WO2024125681A1 - Vorrichtung und verfahren zum elektrochemischen abtragen - Google Patents

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WO2024125681A1
WO2024125681A1 PCT/DE2022/100959 DE2022100959W WO2024125681A1 WO 2024125681 A1 WO2024125681 A1 WO 2024125681A1 DE 2022100959 W DE2022100959 W DE 2022100959W WO 2024125681 A1 WO2024125681 A1 WO 2024125681A1
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WO
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component
cathode
positioning unit
machining
linear drive
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Application number
PCT/DE2022/100959
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kilian Bayer
Christian Doll
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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
    • 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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B23H7/28—Moving electrode in a plane normal to the feed direction, e.g. orbiting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a device for machining a component by electrochemical removal.
  • the present invention is based on the technical problem of providing an advantageous device for machining a component by electrochemical removal.
  • a component holder in which the component is arranged for processing, and a positioning unit with the processing cathode are initially displaceable relative to one another in an immersion direction.
  • the processing cathode is gradually moved into the component during removal, i.e. the component holder and the processing cathode are moved towards one another.
  • the processing cathode is also with the positioning unit it can also be moved laterally, i.e. at an angle to the immersion direction. This lateral displacement is achieved via a linear drive of the positioning unit, with which the processing cathode can be moved laterally with a translatory movement during component processing.
  • the linear drive can be advantageous in that the lateral offset can be decoupled from other movement components.
  • This can simplify the design of the process-related equipment (e.g. free-form surface design), because no linked path movements need to be taken into account.
  • the decoupling from the immersion movement can also be advantageous in operation, for example if the processing cathode has to be retracted in the event of a fault, which can be simplified if no multi-axis linked path movement needs to be taken into account.
  • the relative offset in the immersion direction and the lateral offset additionally realized via the linear drive can also be easier to implement on the control side.
  • the lateral offset is "angled", so the movement distance realized with the linear drive can generally also be oblique or preferably perpendicular to the immersion direction.
  • the relative displaceability of the component holder and positioning unit in the immersion direction can be realized with a corresponding displacement unit, with which, viewed in a fixed coordinate system, the positioning unit in the immersion direction can be moved to the
  • the positioning unit preferably rests in the fixed coordinate system relative to the immersion direction, so the component holder/component is moved, preferably lowered vertically downwards towards the processing cathode during removal.
  • the processing cathode is preferably polarized as a cathode
  • the component processing itself can be carried out, for example, using a so-called ECM process (Electrochemical Machining, ECM), but in particular also a PEM (Precise Electrochemical Machining) or PECM process (Pulsed Electrochemical Machining).
  • ECM Electrochemical Machining
  • PEM Pulrecise Electrochemical Machining
  • PECM Pulsed Electrochemical Machining
  • One advantage of the linear drive can also be that it can be used to set different oscillation shapes or to superimpose them on the lateral offset, e.g. a trapezoidal or sinusoidal shape as required.
  • the linear drive can also be implemented mechanically or piezoelectrically, for example, but in a preferred embodiment it is provided as a linear motor.
  • This has a stator and a rotor that can be moved along the stator according to the magnetic field principle (is pushed or pulled along the travel path by repeated polarity reversals).
  • the linear motor also known as a "linear direct drive”
  • the linear motor can be easily integrated due to its compact design, for example, and it can also be used to implement force detection relatively sensitively, which can reduce the risk of collisions.
  • energy consumption can be reduced, and in the event of a leak, the hydraulic fluid could also contaminate the electrolyte (downtime/costs).
  • a hydraulic drive can also place increased demands on the control or electrical regulation, which in turn means more effort (area, costs and energy).
  • the lateral offset of the processing cathode could also be coupled to the rotor via a gear / deflection rod, for example, but in a preferred embodiment the processing cathode is arranged on the rotor, i.e. mounted directly on it. This can, for example, reduce the number of components or parts, thus resulting in an overall simpler and therefore, for example, less susceptible to failure structure.
  • the path along which the runner can move on the stator is preferably straight over the entire movement path.
  • the runner is held in a form-fitting manner on the stator along the movement path, preferably over the entire movement path.
  • This form-fitting arrangement is based on directions perpendicular to the movement path, i.e. the runner is held perpendicular to the movement path at a defined distance from the stator, which can allow for good precision, for example.
  • the guide has a rod that passes through the runner in a direction parallel to the movement path.
  • the runner can slide along the movement path on the rod, which is preferably linear (straight) over at least this length.
  • the guide also has a second rod, which the runner also encloses and which lies parallel to the first rod.
  • the processing cathode is mounted on the positioning unit via a quick-action chuck, preferably on the runner.
  • a quick-action chuck preferably on the runner.
  • the quick-action chuck can, for example, comprise one or more centering pins on which the mounted processing cathode sits in alignment.
  • the device has, in addition to the (first) processing cathode, a second processing cathode which can be moved laterally (angled to a second immersion direction) using a second positioning unit.
  • the second positioning unit also has a (second) linear drive, preferably again a linear motor.
  • All statements made above generically for the “processing cathode” and “positioning unit” initially relate to the first processing cathode and positioning unit, but are also intended to be expressly disclosed with regard to the design of the second processing cathode and positioning unit.
  • the first and second positioning units are structurally identical to one another.
  • first immersion direction of the first processing cathode could also be at an angle to the second immersion direction of the second processing cathode, i.e. the cathodes could be immersed in the component at an angle to one another during removal. In a preferred embodiment, however, this immersion takes place in parallel, i.e. the first and second immersion directions coincide.
  • the first and second positioning units are provided such that the movement path of the first linear drive lies on a common straight line and/or on two collinear paths with the movement path of the second linear drive.
  • the first electrode can then be moved during removal (in addition to immersion) with the first positioning unit towards a first flank that delimits the recess, wherein the second processing cathode is moved with the second positioning unit towards a second flank that also delimits the recess and is opposite the first flank.
  • the invention also relates to a method for machining a component by electrochemical removal, wherein material is removed electrochemically using a machining cathode and the component and the machining cathode are displaced relative to one another in an immersion direction. Furthermore, the machining cathode is displaced laterally (angled, in particular perpendicular to the immersion direction) using a positioning unit on which the machining cathode is arranged. This lateral offset is set using a linear drive of the positioning unit, preferably a linear motor.
  • this method is carried out on a device disclosed here; for possible details, reference is made to the above statements.
  • the component that is processed by removing material is a component for a turbomachine, in particular for an aircraft engine.
  • the component can particularly preferably be a so-called blisk (blade integrated disk), i.e. a disk with blades formed integrally (monolithically) with it.
  • the material-removing processing can expose the gaps between the blades or blades (and the blades remain standing).
  • Figure 1 shows a device for machining a component by electrochemical removal
  • FIG. 2a, b shows a detailed view of a positioning unit of the device according to Figure 1;
  • Figure 3 shows an aircraft engine in a schematic longitudinal section.
  • Figure 1 shows a device 1 for machining a component 2 by electrochemical removal, for which the device 1 has a (first) machining cathode 11 which is arranged on a (first) positioning unit 12.
  • This has a (first) linear drive 13, which is designed as a linear motor 14.
  • the processing cathode 11 can be displaced laterally along a movement path 15, perpendicular to a (first) immersion direction 19.
  • a relative displacement between the component 2 and the processing cathode 11 is realized by lowering the component 2 with a displacement unit 5 (only shown schematically), with which the component holder 6 and thus the component 2 can be lowered and the processing cathode 11 can be immersed in the immersion direction 19.
  • the lateral displacement realized via the linear drive 13 is decoupled from this, so no complex deflection gear etc. is required.
  • the device 1 also has a second processing cathode 21, which is mounted on a second positioning unit 22 with a second linear drive 23, namely a linear motor 24.
  • the second movement path 25 lies on a straight line with the first movement path 15.
  • Both linear motors 14, 24 each have a stator 14.1, 24.1 and a rotor 14.2, 24.2, which can be moved on the stator 14.1, 24.1 according to the magnetic field principle.
  • the processing cathodes 11, 21 are each mounted on the rotor 14.2, 24.2, namely via a respective quick-action chuck 16, 26.
  • Figures 2a, b show the (first) positioning unit 22 in detail (the second positioning unit is constructed in a similar way), in a top view and in a side view.
  • the runner 14.2 is held in a form-fitting manner on a guide 30, which has a first and a second linear rod 30.1, 30.2.
  • the rods 30.1, 30.2 pass through the runner 14.1, which can slide along the movement path 15 on the rods 30.1, 30.2.
  • Magnets 31 are arranged on the underside of the runner 14.1, with which it can be moved by appropriate polarity reversal along the magnets 32 of the stator 14.2, which are only shown schematically.
  • FIG. 3 shows a turbomachine 40, in this case an aircraft engine 41.
  • This is functionally divided into compressor 42, combustion chamber 43 and turbine 44.
  • compressor 42 combustion chamber 43
  • turbine 44 During operation, sucked air is compressed in the compressor 42 and burned in the downstream combustion chamber 43 with added kerosene, whereby the resulting Hot gas is expanded in the turbine 44.
  • Both the compressor 42 and the turbine 44 each have several stages with guide vanes and rotor blade rings, whereby, for example, a rotor blade ring of the turbine 44, referenced here by way of example with the reference number 45, can be designed as a blisk.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung (1) zum Bearbeiten eines Bauteils (2) durch elektrochemisches Abtragen, mit einer Bearbeitungskathode (11) zum elektrochemischen Abtragen von Material von dem Bauteil (2), einer Bauteilhalterung (6) zum Halten des Bauteils (2) während des Abtragens, und einer Positioniereinheit (12) zum Versetzen der Bearbeitungskathode (11) relativ zu der Bauteilhalterung (6), wobei die Bauteilhalterung (6) und die Positioniereinheit (12) in einer Eintauchrichtung (19) der Bearbeitungskathode (11) relativ zueinander versetzbar sind, wobei die Bearbeitungskathode (11) mit der Positioniereinheit (12) zusätzlich seitlich versetzbar ist, also gewinkelt zu der Eintauchrichtung (19), und wobei die Positioniereinheit (12) einen Linearantrieb (13) aufweist, mit dem die seitliche Versetzbarkeit realisiert ist.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ELEKTROCHEMISCHEN ABTRAGEN
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils durch elektrochemisches Abtragen.
Stand der Technik
Beim elektrochemischen Abtragen stellt sich zwischen dem Bauteil und dem Werkzeug ein Arbeitsspalt ein, wobei das Bauteil dann typischerweise als Anode und das Werkzeug als Kathode polarisiert wird. Aufgrund der insofern berührungslosen Bearbeitung lassen sich auch vergleichsweise harte Werkstoffe materialabtragend bearbeiten, weswegen das Verfahren vorteilhaft bei der Herstellung von Bauteilen für axiale Strömungsmaschinen, insbesondere Flugtriebwerke genutzt werden kann. Vor diesem Hintergrund können sich besondere Anforderungen an die Genauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit der Bauteilbearbeitung ergeben. Dies soll ein bevorzugtes Anwendungsumfeld illustrieren, den vorliegenden Gegenstand aber zunächst nicht in seiner Allgemeinheit beschränken.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine vorteilhafte Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils durch elektrochemisches Abtragen anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bei dieser sind eine Bauteilhalterung, in welcher das Bauteil für die Bearbeitung angeordnet wird, und eine Positioniereinheit mit der Bearbeitungskathode zunächst in einer Eintauchrichtung relativ zueinander versetzbar. In dieser wird die Bearbeitungskathode beim Abtragen sukzessive in das Bauteil hineinbewegt, werden also Bauteilhalterung und Bearbeitungskathode aufeinander zubewegt. Die Bearbeitungskathode ist ferner mit der Positioniereinheit zusätzlich seitlich versetzbar, also gewinkelt zu der Eintauchrichtung. Dabei ist diese seitliche Versetzbarkeit über einen Linearantrieb der Positioniereinheit realisiert, mit diesem kann die Bearbeitungskathode bei der Bauteilbearbeitung mit einer translatorischen Bewegung seitlich versetzt werden.
Im Vergleich zu einem alternativ denkbaren Ansatz, bei dem eine Drehbewegung über einen Exzenter und eine entsprechende Aufhängung in einen seitlichen Versatz umgesetzt würde, kann der Linearantrieb bspw. dahingehend von Vorteil sein, dass sich der seitliche Versatz von anderen Bewegungskomponenten entkoppeln lässt. Damit kann bspw. die Auslegung der prozessnahen Betriebsmittel vereinfacht sein (z. B. Freiformflächengestaltung), weil keine verknüpften Bahnbewegungen zu berücksichtigen sind. Die Entkopplung von der Eintauchbewegung kann bspw. auch im Betrieb von Vorteil sein, etwa wenn die Bearbeitungskathode bei einer Störung zurückgefahren werden muss, was vereinfacht sein kann, wenn keine mehrachsig verknüpfte Bahnbewegung zu berücksichtigen ist. Zudem können der Relativversatz in Eintauchrichtung und der zusätzlich über den Linearantrieb realisierte seitliche Versatz auch steuerungsseitig einfacher zu implementieren sein.
Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen. Wird bspw. eine für einen bestimmten Betrieb geeignete Bearbeitungsvorrichtung beschrieben, ist dies zugleich als Offenbarung eines entsprechenden Betriebsverfahrens zu verstehen, und umgekehrt.
Bezogen auf die Eintauchrichtung liegt der seitliche Versatz „gewinkelt“, kann also die mit dem Linearantrieb realisierte Bewegungsstrecke im Allgemeinen auch schräg oder bevorzugt senkrecht zur Eintauchrichtung liegen. Die Relatiwersetzbarkeit von Bauteilhalterung und Positioniereinheit in der Eintauchrichtung kann mit einer entsprechenden Versetzeinheit realisiert sein, mit der in einem ortsfesten Koordinatensystem betrachtet beim Abtragen die Positioniereinheit in der Eintauchrichtung zur Bauteilhalterung hin versetzt werden kann oder die Bauteilhalterung zur Positioniereinheit mit der Bearbeitungskathode versetzt werden kann (und beim Zurückfahren der Bearbeitungskathode jeweils entgegengesetzt). Bevorzugt ruht die Positionierein- heit im ortsfesten Koordinatensystem betrachtet bezogen auf die Eintauchrichtung, werden also die Bauteilhalterung / das Bauteil bewegt, vorzugsweise beim Abtragen nach vertikal unten zur Bearbeitungskathode abgesenkt.
Wie eingangs erläutert, ist die Bearbeitungskathode bevorzugt als Kathode polarisiert, die Bauteilbearbeitung an sich kann bspw. in einem sogenannten ECM- Verfahren (Electrochemical Machining, ECM), insbesondere aber auch einem PEM- (Precise Electrochemical Machining) oder PECM- V erfahren (Pulsed Electrochemical Machining) erfolgen. Ein Vorteil des Linearantriebs kann bspw. auch darin liegen, dass sich damit gut unterschiedliche Oszillationsformen einstellen bzw. dem seitlichen Versatz überlagern lassen, z. B. je nach Bedarf eine Trapez- oder Sinusform.
Im Allgemeinen kann der Linearantrieb bspw. auch mechanisch oder piezoelektrisch realisiert sein, in bevorzugter Ausgestaltung ist er jedoch als Linearmotor vorgesehen. Dieser weist einen Stator und einen Läufer auf, der nach dem Magnetfeldprinzip entlang des Stators bewegbar ist (durch wiederholte Umpolungen entlang des Fahrwegs gedrückt bzw. -zogen wird). Der Linearmotor, auch als „linearer Direktantrieb“ bezeichnet, kann bspw. aufgrund seiner kompakten Bauform gut integrierbar sein, zudem kann sich damit relativ feinfühlig eine Krafterkennung implementieren lassen, was das Risiko von Kollisionen reduzieren kann. Etwa im Vergleich zu einem hydraulischen Antrieb kann der Energieverbrauch reduziert sein, zudem könnte die Hydraulikflüssigkeit im Leckagefall bspw. auch den Elektrolyten verunreinigen (Still- standzeit/K osten). Ein Hydraulikantrieb kann im Vergleich zum Linearmotor bspw. auch erhöhte Anforderungen an die Steuerung bzw. elektrische Regelung stellen, was im Ergebnis wiederum Aufwand bedeutet (Fläche, Kosten und Energie).
Im Allgemeinen könnte der seitliche Versatz der Bearbeitungskathode bspw. auch über ein Getriebe / eine Umlenkstange an den Läufer gekoppelt sein, in bevorzugter Ausgestaltung ist die Bearbeitungskathode jedoch auf dem Läufer angeordnet, also direkt an diesem montiert. Dies kann bspw. die Zahl an Komponenten bzw. Bauteilen verringern, also einen insgesamt vereinfachten und damit z. B. auch weniger störanfälligen Aufbau ergeben.
Generell ist der Fahrweg, entlang welchem der Läufer am Stator bewegbar ist, bevorzugt über die gesamte Bewegungsstrecke geradlinig. Unabhängig davon ist der Läufer in bevorzugter Ausgestaltung auf der Bewegungsstrecke formschlüssig am Stator gehalten, bevorzugt über die gesamte Bewegungsstrecke. Dabei besteht dieser Formschluss bezogen auf Richtungen senkrecht zur Bewegungsstrecke, wird der Läufer also senkrecht zur Bewegungs strecke in einem definierten Abstand am Stator gehalten, was bspw. eine gute Präzision erlauben kann.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Führung einen Stab auf, der den Läufer in einer zur Bewegungsstrecke parallelen Richtung durchsetzt. Der Läufer kann entlang der Bewegungsstrecke auf dem Stab gleiten, dieser ist bevorzugt über zumindest diese Länge linear (geradlinig). Vorzugsweise weist die Führung zusätzlich einen zweiten Stab auf, den der Läufer ebenfalls umschließt, und der parallel zum ersten Stab liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bearbeitungskathode über ein Schnellspannfutter an der Positioniereinheit montiert, vorzugsweise auf dem Läufer. Dies kann ein schnelles Umrüsten erlauben, etwa wenn eine Bearbeitungskathode mit anderer Kontur erforderlich ist oder die Bearbeitungskathode ihre Standzeit erreicht hat und ersetzt werden muss. Das Schnellspannfutter kann bspw. einen oder mehrere Zentrierstifte umfassen, auf welchen die montierte Bearbeitungskathode ausgerichtet sitzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zusätzlich zur (ersten) Bearbeitungskathode eine zweite Bearbeitungskathode auf, die mit einer zweiten Positioniereinheit seitlich versetzbar ist (gewinkelt zu einer zweiten Eintauchrichtung). Auch die zweite Positioniereinheit weist einen (zweiten) Linearantrieb auf, vorzugsweise wiederum einen Linearmotor. Sämtliche vorstehend generisch für die „Bearbeitungskathode“ und „Positioniereinheit“ getroffenen Aussagen betreffen zunächst die erste Bearbeitungskathode und Positioniereinheit, sollen aber ausdrücklich auch hinsichtlich der Ausgestaltung der zweiten Bearbeitungskathode und Positioniereinheit offenbart sein. Bevorzugt sind die erste und zweite Positioniereinheit zueinander baugleich.
Im Allgemeinen könnte die erste Eintauchrichtung der ersten Bearbeitungskathode auch gewinkelt zur zweiten Eintauchrichtung der zweiten Bearbeitungskathode liegen, könnten die Kathoden also beim Abtragen unter einem Winkel zueinander in das Bauteil eingetaucht werden. In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt dieses Eintauchen jedoch parallel, fallen die erste und zweite Eintauchrichtung also zusammen.
Die erste und zweite Positioniereinheit sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform derart vorgesehen, dass die Bewegungsstrecke des ersten Linearantriebs auf einer gemeinsamen Geraden und/oder auf zwei kollinearen Strecken mit der Bewegungsstrecke des zweiten Linearantriebs liegt. Bezogen auf die Ausnehmung, die mit dem Eintauchen der Elektroden in das Bauteil eingebracht wird, kann dann die erste Elektrode beim Abtragen (zusätzlich zum Eintauchen) mit der ersten Positioniereinheit zu einer ersten die Ausnehmung begrenzenden Flanke hin versetzt werden, wobei die zweite Bearbeitungskathode mit der zweiten Positioniereinheit zu einer zweiten Flanke hin versetzt wird, die ebenfalls die Ausnehmung begrenzt und der ersten Flanke gegenüber liegt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils durch elektrochemisches Abtragen, wobei mit einer Bearbeitungskathode elektrochemisch Material abgetragen wird und das Bauteil und die Bearbeitungskathode in einer Eintauchrichtung relativ zueinander versetzt werden. Ferner wird mit einer Positioniereinheit, an welcher die Bearbeitungskathode angeordnet ist, die Bearbeitungskathode seitlich versetzt (gewinkelt, insbesondere senkrecht zur Eintauchrichtung). Dabei wird dieser seitliche Versatz mit einem Linearantrieb der Positioniereinheit eingestellt, vorzugsweise einem Linearmotor. Bevorzugt wird dieses Verfahren auf einer vorliegend offenbarten Vorrichtung durchgeführt, bezüglich möglicher Details wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Das Bauteil, das materialabtragend bearbeitet wird, ist in bevorzugter Ausgestaltung ein Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere für ein Flugtriebwerk. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Bauteil um eine sogenannte Blisk handeln (Blade Integrated Disk), also eine Scheibe mit integral (monolithisch) damit ausgebildeten Schaufeln. Durch die materialabtragende Bearbeitung können dabei die Zwischenräume zwischen den Schaufeln bzw. Schaufelblättern freigelegt werden (und bleiben die Schaufeln stehen).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungs wesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt
Figur 1 eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils durch elektrochemisches Abtragen;
Figur 2a, b eine Detailansicht einer Positioniereinheit der Vorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 3 ein Flugtriebwerk in einem schematischen Längsschnitt.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Bearbeiten eines Bauteils 2 durch elektrochemisches Abtragen, wofür die Vorrichtung 1 eine (erste) Bearbeitungskathode 11 aufweist, die an einer (ersten) Positioniereinheit 12 angeordnet ist. Diese weist einen (ersten) Linearantrieb 13 auf, der als Linearmotor 14 ausgeführt ist. Mit der Positioniereinheit 12 kann die Bearbeitungskathode 11 entlang einer Bewegungsstrecke 15 seitlich versetzt werden, und zwar senkrecht zu einer (ersten) Eintauchrichtung 19. Ein Relatiwersatz zwischen dem Bauteil 2 und der Bearbeitungskathode 11 wird durch Absenken des Bauteils 2 mit einer Versetzeinheit 5 realisiert (nur schematisch dargestellt), mit der die Bauteilhalterung 6 und damit das Bauteil 2 abgesenkt und damit die Bearbeitungskathode 11 in der Eintauchrichtung 19 eingetaucht werden kann. Wie in der Beschreibungseinleitung im Einzelnen dargelegt, ist der seitliche Versatz, der über den Linearantrieb 13 realisiert ist, hiervon entkoppelt, ist also kein aufwändiges Umlenkgetriebe etc. erforderlich.
Die Vorrichtung 1 weist ferner eine zweite Bearbeitungskathode 21 auf, die an einer zweiten Positioniereinheit 22 mit einem zweiten Linearantrieb 23, nämlich einem Linearmotor 24, montiert ist. Die zweite Bewegungsstrecke 25 liegt auf einer Geraden mit der ersten Be wegungs strecke 15. Beide Linearmotoren 14, 24 weisen jeweils einen Stator 14.1, 24.1 und einen Läufer 14.2, 24.2 auf, der an dem Stator 14.1, 24.1 nach dem Magnetfeldprinzip bewegbar ist. Die Bearbeitungskathoden 11, 21 sind jeweils auf dem Läufer 14.2, 24.2 montiert, und zwar über ein jeweiliges Schnellspannfutter 16, 26.
Die Figuren 2a, b zeigen die (erste) Positioniereinheit 22 im Detail (die zweite Positioniereinheit ist analog aufgebaut), und zwar in einer Aufsicht und in einer Seitenansicht. Der Läufer 14.2 ist formschlüssig an einer Führung 30 gehalten, diese weist einen ersten und einen zweiten linearen Stab 30.1, 30.2 auf. Die Stäbe 30.1, 30.2 durchsetzen den Läufer 14.1, dieser kann entlang der Bewegungsstrecke 15 an den Stäben 30.1, 30.2 gleiten. Unterseitig am Läufer 14.1 sind Magnete 31 angeordnet, mit denen dieser durch entsprechende Umpolung entlang der nur schematisch gezeigten Magnete 32 des Stators 14.2 bewegt werden kann.
Figur 3 zeigt eine Strömungsmaschine 40, vorliegend ein Flugtriebwerk 41. Dieses gliedert sich funktional in Verdichter 42, Brennkammer 43 und Turbine 44. Im Betrieb wird angesaugte Luft im Verdichter 42 komprimiert und in der nachgelagerten Brennkammer 43 mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt, wobei das entstehende Heißgas in der Turbine 44 expandiert wird. Sowohl der Verdichter 42 als auch die Turbine 44 weisen jeweils mehrere Stufen mit Leit- und Laufschaufelkranz auf, wobei bspw. ein hier exemplarisch mit dem Bezugszeichen 45 referenzierter Laufschaufelkranz der Turbine 44 als Blisk ausgeführt sein kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
Vorrichtung 1
Bauteil 2
Versetzeinheit 5
Bauteilhalterung 6
Erste Bearbeitungskathode 11
Erste Positioniereinheit 12
Erster Linearantrieb 13
Erster Linearmotor 14
Stator 14.1, 24.1
Läufer 14.2, 24.2
Schnellspannfutter 16, 26
Erste Bewegungsstrecke 15
Erste Eintauchrichtung 19
Zweite Bearbeitungskathode 21
Zweite Positioniereinheit 22
Zweiter Linearantrieb 23
Zweiter Linearmotor 24
Zweite Bewegungsstrecke 25
Erste Positioniereinheit 22
Führung 30
Stäbe 30.1, 30.2
Magnete 31
Magnete 32
Strömungsmaschine 40
Flugtriebwerk 41
Verdichter 42
Brennkammer 43
Turbine 44
Laufschaufelkranz/ /z 45

Claims

ANSPRÜCHE Vorrichtung (1) zum Bearbeiten eines Bauteils (2) durch elektrochemisches Abtragen, mit einer Bearbeitungskathode (11) zum elektrochemischen Abtragen von Material von dem Bauteil (2), einer Bauteilhalterung (6) zum Halten des Bauteils (2) während des Abtragens, und einer Positioniereinheit (12) zum Versetzen der Bearbeitungskathode (11) relativ zu der Bauteilhalterung (6), wobei die Bauteilhalterung (6) und die Positioniereinheit (12) in einer Eintauchrichtung (19) der Bearbeitungskathode (11) relativ zueinander versetzbar sind, wobei die Bearbeitungskathode (11) mit der Positioniereinheit (12) zusätzlich seitlich versetzbar ist, also gewinkelt zu der Eintauchrichtung (19), und wobei die Positioniereinheit (12) einen Linearantrieb (13) aufweist, mit dem die seitliche Versetzbarkeit realisiert ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher der Linearantrieb (13) ein Linearmotor (14) ist, also einen nach dem Magnetfeldprinzip entlang eines Stators (14.1) bewegbaren Läufer (14.2) aufweist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, bei welcher die Bearbeitungskathode (11) an dem Läufer (14.2) angeordnet ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, welche dazu eingerichtet ist, über eine zum Bewegen des Läufers (14.2) aufgebrachte elektrische Leistung eine Kraft zu messen, die mit dem Versetzen des Läufers (14.2) aufgebracht wird. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher der Läufer (14.2) auf seiner Bewegungsstrecke (15) entlang des Stators (14.1) in Richtungen senkrecht zu der Bewegungsstrecke (15) formschlüssig an einer Führung (30) gehalten ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, bei welcher die Führung (30) einen Stab (30.1, 30.2) aufweist, den der Läufer (14.2) umschließt. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Bearbeitungskathode (11) über ein Schnellspannfutter (16) demontierbar an der Positioniereinheit (12) montiert ist. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer zweiten Bearbeitungskathode (21), und einer zweiten Positioniereinheit (22) zum Versetzen der zweiten Bearbeitungskathode (21) relativ zu der Bauteilhalterung (6), wobei die Bauteilhalterung (6) und die zweite Positioniereinheit (22) in einer zweiten Eintauchrichtung der zweiten Bearbeitungskathode (21) relativ zueinander versetzbar sind, wobei die zweite Bearbeitungskathode (21) mit der zweiten Positioniereinheit (22) seitlich versetzbar ist, also gewinkelt zu der zweiten Eintauchrichtung, und wobei die zweite Positioniereinheit (22) einen zweiten Linearantrieb (23) aufweist, mit dem die seitliche Versetzbarkeit realisiert ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, bei welcher die erste und zweite Positioniereinheit (12, 22) gemeinsam relativ zu der Bauteilhalterung (6) versetzbar sind und die erste und zweite Eintauchrichtung (19) zusammenfallen. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher eine Bewegungsstrecke (25) des zweiten Linearantriebs (23) auf einer Geraden mit einer Bewegungsstrecke (15) des ersten Line arantriebs (13) liegt. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils (2) durch elektrochemisches Abtragen, bei welchem mit einer Bearbeitungskathode (11) elektrochemisch Material von dem Bauteil (2) abgetragen wird, das Bauteil (2) und die Bearbeitungskathode (11) in einer Eintauchrichtung (19) der Bearbeitungskathode (11) relativ zueinander versetzt werden, und mit einer Positioniereinheit (12), an welcher die Bearbeitungskathode (11) angeordnet ist, die Bearbeitungskathode (11) mit einem Linearantrieb (13) der Positioniereinheit (12) seitlich versetzt wird, also gewinkelt zu der Eintauchrichtung (19). Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei welchem das Bauteil (2) ein Bauteil für eine Strömungsmaschine (40) ist, insbesondere für ein Flugtriebwerk. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Bauteil (2) eine Blisk (45) ist. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (2), bei welchem das Bauteil (2) in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 bearbeitet wird.
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