WO2022228614A1 - Verfahren zum überprüfen eines werkzeugs - Google Patents

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WO2022228614A1
WO2022228614A1 PCT/DE2022/100302 DE2022100302W WO2022228614A1 WO 2022228614 A1 WO2022228614 A1 WO 2022228614A1 DE 2022100302 W DE2022100302 W DE 2022100302W WO 2022228614 A1 WO2022228614 A1 WO 2022228614A1
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WO
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tool
channel
workpiece
flow
test fluid
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/100302
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kilian Bayer
Roland Huttner
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of WO2022228614A1 publication Critical patent/WO2022228614A1/de

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Classifications

    • 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
    • B23H11/00—Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking a tool provided for machining a workpiece.
  • the tool can be provided in particular for electrochemical removal, ie it can be, for example, an ECM cathode (Electro Chemical Machining, ECM).
  • ECM cathode Electro Chemical Machining
  • the present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous method for checking a tool provided for machining a workpiece.
  • this is achieved with the method according to claim 1, which is aimed at an internally flushed tool. This is therefore traversed by a channel which opens out in a mouth opening in a surface of the tool. Rinsing can take place through this channel during the actual machining of the workpiece, ie fresh electrolyte liquid can be supplied or used liquid can be discharged, for example in the case of the ECM cathode.
  • the channel is subjected to a test fluid, for example a liquid or a gas, for example air, during the machining of the workpiece.
  • a test fluid for example a liquid or a gas, for example air
  • the tool can be adapted to the geometry of the component to be produced, so the surface can have a curved profile, for example.
  • the channel can extend curved through the tool, ie z. B. do not take a straight Vek tor, but follow curved splines. This can, for example, complicate a (purely) optical review, e.g. due to shadowing, etc. With the present flow measurement, however, more complex channels or
  • Channel structures to be reviewable can also be automated comparatively well, which is why it can also be of interest independently of the channel structure (straight or curved). So let z. B. shorten interruptions for the check and can thus increase the tool utilization (of particular interest in large or mass production).
  • the verification process can, for example, due to the good reproducibility and objectification, e.g. B. can also be integrated into quality assurance or quality management.
  • a and “an” are used as indefinite articles and thus always as “at least one” or to read “at least one”.
  • the tool for example, there is not necessarily just one channel provided, instead, depending on the application, etc., it can also be traversed by several channels (which are used for flushing when machining the workpiece). Branches or branches are also possible, so the channel can, for example, also open into several orifices in the surface. Irrespective of these details, the “surface” of the tool can be that surface which interacts with the workpiece during material-removing machining.
  • the tool is preferably an internally flushed ECM cathode.
  • electrochemical removal for example, the electrolyte flow and composition between the cathode and the workpiece can have a significant influence on the removal behavior, which is why checking the channel is of particular importance. This can apply in particular if the processed materials are comparatively expensive, as is often the case in engine construction. In view of the accuracy required, not only can relatively small deviations lead to rejects, but this would also be correspondingly expensive.
  • the flow through the channel is measured via a flow rate at which the fluid flows through the channel.
  • a flow rate at which the fluid flows through the channel This can in detail z. B. can be measured as volume or mass flow, it is also possible to record both variables. Flow rate measurement is easy to implement, which can be an advantage in terms of automation.
  • a first measuring insert is placed on or in the mouth opening and a second measuring insert is placed in a further opening of the channel, which is opposite the mouth opening.
  • the channel can be operated via the further opening during the machining of the workpiece, i.e. fresh electrolyte can be supplied, for example.
  • both openings are each equipped with a measuring insert.
  • the test fluid can then be applied to the channel via one of the measuring inserts
  • Another measuring insert is preferably connected to a flow sensor, e.g. B. a Coriolis sensor.
  • the application of the test fluid is preferably carried out with a defined pressure, ie z. B. via a pump, which can also be permitted with a sensor.
  • the quality of the sewer can be checked by comparing the inlet and outlet pressure.
  • An arrangement can preferably be such that the test fluid is applied via the second measuring insert and the flow sensor is connected via the first measuring insert, ie to the orifice.
  • the flow measurement of the channel can include a recording of a spray pattern that can be created with the test fluid emerging from the orifice under pressure.
  • a recording of a spray pattern that can be created with the test fluid emerging from the orifice under pressure.
  • the flow rate and the spray pattern can, for example, be recorded sequentially, i.e. the flow rate measurement can be carried out with the first measuring insert on or in the orifice and the spray pattern can be recorded before or after that without the first measuring insert.
  • the spray pattern can be created on any substrate to which the test fluid can be applied.
  • a digitized evaluation is then also possible, i.e., for example, a digital photo of the spray pattern can be evaluated automatically.
  • a further measured variable is recorded, preferably an electrical measured variable.
  • This can be determined, for example, by means of a current test on the tool; for example, an electrical resistance of the tool and/or a voltage drop on the tool can be determined.
  • the electrical measured variable can be compared with a reference value and e.g. B. in the case of the ECM cathode allow a conclusion on their behavior during workpiece processing.
  • the tool has a temperature sensor system with which it can be monitored while the workpiece is being machined.
  • the temperature sensor system is then preferably also checked during the method, for example by specifying a defined temperature for the tool or the temperature sensor and reading this out.
  • the present test method can preferably be used to the effect that several tools are tested accordingly, in particular tools that are identical in construction.
  • a flow measurement is then carried out at the channel for a respective tool, with a comparison of the results being able to reveal, for example, deviations or correlations.
  • the flow through the channel with the test fluid measured on one tool is used as a reference for the other tools, which are preferably identical in construction. If the measurement result for one of the other tools is then, for example, outside of an interval defined around the reference value, this indicates a deviation.
  • the tool can then z. B. again separately revised or taken out of production, it can be prevented at least a scattering in the actual workpiece processing.
  • the invention also relates to a method for producing a component from a workpiece, the workpiece being machined with an internally flushed tool.
  • the tool is traversed by a channel for internal flushing during workpiece machining, and the tool is checked before or after machining the workpiece in a manner disclosed herein (flow measurement with the test fluid, see above in detail).
  • the tool can also be used to produce several components one after the other, i.e. workpieces can be processed sequentially. The check can then be carried out between two workpieces or also at intervals, ie after the processing of several workpieces.
  • the tool is an ECM
  • Cathode and the workpiece is machined in the manufacture of the component with this material aabtrag.
  • the tool is negatively charged as a cathode, for example with an external voltage source, and the workpiece is positively charged as an anode.
  • a machining surface of the tool gives the workpiece the desired shape, between the machining surface and the workpiece a defined working gap is set.
  • the electrolyte liquid takes over the charge transport, the resulting electron flow releases metal ions from the anode, i.e. from the workpiece.
  • the outlet opening of the channel is preferably in the machining surface of the tool; fresh electrolyte liquid is particularly preferably fed to the working gap above it during machining.
  • the workpiece is machined simultaneously with several internally flushed tools, for example simultaneously with several internally flushed ECM cathodes to remove material.
  • These tools or their channels are checked before and/or after the actual machining of the workpiece in a method disclosed here, with which, for example, relative deviations can be reduced or avoided.
  • the flow measurement on the individual tools enables them to be used simultaneously during processing, which increases throughput.
  • the component produced is a running disk for an axial flow machine.
  • This rotor disk can be provided at different circulation positions each with a blade root receptacle, the z. B. is introduced as an axially extending profile groove (circumferentially and axially relative to the axis of rotation of the running disc).
  • a blade root can be inserted into the profile groove, which is then held radially in a form-fitting manner in the profile groove.
  • the advantages described can come into play in particular because the profile grooves require a high level of precision and at the same time a certain throughput is desired.
  • the invention also relates to a device for checking an internally flushed tool.
  • This has a receptacle for receiving the tool, which can, for example, be inserted into the receptacle by a qualified test person.
  • the connection of the measuring inserts can generally still be done manually, but it is preferably part of an automated test process (minimization of the manual part). Adjusting and sealing the measuring inserts can be done e.g. B. due to a defined orientation of the tool (e.g. repeat exactly from test to test) can be processed by automation components, e.g. pneumatic, hydraulic and/or electric automation components.
  • Also part of the device is a test unit, which then applies the test fluid to the channel of the tool.
  • the device comprises a measuring unit, with which the flow of the test fluid through the channel is measured, for example with a flow sensor (see above for further details).
  • the testing and measuring unit can be operated via a common control unit, the z. B. after initialization by the test specialist, the application and measurement are automated, then z. B. a test or qualification report can be issued.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the machining of a workpiece with a tool, namely an ECM electrode
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a structure for testing the tool according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a section of a component which can be produced with the tool according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows an aircraft engine in a schematic representation, to illustrate the application of the component according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a spray pattern that can be recorded for further testing of the tool.
  • FIG. 1 shows a device 1 for electrochemical removal, which includes a tool 2 and an external voltage source 3 for this purpose.
  • Tool 2 which is an ECM cathode 12 in the present case, is negatively charged, while a workpiece 4 to be machined is positively charged as an anode.
  • an electrolyte liquid 6 mediates the charge transport, the resulting electron current releases metal ions from the workpiece 4.
  • the tool 2 has a channel 7 running through it, which is located in an orifice 8 in a surface 9 of the tool 2 flows.
  • Fresh electrolytic liquid 6.1 can be supplied through the channel 7 during processing, which z. B. stabilizes the removal behavior.
  • FIG. 2 shows a device 20 for checking the tool 2 according to FIG. B. can reduce a scatter.
  • the device 20 has a receptacle 21, which can be set up, for example, as a zero-point clamping system for a repeatable, precise and defined tool receptacle.
  • the device also has a testing unit 22 and a measuring unit 23 .
  • a first measuring insert 31 is placed on the mouth opening 8, and a second measuring insert 32 is placed on an opposite, further opening 28 of the channel 7.
  • the measuring inserts 31, 32 are each applied in a fluidically sealed manner, and in the course of the test, a test fluid 35, for example a liquid or a gas, is supplied to the channel 7 with the test unit 22 via the second measuring insert 32.
  • the first measuring insert 31 is equipped with a flow sensor 41 as part of the measuring unit 23, with which a flow rate Q is measured.
  • the functionality of the channel 7 can thus be checked, even if it has a curved course and is therefore only accessible to a limited extent for optical inspection.
  • a temperature sensor 45 of the tool 2 can also be tested for its function. Testing the tool can generally be of interest with regard to a uniform removal behavior, which is why it can be used in particular in the manufacture of precision components.
  • FIG. 3 illustrates an example of such a component 50 or a section thereof, specifically a running disk 51.
  • this has a plurality of circumferentially distributed profile grooves 52, of which only one is shown in the segment shown.
  • profile grooves 52 can be introduced by removing material as shown in FIG. 1, specifically with tools 2 tested according to FIG. 2 also simultaneously (not necessarily all at the same time, but at least some of the profile grooves 52 of the running disk 51).
  • the fir tree profile shown is just one possibility, to which the subject matter should not be limited.
  • FIG. 4 shows an axial flow machine 60, specifically an aircraft engine 61. This is divided functionally into a compressor 62, a combustion chamber 63 and a turbine 64, with rotors 65 being arranged in both the compressor 62 and the turbine 64 (only a few of them each referenced as an example).
  • a rotor 65 which rotates about an axis of rotation 66 during operation, can be constructed from a rotor disk 51 according to FIG. 3, in each of whose profile grooves 52 a rotor blade or blade root is inserted.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a spray pattern 70 that can optionally be recorded in the device 20 according to FIG. 2 in addition to the flow rate measurement. This can be done before the first measuring insert 31 is attached or after it has been removed, in that the carrier 71 is assigned to the orifice opening 8 and the channel 7 is subjected to a pressure surge with the test fluid 35 .
  • the spray pattern 70 shown can, for example, correspond to a desired state, whereas z. B. a distortion or partial shadowing of the elliptical shape can indicate a deviation.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines zur Bearbeitung eines Werkstücks (4) vorgesehenen Werkzeugs (2), welches Werkzeug (2) zur Innenspülung von einem Kanal (7) durchzogen ist, der in einer Mündungsöffnung (8) in einer Oberfläche (9) des Werkzeugs (2) mündet, bei welchem Überprüfungsverfahren der Kanal (7) des Werkzeugs (2) mit einem Prüffluid (35) beaufschlagt wird, wobei zur Überprüfung eine Durchströmung des Kanals (7) mit dem Prüffluid (35) gemessen wird.

Description

VERFAHREN ZUM ÜBERPRÜFEN EINES WERKZEUGS BESCHREIBUNG Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Werkzeugs, das zur Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen ist.
Stand der Technik Wie nachstehend im Detail erläutert, kann das Werkzeug insbesondere zum elektro chemischen Abtragen vorgesehen sein, kann es sich also bspw. um eine ECM- Kathode handeln ( Electro Chemical Machining, ECM). Damit lassen sich auch ver gleichsweise harte Werkstoffe materialabtragend bearbeiten, weswegen es in der Herstellung von Bauteilen für axiale Strömungsmaschinen, insbesondere Flugtrieb- werke Anwendung finden kann. Vor diesem Hintergrund können sich besondere An forderungen an die Genauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit der Werkstückbearbeitung ergeben.
Dies soll das bevorzugte Anwendungsumfeld illustrieren, den vorliegenden Gegen stand aber zunächst nicht in seiner Allgemeinheit beschränken.
Darstellung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Überprüfen eines zur Werkstückbearbeitung vorgesehe nen Werkzeugs anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, das sich auf ein innengespültes Werkzeug richtet. Dieses ist also von einem Kanal durchzogen, der in einer Mündungsöffnung in einer Oberfläche des Werkzeugs mündet. Durch diesen Kanal kann bei der eigentlichen Werkstückbearbeitung gespült werden, kann also bspw. im Falle der ECM-Kathode frische Elektrolytflüssigkeit zu- oder ver brauchte Flüssigkeit abgeführt werden. Einabhängig von diesen Details der eigentli- chen Werkstückbearbeitung wird bei dem erfmdungsgemäßen Überprüfungsverfah ren der Kanal mit einem Prüffluid beaufschlagt, bspw. einer Flüssigkeit oder auch einem Gas, etwa Luft. Dabei wird zur Überprüfung des Kanals bzw. Werkzeugs die Durchströmung des Kanals mit dem Prüffluid gemessen. Das Werkzeug kann an die Geometrie des herzustellenden Bauteils angepasst sein, die Oberfläche kann also bspw. einen gekrümmten Verlauf haben. Ebenso kann sich der Kanal gekrümmt durch das Werkzeug erstrecken, also z. B. keinen geraden Vek tor einnehmen, sondern gekrümmten Splines folgen. Dies kann bspw. eine (rein) op tische Überprüfung erschweren, z. B. aufgrund von Abschattungen etc. Mit der vor- liegenden Durchströmungsmessung können hingegen auch komplexere Kanäle bzw.
Kanal Strukturen einer Überprüfung zugänglich sein. Je nach Umsetzung im Einzel nen kann die Durchströmungsmessung auch vergleichsweise gut automatisiert wer den, weswegen sie auch unabhängig von der Kanalstruktur (gerade oder gekrümmt) von Interesse sein kann. Damit lassen z. B. Unterbrechungen für die Überprüfung verkürzen und kann damit die Werkzeugauslastung erhöht werden (speziell in einer Groß- bzw. Massenherstellung von Interesse). Zugleich kann sich das Überprüfungs verfahren bspw. aufgrund der guten Reproduzierbarkeit und Objektivierung z. B. auch in eine Qualitätssicherung bzw. ein Qualitätsmanagement integrieren lassen.
Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der ge- samten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Ein zelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung stets sowohl auf Verfahrens- als auch auf ent sprechende Verwendungs- bzw. Vorrichtungsaspekte zu lesen. Sie richtet sich zum einen auf das Überprüfungsverfahren, zum anderen aber implizit immer auch auf ein Herstellungsverfahren, im Zuge dessen das Werkzeug entsprechend geprüft wird.
Wird eine Vorrichtung beschrieben, die sich für eine besondere Verfahrensführung eignet, ist dies zugleich als Offenbarung eines entsprechend durchgeführten Verfah rens zu lesen, und umgekehrt.
„Ein“ und „eine“ sind im Rahmen dieser Offenbarung ohne ausdrücklich gegenteili- ge Angabe als unbestimmte Artikel und damit immer auch als „mindestens ein“ bzw. „mindestens eine“ zu lesen. In dem Werkzeug ist also bspw. nicht zwingend nur ge nau ein Kanal vorgesehen, stattdessen kann es je nach Anwendung etc. auch von mehreren Kanälen durchzogen sein (die bei der Werkstückbearbeitung einer Spülung dienen). Ebenso sind Verästelungen bzw. Abzweige möglich, kann der Kanal also bspw. auch in mehreren Mündungsöffnungen in der Oberfläche münden. Unabhän gig von diesen Details kann die „Oberfläche“ des Werkzeugs insbesondere jene Oberfläche davon sein, die bei der materialabtragenden Bearbeitung des Werkstücks mit diesem wechselwirkt.
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Werkzeug bevorzugt um eine innenge- spülte ECM-Kathode. Beim elektrochemischen Abtragen kann bspw. die Elektrolyt strömung und -Zusammensetzung zwischen Kathode und Werkstück einen deutlichen Einfluss auf das Abtragverhalten haben, weswegen umgekehrt der Überprüfung des Kanals besondere Bedeutung zukommt. Dies kann im Besonderen gelten, wenn die bearbeiteten Werkstoffe, wie oftmals im Triebwerksbau, vergleichsweise hochpreisig sind. In Anbetracht der erforderlichen Genauigkeit können damit nicht nur relativ kleine Abweichungen zu Ausschuss führen, sondern wäre dieser auch entsprechend teuer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Durchströmung des Kanals über eine Durchflussrate gemessen, mit der das Fluid den Kanal durchströmt. Diese kann im Einzelnen z. B. als Volumen- oder Massendurchfluss gemessen werden, auch eine Erfassung beider Größen ist möglich. Die Durchflussratenmessung lässt sich gut implementieren, was mit Blick auf die Automatisierung von Vorteil sein kann.
In bevorzugter Ausgestaltung wird an oder in die Mündungsöffnung ein erster Mes- seinsatz gesetzt und wird in eine weitere Öffnung des Kanals, die der Mündungsöff nung entgegengesetzt liegt, ein zweiter Messeinsatz gesetzt. Über die weitere Öff nung kann der Kanal bei der Werkstückbearbeitung betrieben werden, kann also bspw. frisches Elektrolyt zugeführt werden. Im Zuge des Überprüfungsverfahrens werden beide Öffnungen jeweils mit einem Messeinsatz ausgestattet. Über einen der Messeinsätze kann der Kanal dann mit dem Prüffluid beaufschlagt werden, über den anderen Messeinsatz ist bevorzugt ein Durchflusssensor angeschlossen, z. B. ein Co- riolis-Sensor. Die Beaufschlagung mit dem Prüffluid erfolgt bevorzugt mit einem definierten Druck, also z. B. über eine Pumpe, die ebenfalls mit einer Sensorik aus gestattet sein kann. Durch einen Vergleich von Eintritts- und Austrittsdruck kann der Kanal auf seine Qualität geprüft werden. Bevorzugt kann eine Anordnung derart sein, dass die Beaufschlagung mit dem Prüffluid über den zweiten Messeinsatz er folgt und der Durchflusssensor über den ersten Messeinsatz, also an die Mündungs öffnung angebunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Durchströmungsmessung des Kanals eine Aufnahme eines Spritzbilds umfassen, das mit dem unter Druck aus der Mündungsöffnung austretenden Prüffluid erstellt werden kann. Dies kann bspw. auch Rückschlüsse auf die Kontur der Mündungsöffnung erlauben und z. B. kombiniert mit der Durchflussratenmessung den Datenraum erweitern. Im Zuge einer Messse quenz können die Durchflussrate und das Spritzbild bspw. sequenziell aufgenommen werden, kann also die Durchflussratenmessung mit dem ersten Messeinsatz an oder in der Mündungsöffnung vorgenommen und kann davor oder danach das Spritzbild ohne ersten Messeinsatz aufgenommen werden. Im Allgemeinen kann das Spritzbild auf jedem Träger erzeugt werden, auf den sich das Prüffluid aufbringen lässt. Im Weiteren ist dann bspw. auch eine digitalisierte Auswertung möglich, kann also bspw. ein Digitalfoto des Spritzbilds automatisiert ausgewertet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zu der Durchströmung des Kanals eine weitere Messgröße erfasst, vorzugsweise eine elektrische Messgrö ße. Diese kann bspw. mittels einer Stromprüfung am Werkzeug ermittelt werden, es kann bspw. ein elektrischer Widerstand des Werkzeugs und/oder ein Spannungsab- fall am Werkzeug bestimmt werden. Die elektrische Messgröße kann mit einem Re ferenzwert ab geglichen werden und z. B. im Falle der ECM-Kathode einen Rück schluss auf deren Verhalten bei der Werkstückbearbeitung erlauben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die wiederum insbesondere die ECM- Kathode betrifft, weist das Werkzeug eine Temperatursensorik auf, mit der es wäh- rend der Werkstückbearbeitung überwacht werden kann. Im Zuge des Überprüfungs- Verfahrens wird dann bevorzugt auch die Temperatursensorik geprüft, bspw. indem dem Werkzeug bzw. dem Temperatursensor eine definierte Temperatur vorgegeben und dieser ausgelesen wird.
Generell kann das vorliegende Prüfverfahren bevorzugt dahingehend Anwendung finden, dass mehrere Werkzeuge entsprechend geprüft werden, insbesondere bau gleiche Werkzeuge. Für ein jeweiliges Werkzeug wird dann jeweils eine Durchströ mungsmessung an dessen Kanal vorgenommen, wobei ein Vergleich der Ergebnisse bspw. Abweichungen oder Korrelationen erkennen lassen kann. In bevorzugter Aus gestaltung wird die an einem Werkzeug gemessene Durchströmung des Kanals mit dem Prüffluid als Referenz für die anderen, bevorzugt baugleichen Werkzeuge ge nutzt. Liegt das Messergebnis bei einem der anderen Werkzeuge dann bspw. außer halb eines um den Referenzwert definierten Intervalls, zeigt dies eine Abweichung an. Das Werkzeug kann dann z. B. nochmals gesondert revidiert oder aus der Ferti gung genommen werden, es kann damit jedenfalls einer Streuung in der eigentlichen Werkstückbearbeitung vorgebeugt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem Werkstück, wobei das Werkstück mit einem innengespülten Werkzeug bearbeitet wird. Für die Innenspülung bei der Werkstückbearbeitung ist das Werkzeug von ei nem Kanal durchzogen, und das Werkzeug wird vor oder nach der Bearbeitung des Werkstücks in einer vorliegend offenbarten Weise überprüft (Durchströmungsmes sung mit dem Prüffluid, siehe vorstehend im Detail). Mit dem Werkzeug können auch mehrere Bauteile nacheinander hergestellt, also sequenziell Werkstücke bear beitet werden. Die Überprüfung kann dann jeweils zwischen zwei Werkstücken oder auch in Intervallen, also jeweils nach der Bearbeitung mehrerer Werkstücke erfolgen. In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Werkzeug um eine ECM-
Kathode und wird das Werkstück bei der Herstellung des Bauteils mit dieser materi alabtragend bearbeitet. Dabei wird das Werkzeug bspw. mit einer externen Span nungsquelle als Kathode negativ geladen und wird das Werkstück als Anode positiv geladen. Eine Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs gibt dem Werkstück die ge- wünschte Form vor, zwischen der Bearbeitungsoberfläche und dem Werkstück wird ein definierter Arbeitsspalt eingestellt. In diesem übernimmt die Elektrolytflüssigkeit den Ladungstransport, der resultierende Elektronenstrom löst Metallionen aus der Anode, also aus dem Werkstück. Die Mündungsöffnung des Kanals liegt bevorzugt in der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs, besonders bevorzugt wird dem Ar- beitsspalt darüber während der Bearbeitung frische Elektrolytflüssigkeit zugeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Werkstück simultan mit meh reren jeweils innengespülten Werkzeugen bearbeitet, bspw. simultan mit mehreren innengespülten ECM-Kathoden materialabtragend. Diese Werkzeuge bzw. ihre Ka näle werden dabei vor und/oder nach der eigentlichen Werkstückbearbeitung in ei- nem vorliegend offenbarten Verfahren geprüft, womit sich bspw. Relativabweichun gen verringern bzw. vermeiden lassen. In anderen Worten ermöglicht die Durch strömungsmessung an den einzelnen Werkzeugen deren simultane Nutzung bei der Bearbeitung, was den Durchsatz erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das hergestellte Bauteil eine Lauf- scheibe für eine axiale Strömungsmaschine. Diese Laufscheibe kann an unterschied lichen Umlaufpositionen jeweils mit einer Schaufelfußaufnahme versehen sein, die z. B. als sich axial erstreckende Profilnut eingebracht ist (umlaufend und axial bezo gen auf die Drehachse der Laufscheibe). In die Profilnut kann ein Schaufelfuß einge setzt werden, der dann in der Profilnut radial formschlüssig gehalten ist. Bei der Laufscheibe können die geschilderten Vorteile im Besonderen zum Tragen kommen, weil die Profilnuten eine hohe Präzision erfordern und zugleich ein gewisser Durch satz gewünscht ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Überprüfen eines innengespülten Werkzeugs. Diese weist eine Aufnahme zum Aufnehmen des Werkzeugs auf, dieses kann bspw. von einer Prüffachkraft in die Aufnahme eingelegt werden. Das An schließen der Messeinsätze (siehe vorne) kann im Allgemeinen noch händisch erfol gen, bevorzugt ist es jedoch Teil eines automatisierten Prüfablaufs (Minimierung des manuellen Anteils). Das Anstellen und Abdichten der Messeinsätze kann z. B. auf grund einer definierten Ausrichtung des Werkzeugs (z. B. wiederhol genau von Prü- fung zu Prüfung) durch Automatisierungskomponenten abgearbeitet werden, bspw. pneumatische, hydraulische und/oder elektrische Automatisierungskomponenten. Teil der Vorrichtung ist ferner eine Prüfeinheit, welche den Kanal des Werkzeugs dann mit dem Prüffluid beaufschlagt. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Messein heit, mit der die Durchströmung des Kanals mit dem Prüffluid gemessen wird, bspw. mit einem Durchflusssensor (siehe vorstehend bezüglich weiterer Details). Die Prüf- und die Messeinheit können über eine gemeinsame Steuereinheit betrieben werden, die z. B. nach einer Initialisierung durch die Prüffachkraft automatisiert die Beauf schlagung und Messung vomimmt, anschließend kann z. B. ein Prüf- bzw. Qualifi zierungsreport ausgegeben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt Figur 1 in schematischer Darstellung die Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug, nämlich einer ECM-Elektrode; Figur 2 in schematischer Darstellung einen Aufbau zur Prüfung des Werkzeugs gemäß Figur 1; Figur 3 einen Ausschnitt eines Bauteils, das mit dem Werkzeug gemäß Figur 1 hergestellt werden kann;
Figur 4 in schematischer Darstellung ein Flugtriebwerk, zur Illustration der Anwendung des Bauteils gemäß Figur 3; Figur 5 in schematischer Darstellung ein Spritzbild, das zur weiteren Prüfung des Werkzeugs aufgenommen werden kann.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum elektrochemischen Abtragen, die dazu ein Werkzeug 2 und eine externe Spannungsquelle 3 umfasst. Mit letzterer wird das Werkzeug 2, bei dem es sich vorliegend um eine ECM-Kathode 12 handelt, negativ geladen, ein zu bearbeitendes Werkstück 4 hingegen als Anode positiv. In einem Arbeitsspalt 5 zwischen Werkzeug 2 und Werkstück 4 vermittelt eine Elektrolytflüs sigkeit 6 den Ladungstransport, der entstehende Elektronenstrom löst Metallionen aus dem Werkstück 4. Das Werkzeug 2 ist von einem Kanal 7 durchzogen, der in einer Mündungsöffnung 8 in einer Oberfläche 9 des Werkzeugs 2 mündet. Durch den Kanal 7 kann während der Bearbeitung frische Elektrolytflüssigkeit 6.1 zugeführt werden, was z. B. das Abtragverhalten stabilisiert.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 20 zum Überprüfen des Werkzeugs 2 gemäß Figur 1. Diese Überprüfung kann bspw. vor der Bearbeitung eines jeweiligen Werkstücks 4 erfolgen, was z. B. eine Streuung verringern kann. Die Vorrichtung 20 weist eine Aufnahme 21 auf, die bspw. als Nullpunktspannsystem für eine wiederhol genaue und definierte Werkzeugaufnahme eingerichtet sein kann. Ferner weist die Vorrich tung eine Prüfeinheit 22 sowie eine Messeinheit 23 auf. An die Mündungsöffnung 8 ist ein erster Messeeinsatz 31 gesetzt, an eine entgegengesetzte, weitere Öffnung 28 des Kanals 7 ein zweiter Messeinsatz 32.
Die Messeinsätze 31, 32 sind jeweils fluidisch abgedichtet angesetzt, und im Zuge der Prüfung wird mit der Prüfeinheit 22 über den zweiten Messeinsatz 32 dem Kanal 7 ein Prüffluid 35 zugeführt, bspw. eine Flüssigkeit oder auch ein Gas. Der erste Messeinsatz 31 ist mit einem Durchflusssensor 41 als Teil der Messeinheit 23 ausge stattet, mit diesem wird eine Durchflussrate Q gemessen. Damit kann die Funktiona lität des Kanals 7 überprüft werden, auch wenn dieser einen gekrümmten Verlauf hat und damit einer optischen Inspektion begrenzt zugänglich ist. Im Zuge der Überprü fung kann ferner ein Temperatursensor 45 des Werkzeugs 2 auf seine Funktion ge- testet werden. Das Prüfen des Werkzeugs kann generell hinsichtlich eines einheitli chen Abtragverhaltens von Interesse sein, weswegen es insbesondere bei der Herstel lung von Präzisionsbauteilen Anwendung finden kann.
Figur 3 illustriert exemplarisch ein solches Bauteil 50 bzw. einen Ausschnitt davon, konkret eine Laufscheibe 51. Diese weist in diesem Beispiel umlaufend verteilt meh- rere Profilnuten 52 auf, von denen in dem gezeigten Segment nur eine dargestellt ist. Diese Profilnuten 52 lassen sich wie in Figur 1 dargestellt materialabtragend einbrin- gen, und zwar mit gemäß Figur 2 geprüften Werkzeugen 2 auch simultan (nicht zwingend sämtliche gleichzeitig, aber zumindest einige der Profilnuten 52 der Lauf scheibe 51). Das dargestellte Tannenbaumprofil ist dabei nur eine Möglichkeit, auf die der Gegenstand nicht beschränkt sein soll.
Figur 4 zeigt eine axiale Strömungsmaschine 60, konkret ein Flugtriebwerk 61. Die ses gliedert sich funktional in Verdichter 62, Brennkammer 63 und Turbine 64, wo bei sowohl in dem Verdichter 62 als auch in der Turbine 64 Rotoren 65 angeordnet sind (jeweils nur einige davon exemplarisch referenziert). Ein solcher Rotor 65, der im Betrieb um eine Drehachse 66 rotiert, kann aus einer Laufscheibe 51 gemäß Figur 3 aufgebaut werden, in deren Profilnuten 52 jeweils eine Laufschaufel bzw. deren Schaufelfuß eingesetzt wird.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung ein Spritzbild 70, das in der Vorrichtung 20 gemäß Figur 2 optional in Ergänzung zu der Durchflussratenmessung aufgenom- men werden kann. Dies kann vor dem Ansetzen bzw. nach dem Entfernen des ersten Messeinsatzes 31 erfolgen, indem der Mündungsöffnung 8 der Träger 71 zugeordnet und der Kanal 7 in einem Druckstoß mit dem Prüffluid 35 beaufschlagt wird. Das dargestellte Spritzbild 70 kann bspw. einem Sollzustand entsprechend, wohingegen z. B. eine Verzerrung oder teilweise Verschattung der elliptischen Form eine Abwei- chung anzeigen kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
Vorrichtung 1
Werkzeug 2 externe Spannungsquelle 3 Werkstück 4
Arbeitsspalt 5
Elektrolytflüssigkeit 6 frische Elektrolytflüssigkeit 6.1
Kanal 7 Mündungsöffnung 8
Oberfläche 9
ECM-Kathode 12
Vorrichtung 20
Aufnahme 21 Prüfeinheit 22
Messeinheit 23
Öffnung 28 erster Messeeinsatz 31 zweiter Messeinsatz 32 Prüffluid 35
Durchflusssensor 41
Bauteil 50
Laufscheibe 51
Profilnuten 52 axiale Strömungsmaschine 60
Flugtriebwerk 61
Verdichter 62
Brennkammer 63
Turbine 64 Rotoren 65
Drehachse 66 Spritzbild 70
Träger 71
Durchflussrate Q

Claims

ANSPRÜCHE
1 Verfahren zum Überprüfen eines zur Bearbeitung eines Werkstücks (4) vor gesehenen Werkzeugs (2), welches Werkzeug (2) zur Innenspülung von einem Kanal (7) durchzogen ist, der in einer Mündungsöffnung (8) in einer Oberfläche (9) des Werkzeugs (2) mündet, bei welchem Überprüfungsverfahren der Kanal (7) des Werkzeugs (2) mit ei nem Prüffluid (35) beaufschlagt wird, wobei zur Überprüfung eine Durchströmung des Kanals (7) mit dem Prüffluid (35) gemessen wird.
2 Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Durchströmung des Kanals (7) über eine Durchflussrate Q des Prüffluids (35) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem für die Messung an oder in die Mündungsöffnung (8) fluidisch abgedichtet ein erster Messeinsatz (31) gesetzt wird, und an oder in eine weitere Öffnung (28) des Kanals (7), die der Mün dungsöffnung (8) entgegengesetzt liegt, fluidisch abgedichtet ein zweiter Messeinsatz (32) gesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem über einen der Messeinsätze (31, 32) der Kanal (7) des Werkzeugs (2) mit dem Prüffluid (35) beaufschlagt wird und über den anderen der Messeinsätze (31, 32) ein Durchflusssensor (41) angeschlossen ist, mit dem die Durchflussrate Q gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Durch strömungsmessung des Kanals (7) eine Aufnahme eines Spritzbilds (70) des aus der Mündungsöffnung (8) austretenden Prüffluids (35) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem zusätzlich zu der Durchströmungsmessung des Kanals (7) eine elektrische Messgröße erfasst wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Werk zeug (2) einen Temperatursensor (45) aufweist, wobei zusätzlich zu der Durchströmungsmessung des Kanals (7) eine Funktionalität des Temperatur sensors (45) geprüft wird.
8. Verfahren zum Überprüfen einer Mehrzahl Werkzeuge (2), die jeweils zur Innenspülung von einem Kanal (7) durchzogen sind, der in ei ner Mündungsöffnung (8) in einer Oberfläche (9) des jeweiligen Werkzeugs (2) mündet, wobei die Werkzeuge (2) jeweils in einem Verfahren nach einem der vorste- henden Ansprüche überprüft werden, und wobei die an einem der Werkzeuge (2) gemessene Durchströmung des Kanals (7) mit dem Prüffluid (35) als Referenz bei der Überprüfung der ande ren Werkzeuge (2) genutzt wird.
9. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (50) aus einem Werkstück (4), bei welchen das Werkstück (4) mit einem Werkzeug (2) bearbeitet wird, wel ches zur Innenspülung von einem Kanal (7) durchzogen ist, der in einer Mün dungsöffnung (8) in einer Oberfläche (9) des Werkzeugs (2) mündet, wobei während der Bearbeitung des Werkstücks (4) durch den Kanal (7) des Werkzeugs (2) gespült wird, und wobei das Werkzeug (2) vor und/oder nach der Bearbeitung des Werk stücks (4) in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche über prüft wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Werkzeug (2) eine ECM-
Kathode (12) ist, mit der das Werkstück (4) in einer Elektrolytflüssigkeit (6) materialabtragend bearbeitet wird, wobei während der Bearbeitung des Werk stücks (4) durch den Kanal (7) des Werkzeugs (2) mit der Elektrolytflüssig keit (6) gespült wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem das Werkstück (4) simultan mit einer Mehrzahl Werkzeuge (2) bearbeitet wird, wobei alle Werkzeuge (2) vor und/oder nach der Bearbeitung des Werkstücks (4) jeweils in einem Ver fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 überprüft werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem das Bauteil (50) eine Laufscheibe (51) für eine axiale Strömungsmaschine (60) ist.
13. Vorrichtung (20) zum Überprüfen eines zur Bearbeitung eines Werkstücks (4) vorgesehenen Werkzeugs (2), das zur Innenspülung von einem Kanal (7) durchzogen ist, der in einer Mündungsöffnung (8) in einer Oberfläche (9) des
Werkzeugs (2) mündet, welche Vorrichtung eine Aufnahme (21) zum Aufnehmen des Werkzeugs (2), eine Prüfeinheit (22) zum Beaufschlagen des Kanals (7) mit einem Prüffluid (35), und eine Messeinheit (23) zum Messen der Durchströmung des Kanals (7) mit dem Prüffluid (35) aufweist.
14. Vorrichtung (20) nach Anspruch 13, eingerichtet für ein Verfahren nach ei nem der Ansprüche 1 bis 8.
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