WO2021043350A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrochemischen bearbeiten von bauteilen - Google Patents

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WO2021043350A1
WO2021043350A1 PCT/DE2020/000187 DE2020000187W WO2021043350A1 WO 2021043350 A1 WO2021043350 A1 WO 2021043350A1 DE 2020000187 W DE2020000187 W DE 2020000187W WO 2021043350 A1 WO2021043350 A1 WO 2021043350A1
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component
cleaning
electrode
component according
electrochemical
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/000187
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nicole Feiling
Markus ZEIS
Roland Huttner
Christian Doll
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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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
    • B23H3/10—Supply or regeneration of working media
    • 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
    • B23H11/00—Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for electrochemical machining of a component with at least one electrode, which has at least one working surface with an outer contour, which is formed complementary to the surface of the component to be produced, forming a gap and has at least one contour surface adjoining it.
  • ECM electrochemical ablation
  • Electrochemical ablation removes an electrically conductive metal using an electrochemical process.
  • a cathode electrode, tool
  • a cathode is shifted in relation to an anode (component) and "in” or
  • an electrolyte is fed into the gap remaining between the cathode and the anode, which in particular is also used to remove the resulting process products.
  • the feed rate is between 0.05 mm / min and 10 mm / min.
  • the desired shape given by the electrode is formed in the component. In the case of electrochemical machining, adhesions such as, for example, often remain
  • Oxide residues or other conductive or non-conductive process residues on the processed surface of the component which must be removed later.
  • process residues make process-accompanying measurements or the recording of parameters of the component surface that has already been processed more difficult.
  • a method for electrochemical machining of a component is proposed in a first aspect, with at least one electrode which has at least one working surface with an outer contour that is shaped complementary to the surface of the component to be produced while forming a gap.
  • the at least one electrode has at least one contour surface adjoining the outer contour of the work surface, in which at least one cleaning opening through which a cleaning fluid can flow is arranged.
  • the method has the following method steps: providing the component; Applying a voltage between the component and the at least one electrode during the electrochemical processing of the component;
  • the proposed method is carried out with at least one electrode which has at least one work surface with an outer contour which is shaped complementarily to the surface of the component to be produced with the formation of a gap and has at least one contour surface adjoining the outer contour of the work surface.
  • the contour surface can extend essentially parallel to the direction of movement of the electrode with respect to the component, but its cross-section can also increase and / or decrease in relation to the contour surface, for example gradually or in steps or also, for example, gradually or in steps, taking on a different desired shape.
  • this contour surface which in particular extends completely around the circumference or the contour line of the electrode, at least one cleaning opening through which a cleaning fluid can flow is arranged for carrying out the proposed method.
  • the cleaning opening is arranged in a suitable position in order to introduce the cleaning liquid directly into the area between the contour surface of the electrode and the surface of the component that has already been processed.
  • the component which is manufactured from an electrically conductive material at least in the area of the intended machining and is to be machined, is provided and in particular arranged in a corresponding position opposite the at least one electrode.
  • a voltage is applied between the component and the at least one electrode, in particular by means of an external voltage source, the component usually being polarized as the anode (positive) and the electrode (tool) as the cathode (negative) to provide the current flow required for processing.
  • the electrode is moved relative to the component along a particularly provided path in order to carry out the machining and / or to clean the machined surface of the component.
  • a pressurized cleaning liquid is passed through the at least one cleaning opening in order to mechanically remove adhesions such as non-conductive process residues, in particular oxides, from the machined surface of the component through a pressurized rinsing effect, particularly in the area of the cleaning opening or in the area opposite the cleaning opening to remove.
  • the at least one cleaning opening is suitably designed and positioned in order to clean at least a predetermined area of the surface of the component from adhesions.
  • the guiding of a cleaning fluid through the at least one cleaning opening and thus the cleaning of the component surface can in particular take place parallel to the electrochemical processing, time-shifted to the processing, or after the completion of the electrochemical processing of the component surface, such as during the retraction movement of the electrode after processing.
  • the cleaning fluid can be guided through the at least one cleaning opening and the component surface can be cleaned with a time delay after the start of processing, for example when the cleaning openings have been moved into the area of an opening that has already been made.
  • the guiding of the cleaning fluid through the at least one cleaning opening can be continued until the entire component surface produced has been cleaned in the course of the electrode movement.
  • a cleaning of the surface produced during the processing is carried out directly in connection with the processing of the component by the electrode.
  • Process residues such as oxides in particular, can be removed from the surface before they can dry out, without the need for additional cleaning tools.
  • the proposed method enables a high flow rate of the cleaning liquid on the surface produced. A mechanical rinsing effect resulting from this can be used directly on the processed component surface in order to remove adhesions such as process residues in particular immediately after the surface has been produced. In this way, surfaces that have already been produced can be (pre-) cleaned while the component is being processed, so that the component is sufficiently clean, for example, for measurements taking place parallel to the processing.
  • the proposed method does not require any additional device (s) for (pre) cleaning the surfaces produced.
  • One embodiment of the proposed method has the further step of recording at least one parameter of the machined surface of the component.
  • dimensions relating to the shape and position of the component features produced are recorded or measured, as well as properties of the surface produced, such as its surface quality or roughness in particular.
  • the pressure and / or the volume flow of the cleaning liquid flowing through the at least one cleaning opening can be set.
  • the cleaning pressure of the cleaning liquid can be adjusted in accordance with the properties of adhesions, such as process residues, in particular, in order to achieve a desired degree of cleaning.
  • the adjustable pressure of the cleaning liquid in the outlet area of the nozzle is for example between 1 and 500 bar, in particular between 20 and 300 bar and in particular between 50 and 150 bar.
  • the cleaning liquid is accelerated as it flows through the cleaning opening.
  • the at least one cleaning opening in the electrode is designed in such a way that it accelerates the cleaning liquid.
  • the cleaning opening has, for example, a nozzle-like constriction, through which a cleaning fluid, in particular under pressure, is accelerated as it flows through the cleaning opening.
  • a cleaning fluid in particular under pressure
  • such an acceleration can also take place as a function of the direction in order to also adjust or optimize the cleaning effect of the cleaning liquid jet as a function of the direction.
  • a device for the electrochemical machining of a component is proposed to achieve the object, with which in particular the method described above can be carried out.
  • the device has at least one electrode with at least one working surface with an outer contour, which is shaped complementarily to the surface of the component to be produced while forming a gap. It is proposed that the electrode has a contour surface adjoining the outer contour of the work surface, in which at least one cleaning opening through which a cleaning fluid can flow is arranged.
  • the at least one electrode of the device has at least one working surface with an outer contour which is shaped complementarily to the surface of the component to be produced with the formation of a gap and has at least one contour surface adjoining the outer contour of the working surface.
  • the contour surface can extend essentially parallel to the direction of movement of the electrode with respect to the component, but its cross-section can also increase and / or decrease compared to the contour surface, for example gradually or in steps or likewise for example gradually or gradually assume a different desired shape.
  • At least one cleaning opening through which a cleaning fluid can flow is arranged in this contour surface. At least one The cleaning opening is arranged at a suitable position so that a cleaning liquid flowing through the cleaning opening, in particular pressurized, can be introduced at a high flow rate directly into the area between the electrode and the already processed surface of the component.
  • the electrode can also be used as a cleaning tool during or after the electrochemical machining in order to remove adhesions from the machined surface of the component.
  • the jet effect achievable by the high flow speed of the cleaning fluid is directed onto the processed component surface, so that adhesions such as process residues in particular are removed while the component is being processed.
  • surface areas that have already been produced can be (pre-) cleaned while the component is being processed.
  • the component can also be sufficiently cleaned, for example, for measurements taking place in parallel or, in particular, immediately after processing. In this way, there is no need for additional devices for (pre-) cleaning the surfaces produced.
  • the contoured surface has a plurality of cleaning openings through which a cleaning liquid can flow.
  • the number of cleaning openings is selected and these are arranged in such a way that the area of the component that has already been processed or the area to be cleaned is captured in the desired manner by the jet effect of the cleaning fluid flowing through the cleaning openings and the desired cleaning effect can be achieved.
  • the plurality of cleaning openings can in particular be arranged uniformly and / or distributed over the contoured surface in a predetermined pattern.
  • the at least one cleaning opening is designed such that a cleaning liquid flowing through it is accelerated.
  • a Suitable, for example, nozzle-like design of a cleaning opening which in particular favors an acceleration of the cleaning liquid flowing through the cleaning opening, in particular pressurized cleaning liquid, it is possible to provide advantageous jet properties of the cleaning liquid to achieve a suitable cleaning effect, and thereby in particular also an advantageous jet properties for achieving the desired cleaning effect Flow pattern.
  • the electrode has at least one flow channel through which the cleaning liquid can be guided to the at least one cleaning opening.
  • the at least one flow channel connects an inlet opening for the cleaning liquid on the electrode with the at least one cleaning opening arranged in the contoured surface.
  • the electrode can also have several flow channels.
  • a plurality of cleaning openings it is also possible for a plurality of cleaning openings to be supplied from a flow channel connected to each of these, the flow channel being connected, for example, to a supply chamber or itself forming a supply chamber.
  • the cleaning liquid is an electrolyte or another suitable liquid.
  • the electrolyte fluid for the electrochemical processing is not only used for its usual function in an electrochemical machining process, but also as a cleaning fluid.
  • any other suitable liquid as the cleaning liquid, in particular if a mixing of the electrolyte used for processing with the cleaning liquid is avoidable or harmless, in particular due to the method or arrangement.
  • Any suitable liquid can be used as the cleaning liquid, including water, for example. This can be used pure, for example become.
  • substances that support the cleaning function for example, can also be added to water used as the cleaning liquid, which substances can also have electrically conductive properties, for example.
  • the cleaning liquid is supplied via a separate supply circuit.
  • its supply can have a separate electrolyte supply circuit, whereby the supply of the electrochemical machining process and the supply of the cleaning function with electrolyte are each carried out independently of one another with separate supply circuits.
  • the electrode is constructed in at least two parts, the working surface being arranged on at least a first part and at least a section of the contour surface being arranged on at least a second part.
  • the at least one second part is made from an in particular electrically non-conductive material.
  • the first part on which the work surface is arranged can be made of an electrically conductive material that enables electrochemical machining.
  • the second part of the electrode, on which at least a section of the contour surface with at least one cleaning opening is arranged, can be made of an electrically non-conductive material, such as a non-ferrous metal or a plastic. This is particularly advantageous if, even with a small gap between the component and the electrode, no further, in particular undesired, electrochemical machining of the component should take place in this area.
  • the electrode is manufactured at least partially by means of an additive manufacturing process.
  • An additive manufacturing process enables, in particular, an advantageous manufacture of internal components that offers many degrees of freedom Contours, in the present case, in particular, of flow channels for a cleaning liquid and when the at least one cleaning opening arranged in the contour surface is formed.
  • the device has a control device which, in particular, enables the pressure or the volume flow of the cleaning fluid to be adjusted through the at least one cleaning opening.
  • the cleaning action of the cleaning liquid jet can be adapted to the processed surface or to the properties of adhesions present there, in particular accompanying the process and interacting with a detection of the surface properties produced after they have been cleaned.
  • FIG. 1 shows a schematic three-dimensional representation of an exemplary device according to the invention for electrochemical machining of a component
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a further exemplary device according to the invention for electrochemical machining of a component in a sectional illustration
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flow chart of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic three-dimensional representation of an exemplary device 10 according to the invention for the electrochemical processing of a component 12 (shown transparently) which, in the exemplary embodiment, is designed as a running disk of a turbo machine.
  • the device 10 has an electrode 20, the direction of movement 25 of which is shown by an arrow.
  • the working surface 21 of the electrode 20, which is provided in the exemplary embodiment for producing a fir tree profile groove, lies above the sectional plane in the illustration in FIG. 1 and is therefore not shown.
  • 1 shows a section of the contour surface 24 adjoining the outer contour 22 (lying above the sectional plane) of the working surface 21 of the electrode 20, in which a plurality of cleaning openings 26 through which a cleaning fluid can flow are arranged.
  • the contour surface 24 is shaped complementary to the machined surface 16 of the component 12 with the formation of a gap 14.
  • the cleaning liquid guided through the at least one cleaning opening 26 forms a cleaning liquid jet 27 (shown in FIG. 2) directed onto the machined surface 16, with which adhesions, such as in particular oxide residues, can be removed from the machined surface 16.
  • a plurality of flow channels 28 are arranged in the electrode 20, through which the cleaning liquid can be guided to the respective cleaning openings 26.
  • the second part 2 of the exemplary electrode 20 shown in FIG. 1 is made from a material that is in particular electrically non-conductive, such as, for example, from a non-ferrous metal or a plastic. In this way, further electrochemical processing of the component 12 in the region of the second part of the electrode 20 can be avoided.
  • the electrode 20 can be manufactured at least partially by means of an additive manufacturing process, as a result of which complex external and internal designs, for example the cleaning openings 26 or the flow channels 28 for the supply of the cleaning fluid, can be produced.
  • the device 10 shown in FIG. 1 has a control device 30 which, in particular, enables the pressure or the volume flow of the cleaning fluid to be adjusted through the at least one cleaning opening 20.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary device 10 according to the invention for electrochemical machining of a component 12.
  • the device has at least one electrode 20 with a work surface 21.
  • the working surface 21 has an outer contour 22 which, with the formation of a gap 14, is shaped complementary to the surface 16 of the component 12 to be produced or then machined.
  • the outer contour 22 of the working surface 21 of the electrode 20 is adjoined by a contour surface 24 in which at least one cleaning opening 26 through which a cleaning fluid can flow is arranged.
  • Fig. 2 for example, two rows and thus a plurality of II -
  • Cleaning openings 26 shown.
  • the number and arrangement of the cleaning openings 26 depends in particular on the processing parameters and the desired cleaning result.
  • the direction of movement 25 of the electrode 20 is also shown in FIG. 2 by an arrow and, by means of two arrows arranged in the gap I4, the direction of flow of the electrolyte required for the electrochemical processing of the component 12.
  • the cleaning liquid guided through the at least one cleaning opening 26 is usually pressurized and / or the at least one cleaning opening 26 is designed such that the cleaning liquid is accelerated as it flows through the cleaning opening 26.
  • a cleaning liquid jet 27 directed onto the processed surface 16 is formed, by means of which adhesions, such as in particular process residues, can be removed from the processed surface 16.
  • at least one flow channel (not shown in FIG. 1) is arranged in the electrode, through which the cleaning liquid can be guided to the respective cleaning opening 26.
  • the electrode 20 shown by way of example in FIG. 2 is constructed in two parts.
  • the work surface 21 is arranged on a first part I.
  • the contour surface 24 adjoining the outer contour 22 of the working surface 21 is arranged in sections on the first part 1 and on the second part 2 of the electrode 20, with the cleaning openings 26 in the exemplary embodiment only in the area of the second part 2 the electrode 20 arranged portion of the contour surface 24 are arranged.
  • the electrode 20 can be manufactured at least partially by means of an additive manufacturing process, whereby the manufacture of complex electrode geometries and / or certain designs of nozzle-like cleaning openings 26 is simplified.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flowchart of the method according to the invention for electrochemical machining of a component 12 with at least one electrode 20.
  • the electrode 20 has at least one working surface 21 with an outer contour 22 which, with the formation of a gap 14, is complementary to the one to be produced Surface 16 of component 12 is formed. Furthermore, the electrode 20 has at least one of these subsequent contour surface 24, in which at least one cleaning opening 26 through which a cleaning fluid can flow is arranged.
  • the method according to the invention has the following steps: In a first step a) the component 12 is provided. In the second step b), a voltage is applied between the component 12 and the at least one electrode 20 during the electrochemical processing of the component 12. Then, in the third step c), the electrode 20 is moved with respect to the component 12 and, in particular, the intended processing and / or the cleaning of the surface produced is carried out. In step d), a pressurized cleaning fluid is passed through the at least one cleaning opening 26 in order to remove adhesions, in particular non-conductive process residues, from the processed surface 16 of the component I2 with the cleaning fluid jet 27 that is formed in the process. In an optional further step e), at least one parameter of the machined surface I6 of the component 12 is recorded, for example in order to carry out a quality control and / or to adapt the machining parameters.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils (12) mit wenigstens einer Elektrode (20), welche wenigstens eine Arbeitsfläche (21) mit einer äußeren Kontur (22) aufweist, die unter Ausbildung eines Spalts (14) komplementär zu der herzustellenden Oberfläche (16) des Bauteils (12) geformt ist, und mit wenigstens einer daran anschließenden Konturfläche (24), in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung (26) angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein Bauteil (12) bereitgestellt und eine Spannung zwischen dem Bauteil (12) und der wenigstens einen Elektrode (20) während der elektrochemischen Bearbeitung angelegt und die Elektrode (20) gegenüber dem Bauteil (12) bewegt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten von Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils mit wenigstens einer Elektrode, welche wenigstens eine Arbeitsfläche mit einer äußeren Kontur aufweist, die unter Ausbildung eines Spalts komplementär zu der herzustellenden Oberfläche des Bauteils geformt ist und wenigstens eine daran anschließende Konturfläche aufweist.
Bei einem Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten (Elysieren) eines Bauteils, wie dem Elektrochemischen Abtragen (ECM: „Electrochemical Machining“) oder dem Präzisen
Elektrochemischen Abtragen (PECM: „Precise Electrochemical Machining“) wird ein elektrisch leitfähiges Metall durch einen elektrochemischen Prozess entfernt. Dabei wird eine Kathode (Elektrode, Werkzeug) gegenüber einer Anode (Bauteil) verschoben und dabei „in“ bzw.
„durch“ das Bauteil geführt. Gleichzeitig wird ein Elektrolyt in den zwischen der Katode und der Anode verbleibenden Spalt geführt, welcher insbesondere auch zum Abtransport der entstehenden Prozessprodukte. Die Vorschubgeschwindigkeit beträgt abhängig von der eingesetzten Verfahrensart zwischen 0,05 mm/ min und IO mm/ min. Im Bauteil wird dabei die gewünschte, durch die Elektrode vorgegebene Form ausgebildet. Beim elektrochemischem Bearbeiten verbleiben häufig Anhaftungen wie beispielsweise
Oxidrückstände oder andere leitende oder nichtleitende Prozessrückstände an der bearbeiteten Oberfläche des Bauteils zurück, welche nachträglich entfernt werden müssen. Während der Durchführung des elektrochemischen Abtragens erschweren solche Prozessrückstände prozessbegleitende Messungen bzw. das Erfassen von Parametern der bereits bearbeiteten Bauteiloberfläche.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten vorzuschlagen, welche insbesondere ein prozessbegleitendes Entfernen von Anhaftungen oder anderer Prozessrückstände von der bearbeiteten Oberfläche ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bestätigungskopie Zur Lösung der Aufgabe wird in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils vorgeschlagen, mit wenigstens einer Elektrode, welche wenigstens eine Arbeitsfläche mit einer äußeren Kontur aufweist, die unter Ausbildung eines Spalts komplementär zu der herzustellenden Oberfläche des Bauteils geformt ist. Die wenigstens eine Elektrode weist dabei wenigstens eine an die äußere Kontur der Arbeitsfläche anschließende Konturfläche auf, in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung angeordnet ist. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf: Bereitstellen des Bauteils; Anlegen einer Spannung zwischen dem Bauteil und der wenigstens einen Elektrode während der elektrochemischen Bearbeitung des Bauteils;
Bewegen der Elektrode gegenüber dem Bauteil; und
Führen einer unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung zum Entfernen von Anhaftungen, insbesondere nichtleitenden Prozessrückständen von der bearbeiteten Oberfläche des Bauteils.
Das vorgeschlagene Verfahren wird mit wenigstens einer Elektrode durchgeführt, welche wenigstens eine Arbeitsfläche mit einer äußeren Kontur aufweist, die unter Ausbildung eines Spalts komplementär zu der herzustellenden Oberfläche des Bauteils geformt ist und wenigstens eine an die äußere Kontur der Arbeitsfläche anschließende Konturfläche aufweist. Die
Konturfläche kann sich dabei im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Elektrode gegenüber dem Bauteil erstrecken, ihr Querschnitt kann sich aber gegenüber der Konturfläche auch vergrößern und/ oder verkleinern, beispielsweise allmählich oder stufenweise oder ebenfalls beispielsweise allmählich oder stufenweise eine andere gewünschte Gestalt annehmen. In dieser sich insbesondere vollständig um den Umfang bzw. die Konturlinie der Elektrode erstreckenden Konturfläche ist zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbaren Reinigungsöffnung angeordnet. Die Reinigungsöffnung ist dabei an einer geeigneten Position angeordnet, um die Reinigungsflüssigkeit unmittelbar in den Bereich zwischen der Konturfläche der Elektrode und der bereits bearbeiteten Oberfläche des Bauteils einzubringen. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Bauteil, welches zumindest im Bereich der vorgesehenen Bearbeitung aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellt ist und bearbeitet werden soll, bereitgestellt und insbesondere in einer entsprechenden Position gegenüber der wenigstens einen Elektrode angeordnet. Zwischen dem Bauteil und der wenigstens einen Elektrode wird in einem weiteren Verfahrensschritt während der elektrochemischen Bearbeitung des Bauteils insbesondere mittels einer äußeren Spannungsquelle eine Spannung angelegt, wobei das Bauteil üblicherweise als Anode (positiv) und die Elektrode (Werkzeug) als Kathode (negativ) polarisiert wird, um den für eine Bearbeitung erforderlichen Stromfluss zur Verfügung zu stellen. ln einem weiteren Schritt wird die Elektrode entlang einer insbesondere vorgesehenen Bahn gegenüber dem Bauteil bewegt, um die Bearbeitung durchzuführen und/ oder um die bearbeitete Oberfläche des Bauteils zu reinigen. Zur Reinigung der bearbeiteten Oberfläche wird eine unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung geführt, um Anhaftungen wie nichtleitende Prozessrückstände, insbesondere Oxide, durch eine druckbeaufschlagte Spülwirkung insbesondere im Bereich der Reinigungsöffnung bzw. im der Reinigungsöffnung gegenüberliegenden Bereich mechanisch von der bearbeiteten Oberfläche des Bauteils zu entfernen. Die wenigstens eine Reinigungsöffnung ist dabei geeignet ausgebildet und positioniert, um wenigstens einen vorbestimmten Bereich der Oberfläche des Bauteils von Anhaftungen zu reinigen. Das Führen einer Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung und damit die Reinigung der Bauteiloberfläche kann dabei insbesondere parallel zur elektrochemischen Bearbeitung, zeitversetzt zur Bearbeitung, oder auch nach Abschluss der elektrochemischen Bearbeitung der Bauteiloberfläche erfolgen, wie beispielsweise im Zuge der Rückzugbewegung der Elektrode nach der Bearbeitung. Beispielsweise kann das Führen der Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung und damit die Reinigung der Bauteiloberfläche zeitversetzt nach dem Start der Bearbeitung erfolgen, etwa wenn die Reinigungsöffnungen in den Bereich einer bereits hergestellten Öffnungen bewegt wurden. Das Führen der Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung kann dabei so lange fortgeführt werden, bis im Zuge der Elektrodenbewegung die Reinigung an der gesamten hergestellten Bauteiloberfläche erfolgt ist. Bei dem yorgeschlagenen Verfahren wird so unmittelbar in Verbindung mit der Bearbeitung des Bauteils durch die Elektrode auch eine Reinigung der bei der Bearbeitung hergestellten Oberfläche durchgeführt. Prozessrückstände wie insbesondere Oxide können so bereits vor einem möglichen Antrocknen von der Oberfläche entfernt werden, ohne dass zusätzliche Reinigungswerkzeuge erforderlich sind. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit an der hergestellten Oberfläche. Eine hieraus resultierende mechanische Spülwirkung kann unmittelbar an der bearbeiteten Bauteiloberfläche eingesetzt werden, um Anhaftungen wie insbesondere Prozessrückstände unmittelbar nach dem Herstellen der Oberfläche zu entfernen. Auf diese Weise kann noch während der Bearbeitung des Bauteils eine (Vor-)Reinigung bereits hergestellter Flächen erfolgen, sodass das Bauteil auch beispielsweise für parallel zur Bearbeitung erfolgende Messungen hinreichend sauber ist. Zudem erfordert das vorgeschlagene Verfahren keine zusätzliche(n) Vorrichtung(en) für eine (Vor-)Reinigung der hergestellten Oberflächen.
Eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens weist den weiteren Schritt eines Erfassens von wenigstens einem Parameter der bearbeiteten Oberfläche des Bauteils auf. Dabei werden beispielsweise insbesondere Abmessungen bezüglich der Form und Lage der hergestellten Bauteilmerkmale erfasst bzw. gemessen sowie Eigenschaften der hergestellten Oberfläche wie insbesondere deren Oberflächengüte oder Rauheit. Mittels der auf diese Weise unmittelbar nach dem Bearbeiten eines Oberflächenbereichs erhaltbaren Messwerte ist ein prozessbegleitendes Anpassen von Bearbeitungsparametem möglich. Insgesamt kann durch das vorgeschlagene Verfahren aufgrund frühzeitiger Eingriffsmöglichkeiten in den Bearbeitungsprozess eine höhere Genauigkeit und Qualität bei der Bearbeitung von Bauteilen erzielt werden, insbesondere ist beispielsweise auch eine frühzeitige Qualitätskontrolle möglich.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bearbeiten eines Bauteils ist der Druck und/ oder der Volumenstrom der die wenigstens eine Reinigungsöffnung durchströmenden Reinigungsflüssigkeit einstellbar. So kann der Reinigungsdruck der Reinigungsflüssigkeit entsprechend der Eigenschaften von Anhaftungen, wie beispielsweise Prozessrückständen eingestellt werden, um insbesondere einen gewünschten Reinigungsgrad zu erreichen. Der einstellbare Druck der Reinigungsflüssigkeit im Austrittsbereich der Düse beträgt dabei beispielsweise zwischen I und 500 bar, insbesondere zwischen 20 und 300 bar und insbesondere zwischen 50 und I50 bar.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Reinigungsflüssigkeit beim Durchströmen der Reinigungsöffnung beschleunigt. Dabei ist insbesondere die wenigstens eine Reinigungsöffnung in der Elektrode so ausgeführt, dass sie eine Beschleunigung der Reinigungsflüssigkeit bewirkt. Die Reinigungsöffnung weist für diesen Zweck beispielsweise eine düsenartig ausgeführte Verengung auf, durch welche eine insbesondere unter einem Druck stehende Reinigungsflüssigkeit beim Durchströmen der Reinigungsöffnung beschleunigt wird. Beispielsweise kann eine derartige Beschleunigung auch richtungsabhängig erfolgen, um die Reinigungswirkung des Reinigungsflüssigkeitsstrahls auch richtungsabhängig einzustellen bzw. zu optimieren. ln einem zweiten Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils vorgeschlagen, mit welcher insbesondere das vorausgehend beschriebene Verfahren durchführbar ist. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Elektrode auf mit wenigstens einer Arbeitsfläche mit einer äußeren Kontur, die unter Ausbildung eines Spalts komplementär zu der herzustellenden Oberfläche des Bauteils geformt ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Elektrode eine an die äußere Kontur der Arbeitsfläche anschließende Konturfläche aufweist, in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung angeordnet ist.
Die wenigstens eine Elektrode der Vorrichtung weist wenigstens eine Arbeitsfläche mit einer äußeren Kontur auf, die unter Ausbildung eines Spalts komplementär zur herzustellenden Oberfläche des Bauteils geformt ist und wenigstens eine an die äußere Kontur der Arbeitsfläche anschließende Konturfläche aufweist. Wie bereits vorausgehend zum vorgeschlagenen Verfahren erläutert wurde, kann sich die Konturfläche dabei im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Elektrode gegenüber dem Bauteil erstrecken, ihr Querschnitt kann sich aber gegenüber der Konturfläche auch vergrößern und/ oder verkleinern, beispielsweise allmählich oder stufenweise oder ebenfalls beispielsweise allmählich oder stufenweise eine andere gewünschte Gestalt annehmen ln dieser Konturfläche ist wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung angeordnet. Die wenigstens eine Reinigungsöffnung ist dabei an einer geeigneten Position angeordnet, so dass eine durch die Reinigungsöffnung strömende, insbesondere mit Druck beaufschlagte Reinigungsflüssigkeit mit hoher Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar in den Bereich zwischen der Elektrode und der bereits bearbeiteten Oberfläche des Bauteils eingebracht werden kann.
Mithilfe der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Elektrode während bzw. nach dem elektrochemischen Bearbeiten auch als Reinigungswerkzeug eingesetzt werden, um Anhaftungen von der bearbeiteten Oberfläche des Bauteils zu entfernen. Durch die Positionierung der wenigstens einen Reinigungsöffnung in der Konturfläche ist die durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit erreichbare Strahl wirkung auf die bearbeitete Bauteiloberfläche gerichtet, so dass dort Anhaftungen wie insbesondere Prozessrückstände bereits während der laufenden Bearbeitung des Bauteils entfernt werden. So kann schon während der Bearbeitung des Bauteils eine (Vor-)Reinigung bereits hergestellter Oberflächenbereiche erfolgen. Entsprechend kann das Bauteil auch beispielsweise für parallel oder insbesondere unmittelbar nach der Bearbeitung erfolgende Messungen hinreichend gereinigt sein. Auf zusätzliche Vorrichtungen für eine (Vor-)Reinigung der hergestellten Oberflächen kann auf diese Weise verzichtet werden.
Bei einer Ausfuhrungsform der Vorrichtung weist die Konturfläche eine Mehrzahl von Reinigungsöffnungen auf, welche von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbar sind. Dabei ist die Zahl der Reinigungsöffnungen so gewählt und diese sind so angeordnet, dass der bereits bearbeitete bzw. der zu reinigende Bereich des Bauteils in gewünschter Weise von der Strahlwirkung der durch die Reinigungsöffnungen strömenden Reinigungsflüssigkeit erfasst wird und die gewünschte Reinigungswirkung erreichbar ist. Beispielsweise kann die Mehrzahl von Reinigungsöffnungen insbesondere gleichmäßig und/ oder in einem vorbestimmten Muster über die Konturfläche verteilt angeordnet sein. Ebenso ist es auch möglich, dass in bestimmten Bereichen der Konturfläche mehr oder weniger Reinigungsöffnungen angeordnet sind, beispielsweise entsprechend einer gewünschten Reinigungswirkung oder entsprechend erwarteter Verunreinigungen.
Bei einer Ausfuhrungsform der Vorrichtung ist die wenigstens eine Reinigungsöffnung so ausgeführt, dass eine diese durchströmende Reinigungsflüssigkeit beschleunigt wird. Durch eine geeignete, beispielsweise düsenartige Ausbildung einer Reinigungsöffnung, welche insbesondere eine Beschleunigung der die Reinigungsöffnung durchströmenden, insbesondere druckbeaufschlagten Reinigungsflüssigkeit begünstigt, ist es möglich zum Erreichen einer geeigneten Reinigungswirkung vorteilhafte Strahleigenschaften der Reinigungsflüssigkeit zur Verfügung zu stellen, und dadurch insbesondere auch ein zum Erzielen der gewünschten Reinigungswirkung vorteilhaftes Strömungsbild.
Bei einer Ausfuhrungsform der Vorrichtung weist die Elektrode wenigstens einen Strömungskanal auf, durch welchen die Reinigungsflüssigkeit zu der wenigstens einen Reinigungsöffnung führbar ist. Insbesondere verbindet der wenigstens eine Strömungskanal eine Eintrittsöffnung für die Reinigungsflüssigkeit an der Elektrode mit der wenigstens einen in der Konturfläche angeordneten Reinigungsöffnung. Abhängig von der Zahl und Anordnung von Reinigungsöffnungen an der Konturfläche kann die Elektrode auch mehrere Strömungskanäle aufweisen. Zudem ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Reinigungsöffnungen von einem mit jeder von diesen verbundenen Strömungskanal versorgt wird, wobei der Strömungskanal beispielsweise mit einer Versorgungskammer verbunden ist oder selbst eine Versorgungskammer bildet.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Reinigungsflüssigkeit ein Elektrolyt oder eine andere geeignete Flüssigkeit. Abhängig von der Fließrichtung des Elektrolyten zur elektrochemischen Bearbeitung des Bauteils und der Anordnung der Reinigungsöffnungen kann es vorteilhaft sein, auch als Reinigungsflüssigkeit die für die elektrochemische Bearbeitung Elektrolytflüssigkeit einzusetzen, beispielsweise um eine Vermischung von Elektrolyt mit einer anderen Reinigungsflüssigkeit im Bereich der Bearbeitung zu vermeiden. Bei dieser Ausführung wird der Elektrolyt also nicht nur für seine übliche Funktion bei einem elektrochemischen Bearbeitungsverfahren, sondern auch als Reinigungsflüssigkeit eingesetzt.
Alternativ ist es aber auch möglich, jede andere geeignete Flüssigkeit als Reinigungsflüssigkeit einzusetzen, insbesondere wenn eine Vermischung des zur Bearbeitung eingesetzten Elektrolyten mit der Reinigungsflüssigkeit insbesondere Verfahrens- bzw. anordnungsbedingt vermeidbar oder unschädlich ist. Als Reinigungsflüssigkeit kann dabei jede geeignete Flüssigkeit verwendet werden, beispielsweise auch Wasser. Dieses kann beispielsweise pur verwendet werden. Bei einer anderen Ausführung können einem als Reinigungsflüssigkeit verwendeten Wasser beispielsweise auch insbesondere die Reinigungsfunktion unterstützende Stoffe zugesetzt sein, welche beispielsweise auch elektrisch leitende Eigenschaften aufweisen können.
Bei einer Ausfuhrungsform der Vorrichtung erfolgt die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit über einen gesonderten Versorgungskreis. Insbesondere bei der Verwendung eines Elektrolyten als Reinigungsflüssigkeit kann dessen Zuführung einen separaten Elektrolytversorgungskreis aufweisen, wodurch die Versorgung des elektrochemischen Bearbeitungsvorgangs und die Versorgung der Reinigungsfunktion mit Elektrolyt jeweils unabhängig voneinander mit separaten Versorgungskreisen ausgeführt sind.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Elektrode wenigstens zweiteilig aufgebaut, wobei an wenigstens einem ersten Teil die Arbeitsfläche angeordnet ist und an wenigstens einem zweiten Teil wenigstens ein Abschnitt der Konturfläche angeordnet ist. Vorteilhaft an einer wenigstens zweiteiligen Gestaltung der Elektrode ist beispielsweise die Möglichkeit, die Elektrode aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen und/ oder die Innenkontur von wenigstens einer Trennfläche aus zu fertigen.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist das wenigstens eine zweite Teil aus einem insbesondere elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff ausgeführt. So kann beispielsweise der erste Teil, an welchem die Arbeitsfläche angeordnet ist, aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellt sein, der die elektrochemische Bearbeitung ermöglicht. Der zweite Teil der Elektrode, an welchem wenigstens ein Abschnitt der Konturfläche mit wenigstens einer Reinigungsöffnung angeordnet ist, kann dabei aus einem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff hergestellt sein, wie beispielsweise aus einem Nichteisenmetall oder einem Kunststoff. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auch bei einem geringen Spalt zwischen dem Bauteil und der Elektrode in diesem Bereich keine weitere, insbesondere unerwünschte elektrochemische Bearbeitung des Bauteils stattfinden soll.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Elektrode wenigstens teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Ein additives Fertigungsverfahren ermöglicht insbesondere eine vorteilhafte und viele Freiheitsgrade bietende Herstellung von inneren Konturen, vorliegend insbesondere von Strömungskanälen für eine Reinigungsflüssigkeit sowie bei der Ausformung der wenigstens einen in der Konturfläche angeordneten Reinigungsöffnung.
Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche insbesondere ein Einstellen des Drucks bzw. des Volumenstroms der Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung ermöglicht. Hierdurch ist die Reinigungswirkung des Reinigungsflüssigkeitsstrahls an die bearbeitete Oberfläche bzw. an die Eigenschaften von dort vorhandenen Anhaftungen anpassbar, insbesondere prozessbegleitend und zusammenwirkend mit einem Erfassen der hergestellten Oberflächeneigenschaften nach deren Reinigung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt
Fig. I eine schematische dreidimensionale Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils in einer Schnittdarstellung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische dreidimensionale Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils 12 (transparent dargestellt), welches bei der beispielhaften Ausführung als Laufscheibe einer Strömungsmaschine ausgebildet ist. Die Vorrichtung 10 weist eine Elektrode 20 auf, deren Bewegungsrichtung 25 durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Arbeitsfläche 21 der Elektrode 20, welche bei der beispielhaften Ausführung zum Herstellen einer Tannenbaumprofilnut vorgesehen ist, liegt in der Darstellung in Fig. I oberhalb der Schnittebene und ist daher nicht gezeigt. In Fig. 1 ist ein Abschnitt der an die äußere Kontur 22 (oberhalb der Schnittebene liegend) der Arbeitsfläche 21 der Elektrode 20 anschließenden Konturfläche 24 gezeigt, in welcher mehrere von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnungen 26 angeordnet sind. Die Konturfläche 24 ist unter Ausbildung eines Spalts 14 komplementär zu der bearbeiteten Oberfläche 16 des Bauteils 12 geformt. Die durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung 26 geführte Reinigungsflüssigkeit bildet beim Durchströmen der Reinigungsöffnung 26 einen auf die bearbeitete Oberfläche 16 gerichteten Reinigungsflüssigkeitsstrahl 27 (in Fig. 2 gezeigt) aus, mit welchem Anhaftungen wie insbesondere Oxidrückstände von der bearbeiteten Oberfläche 16 lösbar sind. Zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit zu den Reinigungsöffnungen 26 sind in der Elektrode 20 mehrere Strömungskanäle 28 angeordnet, durch welche die Reinigungsflüssigkeit zu den jeweiligen Reinigungsöffhungen 26 führbar ist.
Das in Fig. I gezeigte zweite Teil 2 der beispielhaften Elektrode 20 ist aus einem insbesondere elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff hergestellt, wie beispielsweise aus einem Nichteisenmetall oder einem Kunststoff. So kann eine weitere elektrochemische Bearbeitung des Bauteils 12 im Bereich des zweiten Teils der Elektrode 20 vermieden werden. Die Elektrode 20 kann wenigstens teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein, wodurch komplexe äußere und innere Gestaltungen beispielsweise der Reinigungsöffnungen 26 oder der Strömungskanäle 28 für die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit herstellbar sind. Ferner weist die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 30 auf, welche insbesondere ein Einstellen des Drucks bzw. des Volumenstroms der Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung 20 ermöglicht.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils 12. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Elektrode 20 mit einer Arbeitsfläche 21 auf. Die Arbeitsfläche 21 weist eine äußere Kontur 22 auf, die unter Ausbildung eines Spalts 14 komplementär zu der herzustellenden bzw. dann bearbeiteten Oberfläche 16 des Bauteils 12 geformt ist. An die äußere Kontur 22 der Arbeitsfläche 21 der Elektrode 20 schließt eine Konturfläche 24 an, in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung 26 angeordnet ist. In Fig. 2 sind beispielsweise zwei Reihen und damit eine Mehrzahl von I I -
Reinigungsöffnungen 26 dargestellt. Die Zahl und Anordnung der Reinigungsöffnungen 26 hängt insbesondere von den Bearbeitungsparametem und dem gewünschten Reinigungsergebnis ab. Auch in Fig. 2 ist die Bewegungsrichtung 25 der Elektrode 20 durch einen Pfeil dargestellt sowie mittels zweier im Spalt I4 angeordneter Pfeile die Strömungsrichtung des zum elektrochemischen Bearbeiten des Bauteils 12 erforderlichen Elektrolyten.
Die durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung 26 geführte Reinigungsflüssigkeit ist üblicherweise druckbeaufschlagt und/ oder die wenigstens eine Reinigungsöffnung 26 ist so ausgeführt, dass die Reinigungsflüssigkeit beim Durchströmen der Reinigungsöffnung 26 beschleunigt wird. Damit bildet sich beim Durchströmen der Reinigungsöffnung 26 ein auf die bearbeitete Oberfläche 16 gerichteter Reinigungsflüssigkeitsstrahl 27 aus, mittels welchem Anhaftungen wie insbesondere Prozessrückstände von der bearbeiteten Oberfläche 16 lösbar sind. Zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit zu der wenigstens einen Reinigungsöffnung 26 ist in der Elektrode wenigstens ein Strömungskanal (in Fig. I nicht dargestellt) angeordnet, durch welchen die Reinigungsflüssigkeit zu der jeweiligen Reinigungsöffnung 26 führbar ist.
Die beispielhafte in Fig. 2 dargestellte Elektrode 20 ist zweiteilig aufgebaut. Dabei ist an einem ersten Teil I die Arbeitsfläche 21 angeordnet. Die an die äußere Kontur 22 der Arbeitsfläche 21 anschließende Konturfläche 24 ist bei der gezeigten beispielhaften Elektrode 20 abschnittsweise am ersten Teil 1 und am zweiten Teil 2 der Elektrode 20 angeordnet, wobei die Reinigungsöffnungen 26 bei der beispielhaften Ausführung nur im Bereich des am zweiten Teil 2 der Elektrode 20 angeordneten Abschnitts der Konturfläche 24 angeordnet sind. Die Elektrode 20 kann dabei wenigstens teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein, wodurch das Herstellen komplexer Elektrodengeometrien und/ oder bestimmter Gestaltungen von düsenartigen Reinigungsöffnungen 26 vereinfacht wird.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils 12 mit wenigstens einer Elektrode 20. Die Elektrode 20 weist dabei wenigstens eine Arbeitsfläche 21 mit einer äußeren Kontur 22 auf, die unter Ausbildung eines Spalts 14 komplementär zu der herzustellenden Oberfläche 16 des Bauteils 12 geformt ist. Ferner weist die Elektrode 20 wenigstens eine an diese anschließenden Konturfläche 24 auf, in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung 26 angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf: In einem ersten Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen des Bauteils 12. Im zweiten Schritt b) wird während dem elektrochemischen Bearbeiten des Bauteils 12 eine Spannung zwischen dem Bauteil 12 und der wenigstens einen Elektrode 20 angelegt. Daraufhin wird im dritten Schritt c) die Elektrode 20 gegenüber dem Bauteil 12 bewegt und dabei insbesondere die vorgesehene Bearbeitung und/ oder die Reinigung der hergestellten Oberfläche durchgeführt. Im Schritt d) wird dabei eine unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung 26 geführt, um mit dem sich hierbei ausbildenden Reinigungsflüssigkeitsstrahl 27 Anhaftungen, insbesondere nichtleitende Prozessrückstände von der bearbeiteten Oberfläche 16 des Bauteils I2 zu entfernen. In einem optionalen weiteren Schritt e) wird wenigstens ein Parameter der bearbeiteten Oberfläche I6 des Bauteils 12 erfasst, beispielsweise um eine Qualitätskontrolle durchzuführen und/ oder die Bearbeitungsparameter anzupassen.
BEZUGSZEICHENLISTE
[ erster Teil der Elektrode
2 zweiter Teil der Elektrode
10 Vorrichtung
12 Bauteil I4 Spalt
I6 herzustellende bzw. bearbeitete Oberfläche des Bauteils
20 Elektrode
21 Arbeitsfläche
22 Kontur 24 Konturfläche
25 Bewegungsrichtung der Elektrode
26 Reinigungsöffnung
27 Reinigungsflüssigkeitsstrahl
28 Strömungskanal 30 Steuereinrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils mit wenigstens einer Elektrode (20), welche wenigstens eine Arbeitsfläche (21) mit einer äußeren Kontur (22) aufweist, die unter Ausbildung eines Spalts (14) komplementär zu der herzustellenden Oberfläche (16) des Bauteils (12) geformt ist, und mit wenigstens einer daran anschließenden Konturfläche (24), in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung (26) angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Bereitstellen des Bauteils ( 12);
Anlegen einer Spannung zwischen dem Bauteil ( 12) und der wenigstens einen Elektrode (20) während der elektrochemischen Bearbeitung des Bauteils; Bewegen der Elektrode (20) gegenüber dem Bauteil ( 12); und Führen einer unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung (26) zum Entfernen von Anhaftungen, insbesondere nichtleitenden Prozessrückständen von der bearbeiteten Oberfläche (16) des Bauteils (12).
2. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach Anspruch I, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
Erfassen wenigstens eines Parameters der bearbeiteten Oberfläche (16) des Bauteils (12).
3. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und/ oder der Volumenstrom der die wenigstens eine Reinigungsöffnung (26) durchströmenden Reinigungsflüssigkeit einstellbar ist.
4. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit beim Durchströmen der Reinigungsöffhung (26) beschleunigt wird.
5. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils insbesondere mit dem
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer Elektrode (20), welche wenigstens eine Arbeitsfläche (21) mit einer äußeren Kontur (22) aufweist, die unter Ausbildung eines Spalts (14) komplementär zu der herzustellenden Oberfläche (16) des Bauteils (12) geformt ist, gekennzeichnet durch eine an die äußere Kontur (22) der Arbeitsfläche (21) anschließende Konturfläche (24), in welcher wenigstens eine von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbare Reinigungsöffnung (26) angeordnet ist.
6. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturfläche (24) eine Mehrzahl von Reinigungsöffnungen (26) aufweist, welche von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmbar sind.
7. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Reinigungsöffhung (26) so ausgebildet ist, dass eine diese durchströmende
Reinigungsflüssigkeit beschleunigt wird.
8. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (20) wenigstens einen Strömungskanal (28) aufweist, durch welchen die Reinigungsflüssigkeit zu der wenigstens einen Reinigungsöffnung (26) führbar ist.
9. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit ein Elektrolyt oder eine andere geeignete Flüssigkeit ist.
10. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit über einen gesonderten Versorgungskreis erfolgt.
11. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (20) wenigstens zweiteilig aufgebaut ist, wobei an wenigstens einem ersten Teil (I) die Arbeitsfläche (21) angeordnet ist und an wenigstens einem zweiten Teil (2) wenigstens ein Abschnitt der Konturfläche (24) angeordnet ist.
12. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Teil (2) aus einem insbesondere elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist.
13. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (20) wenigstens teilweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist.
14. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten eines Bauteils nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (30), welche insbesondere ein Einstellen des Drucks bzw. des Volumenstroms der Reinigungsflüssigkeit durch die wenigstens eine Reinigungsöffnung (26) ermöglicht.
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