisches Fluid verwendet wird, kann die Arbeitsgeschwindigkeit etwa auf das Achtfache bezüglieh der Geschwindigkeit erhöht werden, die bei der Verwendung von Öl erhalten wird. Wenn jedoch Wasser verwen-. det wird, wird.die Bearbeitung des Werkstücks auf beiden Flächen, was auf einer Erscheinung beruht, die sich infolge der elektrolytischen Wirkung aus der niedrigen Isola-

tionseigenschaft des Wassers ergibt, insbesondere an den Eckteilen besonders ausgeprägt. Deswegen ist die Genauigkeit an Ecken schlecht. Somit ergibt sich bei der Verwendung von Wasser als- dielektrischem Fluid bei.der Bearbeitung eine geringere Genauigkeit als bei der Verwendung von Öl.

Die Erfindung soll daher ein Verfahren.und" eine Einrich-

tung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung schaffen, bei welchen die Nachteile des herkömmlichen Bearbeitungsverfahrens bzw. der herkömmlichen Bearbeitungseinrich tung mittels elektrischer Entladung beseitigt sind, mit welchen ein Werkstück mit einer höheren Arbeitsgeschwindig keit auf eine geforderte Größe bearbeitet werden kann', und .bei welchen ein Werkstück mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit genau'bearbeitet werden kann. Darüber hinaus solion gemäß der Erfindung noch ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung geschaffen werden, bei welchen die bearbeitete Oberfläche eines Werkstücks ohne weiteres mit einer hohen Geschwindigkeit abgeschreckt bzw. gehärtet werden kann.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verfahren zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dieMerkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den"Unteran-Sprüchen 2 bis 7 angegeben. Ferner kann dies mit einer Einrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 durch die Merkmale im kennzeichnenden' Teil dieses Anspruchs erreicht werden.Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind.in den Unteransprüchen 9 bis 15 angeführt.

• ' Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung geschaffen, bei welchem ein Werkstück zuerst mit

einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit mittels elektrischer Entladung bearbeitet wird, wobei Wasser als dielektrisches Fluid verwendet wird, bei welchem dann bei dem elektrischen Fluid von Wasser auf öl übergegangen wird, und bei wi¹1(,¹IjViIi sohliußl ich zur Feinbearbeitung das Werkstück mittels elektrischer Entladung bearbeitet wird. Bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann die Oberfläche des Werkstücks während der Feinbearbeitung mit

Hilfe von öl abgeschreckt und dadurch gehärtet werden, und danach kann, um die abgeschreckte und gehärtete Fläche in einer Tiefe zu. entfernen, die der Rauhigkeit der Oberfläche entspricht, das Werkstück mittels elekt t/isdifr lintl.idung mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet werden, wobei Wasser als dielektrisches Fluid verwendet und die oJektrolytische Wirkung des Wassers ausgenutzt wird. Bei dem vorstehend beschriebenen Bearbeitungsverfahren ist vcrhin-■ dert, daß die Oberfläche des Werkstücks weich gemacht wird. Wenn folglich das Arbeitsverfahren bei der Herstellung einer Metallform angewendet wird, kann die Lebensdauer der sich ergebenden Metallform erheblich verlängert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist· eine Einrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung, bei welcher zur Durchführung das vorstehend beschriebene Verfahren angewendet wird, ein ölzuführsystem mit einem ölbehälter, mit einer ölpumpe, um das Öl in den ölbehälter zu pumpen, und mit einem,ölfilter, um das von der ölpumpe zugeführte öl zu filtern, ein Wasserzuführsystem mit einem Wasserbehälter, mit einer Wasserpumpe, um das Wasser in den Wasserbehälter zu pumpen, und mit einem Wasserfilter, um das von der Wasserpumpe zugeführte Wasser zu filtern, eine Wähleinrichtung, um entweder Wasser oder öl als dielektrisches Fluid zuzuführen, indem entweder das Öl- oder das Wasserzuführsystem ausgewählt wird, und eine Einrichtung auf, um selektiv das dielektrische Fluid, das aus einem Arbeitsbehälter abgelassen worden ist, in den Wasser- oder den ölbehälter zurückzuleiten. Die erfindungs

gemäße Einrichtung kann ferner eine Einrichtung aufweisen, um das in dem Wasserbehälter enthaltene öl zu dem Ölbehälter und das in dem Ölbehälter enthaltene Wasser in den Wasserbehälter zurückzuleiten. Die Rückführeinrichtung hat einen Trennbehälter, in welchem das Wasser-ölgemisch in Wasser und Öl getrennt wird, indem das unterschiedliche spezifische Gewicht von Wasser und öl ausgenützt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

i) F.ig.1 eine schematische Darstellung einer Aus

führungsform einer erfindungsgemäßen' Einrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung;

Fig.2 ein Blockschaltbild der Steuereinrich

tung zum Steuern der in Fig.1 wiedergegebenen Einrichtung;

Fig.3 ein Flußdiagramm, in welchem ein Pro-

gramm für die in Fig.2 dargestellte

Steuereinrichtung wiedergegeben ist;

Fig,.4 eine schematische Draufsicht auf einen

Teil eines Werkstücks;

,

Fig.5 . eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer in der Einrichtung der Fig.1 verwendeten, das dielektrische Fluid trennenden Einrichtung; .25 , .

Fig.6 eine schematische Draufsicht auf einen

Teil eines Werkstücks;

Fig. 7 eine Schnittansich't eines Teils einer

weiteren Ausführungsform.einer Trenne richtung für das dielektrische Fluid;

weiteren Ausführungsform.einer Trennein-

!•'.i.g.8 eine perspektivische Ansicht einer Ein

richtung zum Entfernen von öl, das auf der Oberfläche von Wasser in einem Wasserbehälter schwimmt, und

— 5 —

-JS- ' ■

Fig.9 eine entlang einer Linie II-II in Fig.8

vorgenommene, vergrößerte Schnittansicht eines wichtigen Teils der Einrichtung.

■■-_■' In Fig.1 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung dargestellt, wobei zur Durchführung das erfindungsgemäßc Verfahren vorwendet ist. Eine Einrichtung 1 zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung weist eine elektrische Entladungsvorrichtung 2 und eine Einrichtung 4 auf, um ein dielektrisches Fluid einem Arbeitsbehälter 3 zuzuführen, der an der elektrischen Entladungsvorrichtung 2 angebracht ist.

¹^ Die- in herkömmlicher Weise ausgeführte elektrische. Entladpngsvorrichtung 2 weist einen Kopf 6, an welchem eine Werkzeugelektrode 5 angebracht ist, und einen Arbeitstisch 7 auf, auf welchem der Arbeitsbehälter 3 gehaltert ist. Die Werkzeugelektrode 5 kann durch eine'an dem Kopf.

6 vorgesehene (nicht dargestellte) Vorschubeinrichtung in der vertikalen Richtung (der Z-Richtung) bewegt werden; ■ ferner·ist der Arbeitstisch 7 so angeordnet, daß er in einer Ebene, die senkrecht zu der Vorschubrichtung der Werkzeugelektrode 5 verläuft, d.h. in der X-Y-Ebene bewegbar ist.

Die Einrichtung 4 ist eine Einrichtung, um selektiv Wasser oder Öl als dielektrisches Fluid in den Arheitsbehälter

einzubringen, in welchem ein Werkstück 8 angeordnet ist, 30

und sie v/eist ein Wasserzuführsystem 10 mit einem Wasserbe-

• halter 9 und ein ölzuführsystem 12 mit einem ölbehälter auf. Das Wasserzufuhrsystern 10 weist eine Wasserzuführleitung 13 mit einer Wasserspeisepumpe 14 und einem Filter

auf, und ein Endteil der Wasserzuführleitung 13 erstreckt 35

sich bis in die Nähe des Bodens des Wasserbehälters 9. Das Wasser, das aus dem Wasserbehälter 9 Über d Lu W.imuci zuführleitung 13 gepumpt worden ist, wird durch den Filier

15 gefiltert, und dann durch ein Magnetventil 16 geleitet, um Wasser einer Speiseleitung 17 für das dielektrische Fluid zuzuleiten, welche direkt zu dem Arbeitsbehälter 3 führt. Das ölzuführsystem 12 weist eine ölzuführleitung mit einer ölförderpumpe 19 und einem ölfilter 20 auf, und ein Ende der ölzuführleitung 18 ist etwas unterhalb der Oberfläche in dem ölbehälter 11 angeordnet. Das Öl, das durch die. ölförderpumpe 19 durch die ölzuführleitung .18 gepumpt worden ist, wird der Speiseleitung 17 über ein

H) Magnetventil 21 zugeleitet, nachdem es durch den ölfilter gefiltert worden ist. Ein Ende einer Abflußleitung 22 ist mit dem unteren Teil des Arbeitsbehälters 3 verbunden, und ihr anderes Ende ist mit einer mit dem Wasserbehälter 9 in Verbindung stehenden Wasserrückführleitung 23 und mit einer mit dem ölbehälter 11 in Verbindung stehenden ölrückführleitung 24 verbunden. Diese Leitungen 23 und 24 weisen Magnetventile 25 bzw. 26 auf, und durch wahlweises Öffnen des Magnetventils 25 oder 26 wird das dielektrische Fluid (öl oder Wasser.) in dem Arbeitsbehälter 3 selektiv entweder in dem Behälter 9 oder dem Behälter 11 zurückgeleitet.

Wenn Wasser als dielektrisches Fluid gewählt ist, ist folglich nur die Wasserspeisepumpe 14 wirksam, und die Magnet-. ventile 16 und 25 sind geöffnet, während die Magnetventile 21 und 26 geschlossen sind, so daß nur Wasser über die Speiseleitung 17 in den Arbeitsbehälter 3 geleitet wird, und das dielektrische Fluid in dem Arbeitsbehälter 3 kann über die Abflußleitung 22 und die Wasserrückführleitung 23

. in den Wasserbehälter zurückgeleitet werden. Da in diesem Fall der Endteil der Wasserzuführleitung bis in dieNähe des Bodens des Wasserbehälters 9 verläuft,und öl, das sich aus irgendeinem Grund in dem Wasserbehälter befindet, auf

dor VJa s.se rober fläche schwimmt,wird nur Wasser über die Was-3b ■

serzuführleitung 13 abgepumpt . Wenn dagegen öl als

icjlektrisches Fluid gewählt ist, ist nur die'ölförderpumpe 19 wirksam und nur die Magnetventile 21 und 26' sind

4ή *"■ " 32G8663 - r -

offen, während die Magnetventile 16 und 25 geschlossen sind, so daß nur öl über die Speiseleitung 17 in den .Arbeitsbehälter 3 geleitet wird, und das dielektrische Fluid in dem Arbeitsbehälter 3 somit über die Abflußleitung 22 und die ölrückführleitung 24 in den ölbehälter. 11 zurückgeleitet wird . Da das Ende der ölzuführleitung 18 nur etwas unter der Oberfläche in dem ölbehälter 11 angeordnet ist, und da sich Wasser, das sich aus irgendeinem Grund in dem ölbehälter 11 befindet, auf dem Boden des Behälters 11 absetzt, wird nur Öl über die ölzuführleitung 18 abgepumpt .

Die Pumpen 14 und 19 und die Magnetventile 16, 21, .25 und· 26 werden durch eine in Fig.2 dargestellte Steuereinrich-¹^ tung 31 gesteuert, welche im wesentlichen einen Speicher 32 und eine Zentraleinheit bzw. einen Prozessor (CPU) 33 aufweist. Die geforderten Arbeitsabläufe und -bedingungen werden in dem Speicher 32 mittels eines Steuerpults 34 gespeichert, und die Arbeitsweise wird entsprechend dem In- ^ halt des Speichers 32 und gesteuert durch den Prozessor (CPU) 3.3 automatisch durchgeführt. Insbesondere worden ein Schrittmotor 36, um den Arbeitstisch 7 in der Richtung X zu bewegen, ein Schrittmotor 37, um den Arbeitstisch 7 in der Richtung Y zu bewegen, Pumpen (P) 14 und 19 und die

OK.

Magnetventile (V) 16, 21, 25 und 26 in einer vorbestimmten Reihenfolge durch eine Kopplungsschaltung 35 entsprechend Daten D betätigt, die durch den Prozessor (CPU) 33■aus dem Speicher 32 gelesen werden.

·

In Fig.3 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das ein Programm für die Steuereinrichtung 31 darstellt. Zuerst werden, wenn eine (nicht dargestellte) Starttaste gedrückt wird, die Magnetventile 16 und 25 geöffnet, und die Pumpe

14 wird wirksam, so daß .Wasser als dielektrisches Fluid in 35

den Arbeitsbehälter 3 geleitet wird (Schritt I). In diesem

Fall werden, wie vorstehend beschrieben, die Magnetventile 11 und 26 geschlossen,, und die Pumpe 19 ist unwirksam. . ■ - 8 -

ΛΧ

Wenn das Wasser in dem Wasserbehälter 9 in den Arbeitsbehälter 3 zu fließen beginnt, wird die Werkzeugelektrode 5 ^uf das Werkstück 8 zu bewegt, um mit der Bearbeitung in der Z-Richtung zu beginnen. Bei diesem Schritt wird mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit eine Rohbearbeitung mittels Wasser als dielektrischem Fluid durchgeführt (Schritt II). Wenn diese mit hoher Geschwindigkeit durchgeführte Rohbearbeitung in der Z-Richtung beendet ist (Schritt■III), wird statt Wasser öl als dielektrisches Fluid gewählt (Schritt IV). Das heißt, nachdem die Pumpe 14 stillgesetzt ist und das gesamte Wasser in dem Arbeitsbehälter 3 in den Wasserbehälter 9 zurückgeleitet ist, werden die Magnetventile 16 und 25 geschlossen und die Magnetventile 21· und 26 werden geöffnet, worauf die Pumpe 19 wirksam wird, so daß

¹^ öl· als dielektrisches Fluid in den Arbeitsbehälter 3 geleitet wird (Schritt IV). Nachdem bei dem dielektrischen Fluid von Wasser auf Öl übergegangen ist, werden die Sehrittmo— tore 36 und 37 angetrieben, um eine vorbestimmte Relativbewegung in der X-Y-Ebene zwischen dem Werkstück 8 und der Werkzeugelektrode 5 zu schaffen, um so eine Feinbearbeitung .durchzuführen (Schritt V) . Vorzugsweise ist die Relativbewegung in der X-Y-Ebene eine Verschiebung in einer Vielzahl von Richtungen in der X-Y-Ebene. Da ein derartiges Feinbearbeitungsverfahren allgemein bekannt ist^ (siehe

^?b beispielsweise die US-PS 3 433 919) braucht dies hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Das Werkstück 8 wird durch die vorbeschriebene Feinbearbeitung mit öl als dem dielektrischen Fluid bezüglich seiner Größe genau bearbeitet, und insbesondere kann die Größe bzw. die Form des

Eckenbe.reichs des Werkstücks 8 mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden.

Wenn, wie in Fig.4 dargestellt, der Eckenteil 8a des Werkstücks 8 einer Bearbeitung mittels elektrischer Entladung 35

unterzogen wird, wobei Wasser als dielektrisches Fluid verwendet wird, wird· der Eckenteil 8a von beiden Seitenflächen aus bearbeitet, da das Wasser elektrolysiert ist, so

~- Sf —

daß ein abgerundeter Eckenteil 8a so bearbeitet wird, wie durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist. Wenn dagegen öl als dielektrisches Fluid benutzt wird, kann, da es zu keiner elektrolytischen Wirkung kommt, der Eckenteil 8a nur durch eine Entladung in dem Spalt zwischen der Elektrode 5 und dem Werkstück 8 genau bearbeitet werden, so daß dann eine Ausführung und Form erhalten wird, wie sie dm oh eine gestrichelte Linie in Fig.4 dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren einer Bearbeitung mittels elektrischer Entladung hat den Vorteil, daß die Bearbeitung mittels elektrischer Entladung mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit genau durchgeführt werden kann, da die Bearbeitung mittels elektrischer Entladung bei einer genauen Endbearbeitung mittels öl als dielektrischem Fluid durchgeführt wird^ nachdem eine sehr schnelle Bearbeitung .· mittels elektrischer Entladung als Rohbearbeitung mit Hilfe von Wasser als dem dielektrischen Fluid durchgeführt worden ist. .

Obwohl der Schritt V in dem in Fig.3 dargestellten Beispiel als ein Endbearbeitungsschritt angewendet ist, können statt des Schrittes V ein Schritt V zum Abschrecken und Härten der Oberfläche des Werkstücks bei einer Bearbei-^2S tung mittels elektrischer Entladung mit Hilfe von öl als dem dielektrischen Fluid und ein Schritt V" einer endgültigen Feinbearbeitung vorgesehen werden, bei welchem wieder Wasser als das dielektrische Fluid für eine Bearbeitung mittels elektrischer Entladung verwendet ist. Bei dem

■

Schritt Vⁿ wird eine Bearbeitung mittels elektrischer Entladung durchgeführt, um die beim Schritt V abgeschreckte Fläche (d.h. die bearbeitete Fläche) in einer Tiefe zu entfernen, die der Rauhigkeit der abgeschreckten Fläche entspricht. Auf diese Weise wird die Rauhigkeit der Oberfläche des Werkstücks in dem geforderten Grad herabge-. setzt, um dadurch ein entsprechendes Endprodukt zu erhalten. Bei diesem Verfahren kann "ein Weichmachen oder -wer-

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-VB-

den der Oberfläche aufgrund von Rost, der auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugt wird, wenn Wasser als das dielektrische Fluid verwendet wird, verhindert werden, so daß eine bearbeitete Fläche mit einer guten Haltbarkeit · erhalten wird.

Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf einen Fall, bei welchem die in Fig.1 dargestellte Einrichtung durch die Steuereinrichtung betrieben wird. Die Einrich-¹^ tung kann jedoch auch von Hand von einer Bedienungsperson in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben betrieben werden.

In Fig.5 ist eine Trenneinrichtung 40 zum Trennen des di — r>lt»k l rischon Fluids dargestellt, die bei der in Fig.1 dargestellten Einrichtung verwendbar ist. Mittels der Trenneinrichtung 40 können das öl, das in den Wasserbehälter. 9 gelangt ist, und das Wasser, das in den ölbehälter 11 gelangt ist, getrennt und herausgenommen werden und es kann in den öl- 11 bzw. den Wasserbehälter 9 zurückgeleitet werden. Die Trenneinrichtung 4 0 weist eine ölbahn oder -leitung 43, um öl 41, das auf der Wasseroberfläche · in dem Wasserbehälter 9 schwimmt, in einen Trennbehälter 42 zurückzuleiten, und weist ferner eine Wasserbahn oder

-leitung 45 auf, um Wasser 44, das sich am Boden des Ölbehälters 11 abgesetzt hat, zu dem Trennbehälter 4 2 zurückzureiten. In der öl--43 und der Wasserleitung 45 sind Pumpen 46 bzwl 4 7 vorgesehen, und das öl und das Wasser in

den jeweiligen Behältern wird mit einer verhältnismäßig 30

niedrigen Geschwindigkeit in den Trennbehälter 42 eingebracht. Folglich sind Wasser und öl miteinander in dem Trennbehälter 42 enthalten. Jedoch bildet das Wasser eine tiefer liegende Schicht und das Öl eine getrennte höher liegende Schicht.

Um das Niveau der Grenzfläche zwischen der Wasser- und der ölsohicht festzustellen, ist ein Detektor oder Anzeiger

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in dem Trennbehälter 42 vorgesehen. Der Detektor oder An-. zeiger 48 hat ein spezifisches Gewicht, welches größer als das von öl, aber kleiner als das von Wasser int. Damit sich der Detektor oder Anzeiger 4 8 in dem Trennbehälter 4 2 entsprechend der Lageänderung der Grenzfläche zwischen Wasser und Öl in einer vorbestimmten Lage aufwärts und abwärts bewegen kann, weist der Detektor 4 8 ein scheibenfor-" miges Teil 48a, dessen Durchmesser etwas kl (liner air» flor Innendurchmesser des Trennbehälters 42 ist, und ein zylindrisch'es Teil 48b auf, das koaxial mit dem sehe i bon för-in.igen Teil 48a verbunden ist. Ein Schalter 49 ist an einer dazwischenliegenden Stelle an der Seitenwandung des Trennbehälters 42 vorgesehen, und der Schalter 49 wird entsprechend der Auf-/Abwärtsbewegung des Detektors 48 betätigt.

Eine Leitung 50 zum Zurückleiten des Wassers ist mit der . Seitenwandung des Trennbehälters 4 2 .an einer Stelle angebracht, die etwas unterhalb des Schalters 49 liegt, und sie steht mit dem Wasserbehälter 9 in Verbindung: Die Leitung 50 weist ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 51 auf., welches mit einer Energiequelle 52 verbunden ist, um es zu öffnen, wenn der Detektor 4.8 :>ic:h nach oben be-. wegt, und das scheibenförmige Teil 48a ijcgcn den »Schalter 49 drückt. Wenn das Magnetventil -51 offen ist, wird das Wasser, welches sich von dem öl getrennt und in dem Trennbehälter 42 abgesetzt hat, durch die Leitung 50 zu dem Wasserbehälter 9 zurückgeleitet» Folglich wird das Niveau der Grenzfläche abgesenkt, und gleichzeitig bewegt sich der Detektor 48 nach unten, wodurch der Schalter 49 geöffnet und das Magnetventil 51 wieder geschlossen wird. Die

vorstehend beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, und somit wird nur das Wasser in dem Trennbehälter 4 2 in den Wasserbehälter 9 zurückgeleitet.

Im oberen Teil des Trennbehälters 42 über dem Schaltor 49 ist eine Rohrleitung 53 zum Rückleiten von Öl vorgesehen, durch welche der Trennbehälter 4 2 mit dem ölbehälter 11 in Verbindung steht, so daß das öl, das sich von dem Was-

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-Mt-

ser getrennt hat und in dem Behälter 4 2 (auf dem Wasser) schwimmt, wegen des Unterschieds im Niveau der öloberflachen über die Leitung 53 zu dem ölbehälter 11 zurückgeleitet werden kann.

Bei dieser Anordnung werden das Wasser und das öl, die in dem öl- 9 bzw. dem Wasserbehälter 11 enthalten sind, aufgrund ihres unterschiedlichen spezifischen Gewichtes in den jeweiligen Behältern getrennt, und das abgetrennte öl ¹^ sowie das abgetrennte Wasser werden nach und nach an den Tronnbchältor 4 2 übertragen, in welchem das Wasser auch von dem öl getrennt wird, um eine höher liegende Ölschicht und eine tiefer liegende Wasserschicht auszubilden.■ Folglich ergeben sich keine Schwierigkeiten, selbst wenn das ° von dem ölbehälter 11 zugeführte Wasser eine kleine Menge öl und/oder das von dem Wasserbehälter 9 zugeführte Öl eine gewisse Menge Wasser enthält. Wenn mittels des Detek-• tors 48 festgestellt worden ist, daß das Niveau der Grenzfläche höher als ein vorbestimmtes Niveau ist, das beinahe

gleich der Lage des Schalters 49 ist, wird das Magnetventil 51 geöffnet, so daß das Wasser in den Wasserbehälter 9 zurückgeleitet wird. Das Magnetventil 51 wird nicht geöffnet, solange das Niveau der Grenzfläche nicht höher ist als die Lage bzw. das Niveau zum öffnen des in der Seitenwandung

des Trennbehälters angebrachten Rohrs 50, so daß nur das

■ Wasser, das von dem öl in dem Trennbehälter 42 getrennt worden ist, zu dem Wasserbehälter 9 zurückgeleitet· wird. Das öl, das von dem Wasser in dem Trennbehälter 42 getrennt worden ist, wird über die Rohrleitung 53 in den Öl-' .

behälter 11 zurückgeleitet. Da das Niveau der Grenzfläche durch den Detektor 48 so begrenzt ist, daß es nicht über die Lage des Schalters 4 9 hinaus ansteigt, wird nur öl in den Ölbehälter zurückgeleitet.

Obwohl nur eine in Fig.1 dargestellte Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Erfin-

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dung auch bei einer eine elektrische Entladung.ausnutzenden Drahtabschneideinrichtung verwendet werden, indem die elektrische Entladungseinrichtung 2 durch eine die elektrische Entladung ausnutzende Drahtabtichnt! i.doin richtung ersetzt wird.

In diesem Fall wird von der das dielektrische Fluid zufüh-' renden Einrichtung 4 zuerst Wasser der Abschneideinrichtung zugeführt _T um das Werkstück mittels einer elektrisehen Entladung mit hoher Geschwindigkeit zu bearbeiten. Hierdurch wird ein in Fig.6 dargestellter Querschnitt 54 erzeugt. Wie aus Fig.6 zu ersehen ist, ist aufgrund der . elektrolytischen Wirkung (des Wassers) der Eckenteil 8a noch nicht scharf ausgebildet. Nachdem dann statt Wasser

¹^ Öl als dielektrisches Fluid ausgewählt ist, kann eine Bc-. . arbeitung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden, und die Oberfläche wird durch eine Bearbeitung nutLe Ly elektrischer Entladung abgeschreckt" bzw. gehärtet. Folglich wird der Umriß des Werkstückes entsprechend dem Querschnitt 55 in Fig.6 geändert. Als nächstes wird dann wieder Wasser als dielektrisches Fluid gewählt und es wird eine Endbearbeitung durchgeführt, um die Oberfläche des Werkstückes in einer Tiefe zu entfernen, welche der Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche entspricht. Die Rau-. higkeit des Querschnittes 55 des.Werkstücks 8 in Fig.6 ist übertrieben dargestellt, und der gewünschte bzw.' geforderte Querschnitt ist durch eine strichpunktierte Linie; wiedergegeben.

In Fig.7 ist eine weitere Ausführung-der das dielektrische

Fluid trennenden Einrichtung dargestellt. Das Arbeitsprinzip der Trenneinrichtung 60 ist dasselbe wie das der in Fig.5 dargestellten Trenneinrichtung 40, und die Trenneinrichtung 60 weist einen auf einem Untersatz 61 befestigten 35

Trennbehälter 62 auf. Abflußöffnungen 63 und 64 sind im oberen bzw. unteren Teil der Umfangswandung des Trennbehälters 62 ausgebildet; hierbei' ist die Abflußöffnung 63

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über eine Rohrleitung 65 mit dem ölbehälter 11 und die Abflußöffnung 64 über eine Rohrleitung 66, ein Magnetventil 67 und eine Rohrleitung 68 mit dem Wasserbehälter 9 verbunden. Zwei Einlaßöffnungen 69 und 70 sind im mittleren Teil der Umfangswandung des Trennbehälters 62 vorgesehen und .über Leitungen 71 bzw. 72 mit Drehkolbenpumpen·73 und 74 verbunden. Die Drehkolbenpumpe 73 ist mit einem Ende einer Rohrleitung 7 5 verbunden, deren anderes Ende sich bis nahe über den Boden des Ölbehälters 11 erstreckt; das ]ü auf dem Boden des Ölbehälters 11 abgesetzte Wasser wird dann über die Leitung 75 abgepumpt und über die Einlaßöffnung 69 in den Trennbehälter 72 geleitet. Die Drehkolbenpumpe 74 ist mit einem Ende einer Leitung 77 verbunden, deren anderes Ende mit einer ölentfernenden Ei'nrichtung 76 verbunden ist, um das öl abzuschöpfen, das auf der Wasseroberfläche des Wasserbehälters 9 schwimmt. Das Öl, das durch die ölentfernende Einrichtung 76 abgeschöpft worden ist-, wird durch die Leitung 11 gepumpt und von der Einlaßöffnung'70 aus in den Trennbehälter 62 geleitet.

Der Trennbehälter 62 weist einen Schwimmer 81 mit einem Schwimmkörper 79 und einem Gewicht 80 auf, welche beide an einem Stab 78 befestigt sind. Der Stab 78 ist durch eine Führungsbuchse 83, die an einem Verschlußdeckel 82 des Trennbehälters 62 befestigt ist,.und durch eine weitere Führungsbuchse 85 geführt, die an einem Gehäuse 84 gehaltert ist, das an dem Verschlußdeckel 82 befestigt ist, so daß der Stab in vertikaler Richtung beweglich ist. Das spezifische Gewicht des Schwimmers 81 ist so gewählt, daß das Niveau der Grenzfläche 88 zwischen der ölschicht 86 und der Wasserschicht 87, die sich in dem Trennbehälter 62 .ausgebildet haben, mit dem Äquator 89 des Schwimmkörpers 79 zusammenfällt. Folglich bewegt sich der Schwimmer 81 entsprechend der Niveauänderung der Grenzfläche 88 in verti-

¹^ kaler Richtung.

Um das Niveau der Grenzfläche 88 zwischen den Einlaßöffnun-

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gen 69 und 70 zu halten, ist ein Grenzwert.r.dia] t or -90 vorgesehen, um das Niveau der Grenzfläche 88 festzustellen. Der Grenzwertschalter 90 wird durch ein an derr. Stab 78 befestigtes Betätigungsteil 92 betätigt. Die Lage des Betätigungsteils 9 2 ist so festgelegt, daß der Grenzwertschalter 90 angeschaltet wird, wenn das Niveau der Grenzfläche 88, d.h. das Niveau des Äquators 89 eine Lage erreicht, die etwas unter der Einlaßöffnung 69 liegt. Ein Relais 93 zum Steuern des öffnens/Schließens des Magnetventils 67 · wird durch den Grenzwertschalter 90 ein-/ausgeschaltet, und das Magnetventil 67 wird geöffnet, ho "daß die ScIi ich! 87 bildendesWasser aus dem Trennbehälter 6 2 abfließt, wenn der Grenzwertschalter 90 angeschaltet ist.." Folglich wird die Grenzfläche 88 abgesenkt und der Schwimmer 81 sinkt.

Infolge der Hysteresekenndaten des Grenzwertschalters 9 0 beim Ein- und Ausschalten wird der Grenzwertschalter 90 nicht sofort abgeschaltet, sondern er wird erst abgeschaltet, nachdem der Schwimmer eine vorbestimmte Strecke abgesunken ist. Die Höhe der Einlaßöffnung 70 ist unter Berücksichtigung des durch die Hysterese bedingten Hubs des Schalters 90 festgelegt und ist unter dem Niveau der Grenzfläche 88 eingestellt, damit der Grenzwertschalter 90 von ein auf aus umgeschaltet wird.

· wie oben ausgeführt, steigt und sinkt der Schwimmer 81 entsprechend der Wassermenge in dem Trennbehälter 62, und das Magnetventil 67 wird geöffnet, um das Niveau der Grenzfläche 88 abzusenken, wenn diese (88) in die Nähe des Niveaus der Einlaßöffnung 69 kommt. Folglich wird das Niveau der Grenzfläche 88 immer zwischen den Einlaßöffnungen 69 und 70 gehalten. Somit wird.das öl von der Einlaßöffnung 69 aus immer in die Ölschicht 86 geleitet und das Wasser wird von dem Einlaß 70 aus immer in die Wasserschicht 87 geleitet. Folglich wird öl und Wasser in dem Trennbehälter -62 wirksam mit hoher Geschwindigkeit ge-trennt. Außerdem fließt ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig.5 das öl in der ölschicht 86 aus der Auslaß-

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öffnung 63 entsprechend der Niveauänderung der Flüssigkeitsoberfläche in dem Trennbehälter 6 2 ab.

In Fig.8 und 9 ist die ölentfernende Einrichtung 76 im einzelnen dargestellt, öl, das in den Wasserbehälter 9 gelangt ist, schwimmt auf der Wasseroberfläche. Um diese öl-.schicht von der Wasseroberfläche zu entfernen, ist eine ölentfernende Einrichtung 76 in dem Wasserbehälter 9 angeordnet. Die ölentfernende Einrichtung 76 weist folgende Teile auf: zwei im Abstand voneinander angeordnete, vertikale Führungsstäbe 105, die vom Boden des Wassertanks 9 vorstehen, zwei Schwimmkörper 106, die an den vertikalen Führungsstäben 105 gehaltert sind, um so entlang der Stäbe 105 vertikal verschiebbar zu sein, da die Schwimmer im Wasser in dem Wasserbehälter 9 schwimmen, eine Verbindungsplatte 107, die angebracht ist, um die Oberseiten der Schwimmer 106 miteinander zu verbinden, einen öl enthaltenden Behälter 111. mit einer öffnung 112, über welche öl- von der Wasseroberfläche in den Behälter abgezogen wird, wobei der öl enthaltende Behälter 111 auf einer horizontal verlaufenden Wolle 110 gehaltert ist, deren Enden verschiebbar und drehbar in vertikal verlaufenden Langlöchern 109 in den Seitenflächen 108 der beiden Schwimmer 106 eingesetzt sind, und einen sich selbst einstellenden Mechanismus 113', welcher dazu dient, die Lage der öffnung 112 des öl aufnehmenden Behälters 111 so einzustellen, daß ein unterer Rand 114 der Öffnung 112 immer mit der ölschicht in Berührung steht, die auf der Wasseroberfläche in dem Wasserbehälter 9 schwimmt. Der sich selbst einstellende Me-

qn .

chanismus 115 weist an den Flächen 108 der Schwimmer 106 angebrachte Zahnstangen 116 und Ritzel 117 auf, die jeweils an einem Ende der horizontalen Wellen 110 angebracht sind und mit den Zahnstangen 116 kämmen. Ein Ende eines Rohrs 77, das '/um Horauspumpen des in den Behälter 111 ye-, langten Öls vorgesehen ist, ist in das Öl in dem Behälter 111 eingetaucht, und deren anderes Ende ist mit der Pumpe 74 verbunden. Der Behälter 111 ist vorzugsweise als ein

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-Vf-

hohler zylindrischer Behälter ausgebildet, wie am besten aus Fig.9 zu ersehen ist.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der ölentfernenden Einrichtung beschrieben.

■ Die beiden Schwimmer 106/ die in dem Wasser in dem Wasserbehälter 9 schwimmen, sind mittels der Verbindungsplatte 107 miteinander verbunden. Wenn sich folglich-das Niveau des Wassers in dem Behälter 9 ändert, bewegen sich die Schwimmer 106 entlang der Führungsstäbe 105 nach oben und unten. Der Behälter 111 schwimmt ebenfalls in dem Wasser, und da die Öffnung 112 des Behälters 111 so vorgesehen ' · ist, daß der unter Rand 113 der Öffnung 112 bei oder anliegend an der auf der Wasseroberfläche schwimmenden ölschicht angeordnet ist, fließt das öl der ölschicht nach und nach über den unteren Rand 113 in den Behälter 111. Folglich wird das öl der ölschicht nach und nach von der Wasseroberfläche entfernt. Das in den Behälter 111 fließende öl erhöht allmählich das Gewicht des Behälters, und folglich sinkt der Behälter 111 allmählich in dem Wasser. Folglich bewegen sich die Enden der horizontalen Welle 110, an welcher der Behälter 111· gehaltert ist;in den ,vertikal verlaufenden Langlöchern 109 nach unten. Durch dieses Absinken der horizontalen Welle 110 dreht sie sich um ihre eigene Achse, da die an der Welle 110 angebrachten Ritzel 117 sich entlang der an den Schwimmern 106 angebrachten Zahnstangen 116 bewegen. Folglich wird auch der an der Welle 110 angebrachte Behälter 111 langsam um die Achse

der Welle 110 gedreht. Folglich wird die Öffnung 112 nach oben ausgerichtet, so daß der Rand 113 an die ölschicht angrenzend zu liegen kommt. Das heißt, wenn der Ölbehälter 111 mit öl gefüllt wird und in das Wasser sinkt, wird abschalter 111 fortlaufend gedreht, so daß der untere Rand

■ 113 der Öffnung 112 des Behälters 111 automatisch nach oben gedreht wird, bis der Rand 113 wieder die ölschicht an der Wasseroberfläche.berührt. Folglich arbeitet der öl-

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-ΜΙ behälter 111 immer so, daß das öl von der Wasseroberfläche entfernt wird..

Wenn dagegen das öl in dem Behälter 111 über die Rohrleitung 77 abgepumpt wird, nimmt das Gewicht des Behälters 111 wieder ab und der Behälter 111 beginnt in dem Wasser allmählich wieder hochzusteigen. In diesem Fall dreht sich dann der Behälter 111 zusammen mit der Welle 110 in einer Richtung, die zu der Richtung im Fall des vorstehend beschriobenen Absinkens des Behälters 111 entgegengesetzt ist. Somit hält der untere Rand 113 der öffnung 112 des Behälters 111 immer Kontakt mit der auf der'Wasseroberfla-. ehe schwimmenden ölschicht. Folglich fließt das öl immer in den Behälter 111, so daß das öl auf der Wasseroberfla- · ehe entfernt wird.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen/ daß mit der ölentfernenden Einrichtung'76 immer das auf der Wasseroberfläche schwimmende öl entfernt wird, da die Stellung der öffnung des Behälters 111 automatisch eingestellt wird, solange öl auf der Wasseroberfläche verbleibt, selbst wenn sich die Wassermenge in dem Wasserbehälter 9 ändert.

Ende der Beschreibung

Leerseite

Claims

DR. HhRG DIPL.-1J4©. STAPJf ';· Γ DIPL^-ING. SCHWABE DR·. DR. SA'NDMAIR·

PATENTANWÄLTE
Post fach 86 02 45 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 32 088 \ Q, YiQTl 1982

Sodick Co., Ltd. Yokohama-shi, Kanagawa 223 Japan

Verfahren und Einrichtung zur Beurbei Lung mil. Iris elektrischer Entladung

. Patentansprüche

Π J Verfahren zur Bearbeitung mittels elektrischer Entladung, zu dessen Durchführung ein dielektrisches Fluid einem Bearbeitungsspalt zwischen einem Werkstück und einer Werk-■10 ·zeugelektrode zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (8) mit einer hohen Geschwindigkeit mit Wasser als dem dielektrischen Fluid grob bearbeitet wird, daß nach der Grobbcarboi I unq da« di'olH<. trische Fluid in öl geändert wird, und daß dann das Wcrkstück (8) fein bearbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß bei den Bearbeitungsschritten das Werkstück (8) bezüglich der Werkzeugelektrode (5) in vorbestimmter Weise in einer Ebene bewegt wird, die senkrecht

VII/XX/Ha - 2 -

•S (089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank MUndicn 441(1122HM) -

988273 BF.RGSTAPFPATENT München ' (BLZ 70020011) Swift CoUc HYPO I)I- MM

9E8274 - TELEX:' Bayer. Vercinsbank MUnclicn 453 KKI (Ml / 700202701

zu der Richtung der Relativbewegung der Werkzeugelektrode (5) auf das Werkstück (8) zu verläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß das Werkstück (8) jeweils um vorbestimmte Strecken in einer Anzahl Richtungen in der Ebene bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß das Wasser und das öl dem Bearbeitungsspalt wahlweise durch eine das dielektrische Fluid zuführenden Einrichtung (4) zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e. η η -

zeichnet, daß das Werkstück (8) bezüglich seiner Größe bei dem Feinbearbeitungsschritt genau bearbeitet. wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Oberfläche des Werkstücks (8) durch eine Bearbeitung mittels elektrischer Entladung abgeschreckt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß bei dem dielektrischen Fluid von Öl auf Wasser übergegangen wird, und daß die abgeschreckte Fläche des Werkstücks (8) in einer Tiefe entfernt wird, die deren Rauhigkeit entspricht.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher eine Bearbeitung mittels elektrischer Entladung durchgeführt wird, wenn ein dielektrisches Fluid einem Bearbeitungsspalt zwischen einem Werkstück und einer Werkzeugelektrode zugeführt wird, g e -

kennzeichnet durch ein ölzuführsystem (12) mit einem Ölbehälter (11); durch ein Wasserzuführsystem (10) ■mit einem Wasserbehälter (9); durch eine Zuführeinrichtung

(4)/ um wahlweise Wasser oder öl als das dielektrische Fluid dem Bearbeitungsspalt durch Auswählen des Wasser-CIO) oder des Ülzufuhrsystems (12) zuzuführen, und dm ch eine Einrichtung (22 bis 26; 40; 60) zum Rückleiten dos in dem Bearbeitungsspalt benutzten, dielektrischen Fluidn zu dem entsprechenden Behälter (9; 11).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung (4 0) eine' Richtungssteuereinrichtung mit einem Magnetventil <54) ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine das dielektrische Fluid rückgewinnende Einrichtung (4 0; 60) mit einem Trennbehälter (4 2; 64) .zum Trennen des Öls und des Wassers in eine obere und eine untere Schicht, mit einer ersten Zuführeinrichtung (4 5, 47; 70, 72), um das Fluid (40) das sich nahe der Unterseite des

■ dielektrischen Fluids in dem Ölbehälter (11) befindet, in

■ den Trennbehälter (42, 62) zurückzuleiten, mit einer zweiten Zuführeinrichtung (43, 46; 69, 71), um das Fluid (41), das sich nahe der Oberfläche des dielektrischen Fluids in dem Wasserbehälter (9) befindet, dem Trennbehälter (42, 62) zuzuführen, und mit einer Einrichtung (50 bis 53; 63 bis • 68), um das Öl und das Wasser, die in dem Trennbehälter (42; 62) getrennt sind, rückzugewinnen und um es dem Ölbehälter (11) bzw. dem Wasserbehälter (9) zuzuführen.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgewinnungseinrichtung (öl bis

68) eine erste Bahn, die zwischen einer ersten Stelle (64) an- dem Trennbehälter (42; 62) und dem Wasserbehälter (9) vorgesehen ist, eine zweite Bahn (53; 65), die zwischen einer zweiten Stelle (63) an dem Trennbehälter (62). und dem Ölbehälter (11) vorgesehen ist, wobei die zweite Stel-Ie (63) höher liegt "als die erste Stelle·(64) , ein Ventil (46; 67) , das in der ersten Bahn (66., 68) vorgesehen ist, einen Detektor (48; 81), der in dem Trennbehälter (42; 62)

vorgesehen ist und sich entsprechend der Änderung im Niveau der Grenzfläche zwischen der oberen und der unteren Schicht aufwärts und abwärts bewegt, und eine Einrichtung (49; 90) zum öffnen des Ventils aufweist, wenn der Detektor (48;81)

^ sich zumindest auf dem Niveau der ersten Stelle (64) nach oben bewegt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeiqhnet, daß der Detektor (48; 81) ein Schwimmer

* ^ (48a; 79) ist, dessen spezifisches Gewicht größer als das von öl, aber kleiner als das von Wasser ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau, auf welchem Wasser dem Trennbehälter (42; 62) durch die erste Zuführeinrichtung (45, 47; 70, 72) zugeführt wird, niedriger als der Pegel ist, auf welchem öl dem Trennbehälter (42; 62) durch die zweite Zuführeinrichtung (43, 46; 69, 71) zugeführt wird.

14. Einrichtung, nach Anspruch 1.3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in der Weise gesteuert wird, daß das Niveau der Grenzfläche immer zwischen den beiden Niveaus liegt.

■

1.5. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zuführeinrichtung eine ölentfernende Einrichtung (104 bis 117) aufweist, um das Öl zu entfernen, das auf der Oberfläche des Wassers in dem

Wasserbehälter (9) schwimmt.
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