WO2016023865A1 - Device and method for electrochemical processing in the contour of rotationally symmetrical workpieces - Google Patents

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WO2016023865A1
WO2016023865A1 PCT/EP2015/068378 EP2015068378W WO2016023865A1 WO 2016023865 A1 WO2016023865 A1 WO 2016023865A1 EP 2015068378 W EP2015068378 W EP 2015068378W WO 2016023865 A1 WO2016023865 A1 WO 2016023865A1
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electrode
workpiece
rotation
axis
preform
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PCT/EP2015/068378
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German (de)
French (fr)
Inventor
Igor Agafonov
Maarten Brussee
Alain FUNFROCK
Andreas Grützmacher
Juri Kraft
Rafail MUKHUTDINOV
Original Assignee
pEMTec SNC
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H2400/00—Moving mechanisms for tool electrodes
    • B23H2400/10—Moving mechanisms for tool electrodes for rotating the electrode

Definitions

  • the invention relates to a device for electrochemical machining in the outline of rotationally symmetrical workpieces and to a corresponding machining method.
  • the invention has for its object to provide a new device of the type mentioned and a corresponding method that allows compared to the prior art faster processing in the outline of rotationally symmetrical workpieces.
  • the device according to the invention that achieves this object is characterized by a first electrode which can be advanced relative to the workpiece in order to produce a preform, open toward the circumference of the workpiece, of a recess in the direction of the axis of rotation of the workpiece, and a second electrode which forms the recess in its final dimensions from the preform generated by the first electrode is rotatable about the axis of rotation relative to the workpiece.
  • the inventive use of different processing electrodes for the formation of a preform and for the finishing can be compared to the use of only one electrode to achieve a substantial reduction in processing time, both the formation of the preform and the finishing take less processing time.
  • the first electrode may be formed as a thin disk electrode, while the second electrode optionally extends in the axial direction over the entire recessed area.
  • the thin electrode can be moved at a high feed rate with little material removal in the side gap.
  • the preform can therefore advantageously be largely approximated to the final dimensions of the recess to be formed, which additionally shortens the processing step by the second electrode.
  • the advancing movement of the first electrode in the direction of the axis of rotation is superimposed by a rotational movement of the first electrode relative to the workpiece, which makes it possible to produce groove-shaped preforms inclined to the rotation axis. It is understood that the feed or rotational feed movements of the electrodes can be superimposed at least partially on oscillatory movements which enable a more precise machining in accordance with the PECM method.
  • the second electrode is dimensioned such that it can just be pushed into the preform, possibly with rotation about the axis of rotation.
  • the electrodes may be ring electrodes for simultaneously producing a plurality of recesses distributed over the circumference of the workpiece.
  • the recess may be e.g. to act in parallel or inclined to the axis of rotation groove, which preferably ends open on at least one end face of the workpiece.
  • the first recess may be e.g. to act in parallel or inclined to the axis of rotation groove, which preferably ends open on at least one end face of the workpiece.
  • Electrode connected to the second electrode to form a structural unit, which significantly facilitates the handling of the electrodes, in particular their sequential use. It is self-evident that the electrodes are arranged coaxially with one another within the structural unit and are preferably arranged at a distance corresponding to one another in the axial extent of the workpiece. Advantageously, in the latter case, the processing is completed by the first electrode before the second electrode engages in the formed preforms.
  • FIG. 1 shows a workpiece manufactured according to the invention in a plan view showing a section of the workpiece and in a side view
  • FIG. 2 shows a first electrode used to produce the workpiece of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a second electrode used for producing the workpiece of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 4 shows the processing of the workpiece of FIG. 1 with the electrodes of FIG.
  • FIGS. 2 and 3 are explanatory views
  • Fig. 5 is a detail of the finishing of the workpiece of Fig. 1 by the electrode of Fig. 3 illustration.
  • a workpiece 1 to be produced by electrochemical machining is formed in its outlines as a disk-shaped rotary body with a rotation axis 2.
  • recesses 4 distributed over the circumference of the workpiece 1 are recesses 4 in the form of undercut grooves, which are open both to the rotation axis 2 parallel peripheral surface 3 and to the opposite disc surfaces of the workpiece 1 out.
  • the groove-shaped recesses 4 are inclined relative to the axis of rotation 2.
  • the undercut recesses 4 e.g. radially projecting from the workpiece 1 wings, in particular turbine wheel, are positively secured.
  • the workpiece 1 may consist of a very strong material which is difficult to remove mechanically but for which electrochemical processes are offered.
  • the electrochemical machining of the workpiece 1 is used in an electrode shown in Fig. 2 partial 5, which is formed in the embodiment shown as a thin annular disc.
  • the inner radius of the electrode 5 corresponds to the Outer radius of the workpiece 1.
  • the cross-sectional dimensions of the electrode projections 6 are below the overall dimensions of the recesses 4 to be achieved by the electrochemical machining, so Electrode forms only preforms of the recesses 4.
  • a second electrode 7 which like the first Elek- trade 5 is formed as a ring electrode with an outer radius of the workpiece 1 corresponding inner radius. Unlike the electrode 5, however, this is not an annular disk which is substantially thinner than the workpiece 1, but has at least one thickness corresponding to the workpiece 1. From the inside radially projecting, over the entire disk thickness extending electrode projections 8 are inclined according to the course of the recesses 4 to the ring axis. The cross-sectional dimensions of the second electrode 7 are below the final dimensions of the recesses 4 to be achieved by the electrochemical machining of the workpiece 1. In a device for electrochemical machining of the workpiece 1, the two electrodes 5, 7 according to FIG.
  • the electrode unit 10 is moved in a direction coaxial with the workpiece 1 parallel to the axis of rotation 2 of the workpiece 1 relative to the workpiece 1 according to arrow 11. Furthermore, a relative movement of the electrode unit 10 to the workpiece 1 takes place about the axis of rotation 2 according to arrow 1 2.
  • the advancing movement can be superimposed in the direction of arrow 1 1 as well as in the direction of rotation according to arrow 1 2 a vibration or torsional vibration, ie a processing not only after the ECM but PECM method. Due to the small thickness of the electrode 5, the removal of material in the side gap is limited so that the cross section of the preform 1 3 generated does not significantly exceed the corresponding cross section of the electrode projections 6. At constant feed rates in Directions of the arrows 1 1, 12 results in a preform 13, which is slightly curved according to a helix.
  • the second electrode 7, which is now used in the second step, has correspondingly curved electrode projections 8.
  • the electrode projections 8 are dimensioned so that they can be lowered in a feed movement of the electrode 7 according to the arrows 1 1, 12 in the preforms 13 of the workpiece 1. After sinking the electrode 7 in the through the disc-shaped workpiece 1 of axially continuous preforms 13 is carried out their finishing, wherein the electrode 7 performs only rotational feed movements according to arrow 12.
  • Side surfaces 14 and 15 of the electrode projections 8 of the electrode 7 correspond approximately to the shape of the achievable by the electrochemical machining inner surfaces of the recesses 4, so that by advancing the electrode 7 in both directions of rotation as indicated by arrow 12, a finishing of the preforms 13 until reaching the cross-sectional dimensions and -form of the recesses 4 can take place.
  • the finishing is preferably carried out according to the PECM method, that is to say with a torsional vibration of the workpiece 1 or / and of the electrode assembly 10 superimposed on the rotary feed.
  • the electrode 7 is divided by an insulating layer, such that in a processing cycle only the side of the electrode facing the narrow gap is subjected to stress, which is provided for removal from the material.
  • the electrode 7 could also be circular in accordance with coordinates X and Y, which are perpendicular to each other and to the direction of the arrow 1 1, are moved. It is understood that different control programs for finishing the workpiece and possibly surface smoothing by the electrode 7 can be used.

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Abstract

The invention relates to a device for electrochemical processing in the contour of rotationally symmetrical workpieces (1). According to the invention, the device has a first electrode (5), which can be moved in relation to the workpiece (1) in order to produce a preform (13) of a cut-out (4) in the direction of the axis of rotation (2) of the workpiece (1), which preform is open toward the perimeter of the workpiece (1), and a second electrode (7), which can be rotated about the axis of rotation (2) in relation to the workpiece (1) for the final processing of the preform (13) produced by the first electrode (5).

Description

Beschreibung: pEMTec SNC, F-57603 Forbach Cedex (Frankreich)  Description: pEMTec SNC, F-57603 Forbach Cedex (France)
„Vorrichtung und Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung im Umriss rotationssymmetrischer Werkstücke" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung im Umriss rotationssymmetrischer Werkstücke sowie ein entsprechendes Bearbeitungsverfahren. The invention relates to a device for electrochemical machining in the outline of rotationally symmetrical workpieces and to a corresponding machining method.
Die DE 102 58 920 AI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Laufrädern mit einstückig angeformten Schaufeln für Strömungsarbeitsmaschinen durch elektrochemische Bearbeitung. Eine die Schaufeln formende Elektrode wird in Richtung der Radachse vorgeschoben und gleichzeitig um die Radachse gedreht, wobei der Vorschubbewegung in Richtung der Radachse eine lineare Schwingungsbewegung und dem Zirkularvorschub um die Radachse eine Zirkulations- Schwingung überlagert sind. In einer Endphase der Bearbeitung erfolgt nur noch ein Zirkularvorschub mit überlagerter Zirkulationsschwingung. DE 102 58 920 A1 describes a method for the production of impellers with integrally formed blades for flow machines by electrochemical machining. An electrode forming the blades is advanced in the direction of the wheel axis and simultaneously rotated about the wheel axis, wherein the feed movement in the direction of the wheel axis is superimposed on a linear oscillation movement and the circular advance about the wheel axis is superimposed on a circulation oscillation. In a final phase of processing, only a circular feed with superimposed circulation oscillation takes place.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, dass eine gegen- über dem Stand der Technik schnellere Bearbeitung im Umriss rotationssymmetrischer Werkstücke ermöglicht. The invention has for its object to provide a new device of the type mentioned and a corresponding method that allows compared to the prior art faster processing in the outline of rotationally symmetrical workpieces.
Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine erste Elektrode, die zur Erzeugung einer zum Umfang des Werkstücks hin offenen Vorform einer Ausnehmung in Richtung der Rotationsachse des Werkstücks relativ zum Werkstück vorschiebbar ist, und eine zweite Elektrode, die zur Bildung der Ausnehmung in ihren Endmaßen aus der durch die erste Elektrode erzeugten Vorform um die Rotationsachse relativ zum Werkstück drehbar ist. Durch die erfindungsgemäße Verwendung unterschiedlicher Bearbeitungselektroden für die Bildung einer Vorform und für die Endbearbeitung lässt sich gegenüber der Verwendung nur einer Elektrode eine wesentliche Verringerung der Bearbeitungsdauer erreichen, wobei sowohl die Bildung der Vorform als auch die Endbearbeitung weniger Bearbeitungszeit in Anspruch nehmen. The device according to the invention that achieves this object is characterized by a first electrode which can be advanced relative to the workpiece in order to produce a preform, open toward the circumference of the workpiece, of a recess in the direction of the axis of rotation of the workpiece, and a second electrode which forms the recess in its final dimensions from the preform generated by the first electrode is rotatable about the axis of rotation relative to the workpiece. The inventive use of different processing electrodes for the formation of a preform and for the finishing can be compared to the use of only one electrode to achieve a substantial reduction in processing time, both the formation of the preform and the finishing take less processing time.
Vorteilhaft kann die erste Elektrode als dünne Scheibenelektrode ausgebildet sein, während die zweite Elektrode sich in axialer Richtung ggf. über den gesamten Ausnehmungsbereich erstreckt. Die dünne Elektrode lässt sich mit hoher Vorschub- geschwindigkeit unter geringer Materialabtragung im Seitenspalt bewegen. Die Vorform kann daher vorteilhaft schon weitgehend an die Endmaße der zu bildenden Ausnehmung angenähert sein, wodurch sich zusätzlich der Bearbeitungsschritt durch die zweite Elektrode verkürzt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Vorschubbewegung der ersten Elektrode in Richtung der Rotationsachse eine Drehbewegung der ersten Elektrode relativ zum Werkstück überlagerbar, was es ermöglicht, zur Rotationsachse geneigte, nutenförmige Vorformen zu erzeugen. Es versteht sich, dass die Vorschub- bzw. Drehvorschubbewegungen der Elektroden wenigstens teilweise Schwingungsbewegungen überlagerbar sein können, die eine präzisere Bearbeitung entsprechend dem PECM-Verfahren ermöglichen. Advantageously, the first electrode may be formed as a thin disk electrode, while the second electrode optionally extends in the axial direction over the entire recessed area. The thin electrode can be moved at a high feed rate with little material removal in the side gap. The preform can therefore advantageously be largely approximated to the final dimensions of the recess to be formed, which additionally shortens the processing step by the second electrode. In a preferred embodiment of the invention, the advancing movement of the first electrode in the direction of the axis of rotation is superimposed by a rotational movement of the first electrode relative to the workpiece, which makes it possible to produce groove-shaped preforms inclined to the rotation axis. It is understood that the feed or rotational feed movements of the electrodes can be superimposed at least partially on oscillatory movements which enable a more precise machining in accordance with the PECM method.
Die zweite Elektrode ist so bemessen, dass sie in die Vorform, ggf. unter Drehung um die Rotationsachse, gerade noch einschiebbar ist. The second electrode is dimensioned such that it can just be pushed into the preform, possibly with rotation about the axis of rotation.
Es versteht sich, dass die Elektroden Ringelektroden zur gleichzeitigen Erzeugung einer Vielzahl über den Umfang des Werkstücks verteilter Ausnehmungen sein können. It is understood that the electrodes may be ring electrodes for simultaneously producing a plurality of recesses distributed over the circumference of the workpiece.
Bei der Ausnehmung kann es sich z.B. um eine zur Rotationsachse parallel oder geneigt verlaufende Nut handeln, die vorzugsweise auf wenigstens einer Stirnseite des Werkstücks offen endet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste The recess may be e.g. to act in parallel or inclined to the axis of rotation groove, which preferably ends open on at least one end face of the workpiece. In a particularly preferred embodiment of the invention, the first
Elektrode mit der zweiten Elektrode zu einer Baueinheit verbunden, was die Handhabbarkeit der Elektroden, insbesondere deren aufeinanderfolgenden Einsatz, wesentlich erleichtert. Es versteht sich, dass die Elektroden innerhalb der Baueinheit zueinander koaxial und vorzugsweise in einem der axialen Ausdehnung des Werkstücks entsprechenden Abstand zueinander angeordnet sind. Vorteilhaft ist in letzterem Fall die Bearbeitung durch die erste Elektrode abgeschlossen, bevor die zweite Elektrode in die gebildeten Vorformen eingreift. Electrode connected to the second electrode to form a structural unit, which significantly facilitates the handling of the electrodes, in particular their sequential use. It is self-evident that the electrodes are arranged coaxially with one another within the structural unit and are preferably arranged at a distance corresponding to one another in the axial extent of the workpiece. Advantageously, in the latter case, the processing is completed by the first electrode before the second electrode engages in the formed preforms.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf eines dieser Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below with reference to embodiments and the accompanying, relating to one of these embodiments drawings. Show it:
Fig. 1 ein gemäß der Erfindung hergestelltes Werkstück in einer einen Abschnitt des Werkstücks wiedergebenden Draufsicht sowie in einer Seitenansicht,1 shows a workpiece manufactured according to the invention in a plan view showing a section of the workpiece and in a side view,
Fig. 2 eine erste zur Herstellung des Werkstücks von Fig. 1 verwendete Elektrode,FIG. 2 shows a first electrode used to produce the workpiece of FIG. 1, FIG.
Fig. 3 eine zweite zur Herstellung des Werkstücks von Fig. 1 verwendete Elektrode,FIG. 3 shows a second electrode used for producing the workpiece of FIG. 1, FIG.
Fig. 4 eine die Bearbeitung des Werkstücks von Fig. 1 mit den Elektroden von Fig. FIG. 4 shows the processing of the workpiece of FIG. 1 with the electrodes of FIG.
2 und 3 erläuternde Darstellung, und  FIGS. 2 and 3 are explanatory views, and
Fig. 5 eine die Endbearbeitung des Werkstücks von Fig. 1 durch die Elektrode von Fig. 3 erläuternde Darstellung.  Fig. 5 is a detail of the finishing of the workpiece of Fig. 1 by the electrode of Fig. 3 illustration.
Ein durch elektrochemische Bearbeitung herzustellendes Werkstück 1 ist in seinen Umrissen als scheibenförmiger Rotationskörper mit einer Rotationsachse 2 ausgebildet. Über den Umfang des Werkstücks 1 verteilt sind Ausnehmungen 4 in Form hinterschnittener Nuten gebildet, die sowohl zu der zur Rotationsachse 2 parallelen Umfangsfläche 3 als auch zu den einander gegenüberliegenden Scheibenflächen des Werkstücks 1 hin geöffnet sind. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, verlaufen die nutenförmigen Ausnehmungen 4 zur Rotationsachse 2 geneigt. In den hinter- schnittenen Ausnehmungen 4 können z.B. von dem Werkstück 1 radial vorstehende Flügel, insbesondere Turbinenradflügel, formschlüssig befestigt werden. A workpiece 1 to be produced by electrochemical machining is formed in its outlines as a disk-shaped rotary body with a rotation axis 2. Distributed over the circumference of the workpiece 1 are recesses 4 in the form of undercut grooves, which are open both to the rotation axis 2 parallel peripheral surface 3 and to the opposite disc surfaces of the workpiece 1 out. As can be seen in FIG. 1, the groove-shaped recesses 4 are inclined relative to the axis of rotation 2. In the undercut recesses 4, e.g. radially projecting from the workpiece 1 wings, in particular turbine wheel, are positively secured.
Das Werkstück 1 kann aus einem sehr festen, mechanisch schwer abzutragenden Material bestehen, zu dessen Bearbeitung sich jedoch elektrochemische Verfahren anbieten. The workpiece 1 may consist of a very strong material which is difficult to remove mechanically but for which electrochemical processes are offered.
Der elektrochemischen Bearbeitung des Werkstücks 1 dient eine in Fig. 2 ausschnittsweise gezeigte Elektrode 5, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als dünne Ringscheibe ausgebildet ist. Der Innenradius der Elektrode 5 entspricht dem Außenradius des Werkstücks 1 . Von der Innenseite des Elektrodenrings erstrecken sich in radialer Richtung das Werkstück 1 unmittelbar bearbeitende, etwa entsprechend dem Querschnitt der Ausnehmungen 4 geformte Vorsprünge 6. Die Querschnittsabmessungen der Elektrodenvorsprünge 6 liegen unter den durch die elektrochemische Bearbeitung insgesamt zu erreichenden Endmaßen der Ausnehmungen 4, sodass die erste Elektrode nur Vorformen der Ausnehmungen 4 bildet. The electrochemical machining of the workpiece 1 is used in an electrode shown in Fig. 2 partial 5, which is formed in the embodiment shown as a thin annular disc. The inner radius of the electrode 5 corresponds to the Outer radius of the workpiece 1. The cross-sectional dimensions of the electrode projections 6 are below the overall dimensions of the recesses 4 to be achieved by the electrochemical machining, so Electrode forms only preforms of the recesses 4.
Dem Erreichen der Endmaße dient eine zweite Elektrode 7, die wie die erste Elek- trade 5 als Ringelektrode mit einem dem Außenradius des Werkstücks 1 entsprechenden Innenradius ausgebildet ist. Anders als bei der Elektrode 5 handelt es sich hierbei jedoch nicht um eine Ringscheibe, die wesentlich dünner als das Werkstück 1 ist, sondern mindestens eine dem Werkstück 1 entsprechende Dicke aufweist. Von der Innenseite radial vorstehende, sich über die gesamte Scheiben- dicke erstreckende Elektrodenvorsprünge 8 sind entsprechend dem Verlauf der Ausnehmungen 4 zur Ringachse geneigt. Auch die Querschnittsabmessungen der zweiten Elektrode 7 liegen unter den durch die elektrochemische Bearbeitung des Werkstücks 1 zu erreichenden Endmaßen der Ausnehmungen 4. In einer Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung des Werkstück 1 sind die beiden Elektroden 5,7 gemäß Fig. 4 durch Verbindungsstücke miteinander zu einer Elektrodenbaueinheit 1 0 verbunden und in der Elektrodenbaueinheit 1 0 zueinander koaxial ausgerichtet. Zur Bearbeitung des Werkstücks 1 unter Elektrolytfluss (nicht gezeigt) zwischen Werkstück und Elektrode wird die Elektrodeneinheit 1 0 in zum Werkstück 1 koaxialer Ausrichtung parallel zur Rotationsachse 2 des Werkstücks 1 relativ zum Werkstück 1 gemäß Pfeil 1 1 bewegt. Ferner erfolgt eine Relativbewegung der Elektrodeneinheit 1 0 zum Werkstück 1 um die Rotationsachse 2 gemäß Pfeil 1 2. The achievement of the final dimensions is a second electrode 7, which like the first Elek- trade 5 is formed as a ring electrode with an outer radius of the workpiece 1 corresponding inner radius. Unlike the electrode 5, however, this is not an annular disk which is substantially thinner than the workpiece 1, but has at least one thickness corresponding to the workpiece 1. From the inside radially projecting, over the entire disk thickness extending electrode projections 8 are inclined according to the course of the recesses 4 to the ring axis. The cross-sectional dimensions of the second electrode 7 are below the final dimensions of the recesses 4 to be achieved by the electrochemical machining of the workpiece 1. In a device for electrochemical machining of the workpiece 1, the two electrodes 5, 7 according to FIG. 4 are connected to each other by an electrode assembly 1 0 connected and aligned in the electrode assembly 1 0 coaxial with each other. For machining the workpiece 1 under the flow of electrolyte (not shown) between the workpiece and the electrode, the electrode unit 10 is moved in a direction coaxial with the workpiece 1 parallel to the axis of rotation 2 of the workpiece 1 relative to the workpiece 1 according to arrow 11. Furthermore, a relative movement of the electrode unit 10 to the workpiece 1 takes place about the axis of rotation 2 according to arrow 1 2.
Die erste Elektrode 1 hinterlässt bei derartigem Vorschub die Vorformen 1 3 der Ausnehmungen 4. Der Vorschubbewegung kann sowohl in Richtung des Pfeils 1 1 als auch in der Drehrichtung gemäß Pfeil 1 2 eine Schwingung bzw. Drehschwingung überlagert sein, d. h. eine Bearbeitung nicht nur nach dem ECM- sondern PECM-Verfahren erfolgen. Durch die geringe Dicke der Elektrode 5 hält sich die Materialabtragung im Seitenspalt in Grenzen, sodass der Querschnitt der erzeugten Vorform 1 3 den entsprechenden Querschnitt der Elektrodenvorsprünge 6 nicht wesentlich übersteigt. Bei konstanten Vorschubgeschwindigkeiten in Richtungen der Pfeile 1 1 , 12 ergibt sich eine Vorform 13, die entsprechend einer Schraubenlinie leicht gekrümmt ist. The advancing movement can be superimposed in the direction of arrow 1 1 as well as in the direction of rotation according to arrow 1 2 a vibration or torsional vibration, ie a processing not only after the ECM but PECM method. Due to the small thickness of the electrode 5, the removal of material in the side gap is limited so that the cross section of the preform 1 3 generated does not significantly exceed the corresponding cross section of the electrode projections 6. At constant feed rates in Directions of the arrows 1 1, 12 results in a preform 13, which is slightly curved according to a helix.
Die nun im zweiten Schritt zum Einsatz kommende zweite Elektrode 7 weist ent- sprechend gekrümmte Elektrodenvorsprünge 8 auf. Im Querschnitt sind die Elektrodenvorsprünge 8 so bemessen, dass sie in einer Vorschubbewegung der Elektrode 7 gemäß den Pfeilen 1 1 , 12 in den Vorformen 13 des Werkstücks 1 versenkbar sind. Nach Versenkung der Elektrode 7 in den durch das scheibenförmige Werkstück 1 von axial durchgehenden Vorformen 13 erfolgt deren Endbearbeitung, wobei die Elektrode 7 lediglich Drehvorschubbewegungen gemäß Pfeil 12 ausführt. Seitenflächen 14 und 15 der Elektrodenvorsprünge 8 der Elektrode 7 entsprechen etwa der Form der durch die elektrochemische Bearbeitung zu erreichenden Innen- flächen der Ausnehmungen 4, sodass durch Vorschub der Elektrode 7 in beiden Drehrichtungen gemäß Pfeil 12 eine Endbearbeitung der Vorformen 13 bis zum Erreichen der Querschnittmaße und -form der Ausnehmungen 4 erfolgen kann. The second electrode 7, which is now used in the second step, has correspondingly curved electrode projections 8. In cross section, the electrode projections 8 are dimensioned so that they can be lowered in a feed movement of the electrode 7 according to the arrows 1 1, 12 in the preforms 13 of the workpiece 1. After sinking the electrode 7 in the through the disc-shaped workpiece 1 of axially continuous preforms 13 is carried out their finishing, wherein the electrode 7 performs only rotational feed movements according to arrow 12. Side surfaces 14 and 15 of the electrode projections 8 of the electrode 7 correspond approximately to the shape of the achievable by the electrochemical machining inner surfaces of the recesses 4, so that by advancing the electrode 7 in both directions of rotation as indicated by arrow 12, a finishing of the preforms 13 until reaching the cross-sectional dimensions and -form of the recesses 4 can take place.
Die Endbearbeitung erfolgt vorzugsweise nach dem PECM-Verfahren, also mit einer dem Drehvorschub überlagerten Drehschwingung des Werkstücks 1 oder/und der Elektrodenbaugruppe 10. The finishing is preferably carried out according to the PECM method, that is to say with a torsional vibration of the workpiece 1 or / and of the electrode assembly 10 superimposed on the rotary feed.
Jeweils nach Bearbeitung einer Seite der Vorform 13, während der auf der anderen Seite ein breiter Spalt 1 6 zum Spülen verbleibt, kann ein Seitenwechsel der Bearbeitung unter Freigabe eines breiten Spalts 1 7 auf der anderen Seite erfolgen. In each case after processing one side of the preform 13, while remaining on the other side a wide gap 1 6 for rinsing, a page change of the processing can be done with the release of a wide gap 1 7 on the other side.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrode 7 durch eine Isolierschicht geteilt, derart, dass in einem Bearbeitungszyklus nur die dem engen Spalt zuge- wandte Seite der Elektrode mit Spannung beaufschlagt wird, die zur Abtragung vom Material vorgesehen ist. In one embodiment of the invention, the electrode 7 is divided by an insulating layer, such that in a processing cycle only the side of the electrode facing the narrow gap is subjected to stress, which is provided for removal from the material.
Die obengenannte leichte Krümmung der durch die erste Elektrode 5 erzeugten Vorform 13 könnte durch entsprechende Formung der zweiten Elektrode 7 auf- gehoben und eine in ihrer Längsrichtung exakt gradlinige Ausnehmung 4 erzeugt werden. Es versteht sich, dass bereits die Krümmung der Vorform 13 durch entsprechende Bahnsteuerung der Elektrode 5 beim Einsinken der Elektrode 5 in das Werkstück korrigierbar wäre. Abweichend von dem gezeigten Beispiel könnte die Länge der Elektrodenvor- sprünge 8 kleiner als die entsprechende Länge der Vorform 13 sein, so dass durch den Drehvorschub der Elektrode 7 gemäß Pfeil 12 sich nach innen aufweitende, hinterschnittene Ausnehmungen 4 herstellbar wären. The abovementioned slight curvature of the preform 13 produced by the first electrode 5 could be canceled by corresponding shaping of the second electrode 7 and a recess 4 which is exactly rectilinear in its longitudinal direction can be produced. It is understood that even the curvature of the preform 13 would be correctable by appropriate path control of the electrode 5 when sinking the electrode 5 in the workpiece. Notwithstanding the example shown, the length of the electrode projections 8 could be smaller than the corresponding length of the preform 13, so that by the rotational feed of the electrode 7 according to arrow 12 inwardly widening, undercut recesses 4 could be produced.
Über eine reine Hin- und Herdrehung der Elektrode 7 gemäß Pfeil 12 hinaus könnte die Elektrode 7 auch kreisend entsprechend Koordinaten X und Y, die zueinander und zur Richtung des Pfeils 1 1 senkrecht stehen, bewegt werden. Es versteht sich, dass unterschiedliche Steuerprogramme zur Endbearbeitung des Werkstücks und ggf. Oberflächenglättung durch die Elektrode 7 einsetzbar sind. About a pure back and forth rotation of the electrode 7 according to arrow 12, the electrode 7 could also be circular in accordance with coordinates X and Y, which are perpendicular to each other and to the direction of the arrow 1 1, are moved. It is understood that different control programs for finishing the workpiece and possibly surface smoothing by the electrode 7 can be used.

Claims

Pgtep gQsprOche: Pgtep g Q sprOche:
Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung im Umriss rotationssymmetrischer Werkstücke ( 1 ), mit einer ersten Elektrode (5), die zur Erzeugung einer zum Umfang des Werkstücks ( 1 ) hin offenen Vorform ( 1 3) einer Ausnehmung (4) in Richtung der Rotationsachse (2) des Werkstücks ( 1 ) relativ zum Werkstück ( 1 ) vorschiebbar ist, und mit einer zweiten Elektrode (7), die zur Bildung der Ausnehmung (4) in ihren Endmaßen aus der durch die erste Elektrode (5) erzeugten Vorform ( 1 3) um die Rotationsachse (2) relativ zum Werkstück ( 1 ) drehbar ist. Apparatus for electrochemical machining in the outline of rotationally symmetrical workpieces (1), having a first electrode (5) which is used to produce a preform (1 3) of a recess (4) open toward the circumference of the workpiece (1) in the direction of the axis of rotation (2) of the workpiece (1) relative to the workpiece (1) can be advanced, and with a second electrode (7) forming the recess (4) in its final dimensions from the preform (1 3) produced by the first electrode (5) the rotation axis (2) is rotatable relative to the workpiece (1).
Vorrichtung nach Anspruch 1 , Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Vorschubbewegung der ersten Elektrode (5) in Richtung der Rotationsachse (2) eine Drehbewegung der ersten Elektrode (5) relativ zum Werkstück ( 1 ) überlagerbar ist.  the rotational movement of the first electrode (5) relative to the workpiece (1) can be superimposed on the advancing movement of the first electrode (5) in the direction of the axis of rotation (2).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Apparatus according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass den Vorschub- bzw. Drehvorschubbewegungen der Elektroden (5,7) wenigstens teilweise Schwingungsbewegungen überlagerbar sind.  that the feed or rotational feed movements of the electrodes (5,7) at least partially oscillatory movements are superimposed.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die zweite Elektrode (7) in die Vorform ( 1 3) einschiebbar ist, ggf. unter Drehung um die Rotationsachse (2) .  the second electrode (7) can be pushed into the preform (1 3), possibly with rotation about the axis of rotation (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Device according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Elektroden (5,7) Ringelektroden zur gleichzeitigen Erzeugung einer Vielzahl über den Umfang des Werkstücks ( 1 ) verteilter Ausnehmungen (4) sind.  in that the electrodes (5, 7) are ring electrodes for simultaneously producing a multiplicity of recesses (4) distributed over the circumference of the workpiece (1).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Device according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Ausnehmung (4) eine zur Rotationsachse (2) parallel oder geneigt verlaufende Nut ist, die vorzugsweise auf wenigstens einer Stirnseite des Werkstücks ( 1 ) offen endet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in that the recess (4) is a groove extending parallel or inclined to the rotation axis (2) and preferably ends open on at least one end face of the workpiece (1). Device according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Ausdehnung der ersten Elektrode (5) in Richtung der Rotationsachse (2) kleiner als die axiale Ausdehnung der Vorform ( 1 3) der Ausnehmung (4) ist. the extent of the first electrode (5) in the direction of the axis of rotation (2) is smaller than the axial extent of the preform (1 3) of the recess (4).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Device according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Ausdehnung der zweiten Elektrode (7) in Richtung der Rotationsachse (2) gleich der axialen Ausdehnung der Ausnehmung (4) oder kleiner oder größer als die axiale Ausdehnung der Ausnehmung (4) ist. the extent of the second electrode (7) in the direction of the axis of rotation (2) is equal to the axial extent of the recess (4) or smaller or larger than the axial extent of the recess (4).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, Device according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die erste Elektrode (5) mit der zweiten Elektrode (7) zu einer Baueinheit ( 1 0) verbunden ist. the first electrode (5) is connected to the second electrode (7) to form a structural unit (10).
Vorrichtung nach Anspruch 9, Device according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Elektroden (5,7) innerhalb der Baueinheit ( 1 0) zueinander koaxial und vorzugsweise in einem der axialen Ausdehnung des Werkstücks ( 1 ) entsprechenden Abstand angeordnet sind. in that the electrodes (5, 7) within the structural unit (10) are arranged coaxially with one another and preferably in a distance corresponding to the axial extent of the workpiece (1).
Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung im Umriss rotationssymmetrischer Werkstücke ( 1 ), Method for electrochemical machining in the outline of rotationally symmetrical workpieces (1),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass mit einer ersten Elektrode (5) eine zum Umfang des Werkstücks ( 1 ) hin offene Vorform ( 1 3) einer Ausnehmung (4) durch Vorschub der Elektrode in Richtung der Rotationsachse (2) des Werkstücks ( 1 ) relativ zum Werkstück ( 1 ) erzeugt wird und mit einer zweiten Elektrode (7) eine Endbearbeitung der durch die erste Elektrode (5) erzeugten Vorform ( 1 3) durch Drehung der Elektrode um die Rotationsachse (2) relativ zum Werkstück ( 1 ) erfolgt. in that, with a first electrode (5), a preform (1 3) of a recess (4) which is open towards the circumference of the workpiece (1) by advancing the electrode in the direction of the axis of rotation (2) of the workpiece (1) relative to the workpiece (1) is produced and with a second electrode (7) is a finishing of the preform (1 3) generated by the first electrode (5) by rotation of the electrode about the rotation axis (2) relative to the workpiece (1).
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