DE3248116A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer werkstueck-aussparung - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Werkstück-Aussparung

Die Erfindung betrifft die Herstellung dreidimensionaler Profile, insbeosndere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Aussparung eines gewünschten dreidimensionalen Profils in einem Werkstück, um dieses z. B. als Matrize oder (Gieß-)Form zu benutzen.

Bestimmte Matrizen, Formen und andere Erzeugnisse, die grundsätzlich mit komplizierten dreidimensionalen Profilen versehen sein müssen, werden bisher durch ein Fräswerkzeug, ein Schleifwerkzeug oder eine Maschine für elektroerosive Bearbeitung (EDM) oder elektrochemische Bearbeitung (ECM) oder eine Kombination von Fräs-, Schleif- sowie EDM- oder ECM-Maschinen hergestellt. Zumindest dem Erfinder ist bisher kein einziger Versuch bekannt geworden, Bohrverfahren bei der Herstellung einer Matrize, einer Form oder eines anderen Erzeugnisses mit kompliziertem Profil anzuwenden.

Es ist bekannt, daß elektrische Bearbeitungsverfahren wie EPM oder ECM praktisch jedes komplizierte dreidimensionale Profil mit äußerst hoher Genauigkeit reproduzieren können, jedoch ist dabei die Werkstoff-Abtragrate relativ niedrig.

Fräs- und Schleif-Verfahren werden ebenfalls verwendet, und es ist sogar eine ihrer Hauptanwendungen, um Matrizen oder

Formen herzustellen, wobei diese Verfahren benutzt werden, um einem gewünschten Matrizen- oder Form-Profil einen groben Verlauf zu geben. Das durch Fräsen oder Schleifen erzeugte grobe Matrizen- oder Form-Profil wird üblicherweise von einem geübten Arbeiter unter beträchtlichem Aufwand an Arbeit und Zeit von Hand fertig-bearbeitet. Es ist auch in Erwägung gezogen worden, elektrische Bearbeitungsverfahren einzusetzen, um das auf einer Fräs- oder Schleif-Maschine erzeugte grobe Profil fertig-zu-bearbeiten.

Dieser geschilderte Stand der Technik ist also nicht befriedigend wegen des nicht unbeträchtlichen Aufwands an Zeit und Arbeit bei der Herstellung einer Matrize, einer Form oder eines anderen gewünschten Erzeugnisses mit einem komplizierten dreidimensionalen Profil.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensionalen Profils, das leistungsfähiger als die herkömmlichen Verfahren ist und beträchtlich die Gesamtarbeitszeit für die Herstellung der gewünschten Aussparung aus einem Rohling senken kann, und einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die relativ kompakt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung erfolgt durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2-10 angegeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 .
35

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(A) in schematischer Seitenansicht, wie mehrere Löcher mechanisch in einem Werkstück durch ein Bohrwerkzeug mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Aussparung erzeugt werden;

Fig. 1(B) eine schematische Draufsicht auf

das Werkstück mit den derart erzeugten Löchern;
15

Fig. 2 in schematischer Seitenansicht eine

Art der elektrischen Bearbeitung des Werkstücks von Fig. 1(B);

Fig. 3 schematisch eine bevorzugte Ausfüh

rung des Bohrens der Löcher im Werkstück nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 4(A) und 4(B) in Seiten- bzw. Querschnitts-Ansicht

schematisch das Bohrwerkzeug bzw. das Werkstück, und zwar zusammen mit einer Ausführung der Vorgabe der Tiefe jedes Lochs im Werkstück nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 5 in schematischer Seitenansicht,

teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens;

Fig. 6 in schematischer Frontansicht ein

Ausführungsbeispiel des Werkzeugmagazins der Vorrichtung von Fig. 5; und
5

Fig. 7 in schematischem Seitenschnitt den

Teil der Vorrichtung von Fig. 5 zur elektrischen Bearbeitung des gebohrten Werkstücks. 10

Fig. 1a und 1 b zeigen ein Werkstück 1 in Form eines quaderförmigen Blocks, in dem eine Aussparung 2 mit einem Rand 2a und einem dreidimensionalen Profil 2b herzustellen ist, um z. B. als Matrize zu dienen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst mehrere Löcher 3 mechanisch mit einem Bohrwerkzeug 4 im Werkstück 1 in einem Bereich hergestellt, der die Aussparung 2 bilden soll, die durch den Rand 2a und das Profil 2b bestimmt ist. Danach wird das gebohrte Werkstück 1, wie in Fig. 3 gezeigt ist, einer elektrischen Bearbeitung wie einer elektroerosiven Bearbeitung (EDM) oder einer elektrochemischen Bearbeitung (ECM) unterzogen, um den übriggebliebenen Werkstoff abzutragen und so das dreidimensionale Profile 2b mit einer dazu komplementären Werkzeugelektrode 5 fertig zu bearbeiten.

Beim Verfahrensschritt des Bohrens kann ein einzelnes Bohrwerkzeug 4 mit vorgegebenem Durchmesser benutzt werden, um mehrere Löcher 3 mit entsprechendem einheitlichem Durchmesser zu erzeugen, jedoch wird im allgemeinen die Verwendung von Bohrwerkzeugen 4J., 4m, 4n unterschiedlichen Durchmessers vorgezogen, wie in Fig. 1(A) gezeigt ist, um mehrere Sätze 3JL, 3m, 3n von unterschiedlich großen Löchern herzustellen, wie in Fig. 1(B) gezeigt ist. Dabei kann das Werkzeug 41 mit großen Abmessungen zuerst benutzt werden, um mehrere große Löcher mit vorgegebener gleicher Teilung

nacheinander zu erzeugen, die jeweils eine vorgegebene Tiefe innerhalb der durch das fertige Profil 2b bestimmten Begrenzung besitzen. Dann kann das Werkzeug 4m mittlerer Größe benutzt werden, um mehrere Löcher 3m mittleren Durchmessers nacheinander ebenfalls mit einer derartigen gegebenen Teilung, jedoch in Zwischenräumen zwischen den großen Löchern 3JL, zu erzeugen. Das Werkzeug 4n mit kleinem Durchmesser kann anschließend benutzt werden, um mehrere Löcher 3n ähnlich in Zwischenräumen zwischen den großen und den mittleren Löchern 3JL und 3m zu bohren. In Fig. 1(B) sind die kleinen Löcher 3n an Orten in einem Bereich näher zum Rand 2a abgebildet, so daß der Umriß der verteilten Löcher 3_1, 3m und 3n im wesentlichen dem Rand 2a entspricht.

Die Bohrwerkzeuge unterschiedlichen Durchmessers, die noch genauer beschrieben werden, werden vorzugsweise nacheinander durch einen automatischen Werkzeugwechsler (ATC-System) ausgewechselt und dabei jeweils nacheinander in Bohrstellungen gebracht, die unter Berücksichtigung der Bohrstellungen und der Abmessungen von anderen Werkzeugen derart vorprogrammiert worden sind, daß eine optimale Verteilung der Sätze 2\, 3m, 3n von mehreren Löchern unterschiedlicher Abmessungen erzielt wird, die im wesentlichen ein Volumen ausfüllen, das die gewünschte Aussparung 2 bilden soll. Ferner ist aus Fig. 1(A) ersichtlich, daß mehrere schiefe Löcher vorzugsweise mit einem oder mehreren Werkzeugen 4s erzeugt werden sollten, um Kanäle für das Arbeitsfluid bei der nachfolgenden elektrischen Bearbeitung zu bilden und so die elektrische Fertig-Bearbeitung zu fördern.

Beim vorangehenden Bohren, das eine hohe Abtragrate (z. B. 1000 g/s für Stahl-Werkstoff) gestattet, ist es wünschenswert, daß eine maximale Werkstoffmenge am Werkstück 1 innerhalb des durch das gedachte Profil 2b bestimmten Bereichs abgetragen wird. Bei der nachfolgenden elektrischen Bearbeitung wird eine minimale Menge übriggelassenen Werkstoffs

abgetragen, um ein präzisionsgeformtes Profil 2b zu erzielen, wobei vorteilhafterweise die hohe Formgebungsgenauigkeit der elektrischen Bearbeitung genutzt wird. Die elektrische Bearbeitung sollte vorzugsweise ein elektroerosives Bearbeitungs-Verfahren (EDM) benutzen, weshalb weiter unten eine derartige elektroerosive Bearbeitung als Fertig-Bearbeitung erläutert wird.

Für den ersten Bearbeitungsschritt kann das Bohren von verschieden großen Löchern 3 im Bereich des Werkstücks 1, der durch die Begrenzungen 2a und 2b bestimmt ist, vorgesehen werden. Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Daraus ist ersichtlich, daß mehrere große Löcher 31 mit einem Durchmesser D1 durch das Bohrwerkzeug 41 mit ihrem Mittelpunkt an Koordinaten (X1, Y2), (X1, Y3),

, (X2, Y1), (X2, Y2), , (X3, Y1), (X3, Y2) , ,

mit X2-X1 = X3-X2 = = Y2-Y1 = Y3-Y2 = Y4-Y3 = ....=D1

erzeugt werden. Nach Erzeugung der großen Löcher 31. werden mehrere mittlere Löcher 3m mit einem Durchmesser D2 erzeugt, die jeweils zwischen großen Löchern 31. liegen und dazu tangential benachbart sind, durch das Bohrwerkzeug 4m. Schließlich wird das Bohrwerkzeug 4n benutzt, um mehrere kleine Löcher 3n in einer Zone zwischen dem Rand 2a der gedachten Aussparung 2 und der Gruppe von Löchern 31. und 3m nahe dem Rand 2a zu erzeugen.

In diesem Fall können die Koordinaten aufeinanderfolgender Punkte, die den Rand 2a bestimmen, auf einem Aufzeichnungs-Träger wie einem Lochstreifen aufgezeichnet werden. Die Mittelpunkte derjenigen großen, mittleren und kleinen Löcher 31V, 3m' und 3n', die sich näher am Rand 2a befinden, sind so angeordnet, daß diese Löcher im wesentlichen gleich beabstandet vom Rand 2a angeordnet sind, d.h. von diesem um einen Abstand w1 beabstandet, der folgender Beziehung genügt:

wo S w £ w1,
mit wo, w1 = vorgegeben.

/73

Gemäß Fig. 4 wird jedes Loch 31, 3m, 3n bis zu einer Tiefe gebohrt, die um einen gleichen Abstand ΔΖ vom gewünschten Profil 2b in Bohrrichtung entfernt ist. D.h., die Koordinaten der aufeinanderfolgenden Punkte, die das gewünschte Profil 2b bestimmen, sind vorprogrammiert und gespeichert auf einem Aufzeichnungs-Träger wie einem Lochstreifen. Das Bohrwerkzeug 4JL (4m, 4n) erfährt einen Vorschub, bis seine Endfläche eine Stellung erreicht, in der ' der Mindestabstand von Punkten (X., Y., Z.) auf der Profilflache 2b in Richtung der Z-Achse den vorbestimmten Wert ΔΖ annimmt.

Fig. 5 bis 7 zeigen eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Fig. 5 besitzt die Vorrichtung ein Untergestell 10, das horizontal zwei gekreuzte angetriebene Werkstücktische 11 und 12 trägt. Der obere Tisch 12 besitzt einen an ihm sicher befestigten Arbeitsbehälter 13, in dem das Werkstück 1 ortsfest positioniert ist. Der Tisch 11 wird von einem Motor 11a angetrieben, um den Arbeitsbehälter 13 und damit das Werkstück 1 in Richtung der Y-Achse zu verschieben. Der Tisch 12 wird von einem Motor 12a angetrieben, um den Arbeitsbehälter 13 und damit das Werkstück 1 in Richtung der X-Achse zu verschieben.

Die Vorrichtung besitzt auch eine vertikale Anordnung, die vom Untergestell 10 sich nach oben erstreckt und eine Leitspindel 14 in Richtung der Z-Achse aufweist. Die Leitspindel 14 trägt eine Halterung 15 für eine Werkzeug-Träger 16 und ist durch einen Motor 17 angetrieben, um den Werkzeug-Träger 16 zu bewegen. Die Halterung 15 und der Werkzeug-Träger 16 werden in ihrem Gewicht durch eine Gegengewichtseinheit mit einem Gewicht 18 und einem über Rollen 20 lau- fenden Draht 19 ausgeglichen.

Der Werkzeug-Träger 16 ist relativ zur Halterung 15 durch einen Motor 21 (in Strichlinie angedeutet) drehbar. Gemäß Fig. 2 hält der Werkzeug-Träger 16 mehrere Bohrwerkzeuge 4J₁, 4m, 4n, ..., 4p unterschiedlichen Durchmessers und auch EDM-Werkzeugelektroden 5_1, 5m, 5n (für elektroerosive Bearbeitung). Am Werkzeug-Träger 16 ist jedes Bohrwerkzeug in Eingriff mit einem entsprechenden Kegelrad 22. Bei Positionierung in Bearbeitungsstellung durch Drehung des Motors 21 wird jedes Kegelrad 22 in Eingriff mit einem Kegelrad 23 gebracht, das an einer Welle 24 gesichert ist. Die Welle 24 wird durch einen Motor 25 über Kegelräder 26 und 27 gedreht, um das Kegelrad 22 und damit das damit gekuppelte Bohrwerkzeug zu drehen.

Gemäß Fig. 7 kann jede der EDM-Werkzeugelektroden 5_1, 5m, 5n am Werkzeug-Träger 16 über einen elektrischen Isolator 28 und einen leitfähigen Halter 29 montiert sein, der über einen leitenden Draht 30 an eine leitfähige Scheibe 31 in Kontakt mit einer leitfähigen Kolbenstange 32 verbunden ist, die verschieblich von einem Zylinder 33 aufgenommen und elektrisch über eine Zuleitung 34a an einen Ausgangsanschluß einer EDM-Stromversorgung 3 5 angeschlossen ist (Fig. 5). Der andere Ausgangsanschluß der EDM-Stromversorgung 35 ist elektrisch mit dem Werkstück 1 über.eine Zuleitung 34b verbunden. Ein Druckmedium wird von einer Quelle 36 über ein Ventil 37 in den Zylinder 33 eingespeist, um die Kolbenstange in elektrischen Kontakt mit der leitfähigen Scheibe 31 zu bringen und damit den EDM-Stromkreis der Werkzeugelektrode 5.1 (5m, 5n) und des Werkstücks 1 mit der Stromversorgung 35 zu schließen.

Die EDM-Werkzeugelektrode 5_1 (5m, 5n) ist mit einer inneren Bohrung 5a versehen, die zur Arbeitsfläche 5b offen ist und einen Mediumeinlaß 38 in Form einer verjüngten öffnung besitzt. Die verjüngte öffnung 38 ist in Eingriff mit einem gestreckten Glied 39, das einstückiger Bestandteil eines

Schiebers 40 ist, der in einer zylindrischen Aussparung 41 beweglich ist, die in der Halterung 15 vorgesehen ist. Fer-. ner ist ein Medium-Kanal 42, der sich durch den Schieber und die Projektion erstreckt, vorgesehen. Das Druckmedium von der Quelle 36 wird in die zylindrische Aussparung 41 über ein Ventil 42 eingespeist, um das gebohrte vorspringende Glied 39 des Schiebers 40 in Eingriff mit der verjüngten öffnung 3 9 zu bringen, damit der Medium-Kanal 42 mit der inneren Bohrung 5a der Elektrode 5J₁ (5m, 5n) verbunden wird. Eine EDM-Arbeitsflüssigkeit wird dann von einer Quelle über eine Leitung 4 3 und ein Ventil 44 sowie den Medium-Kanal 42 der inneren Bohrung 5a der Werkzeugelektrode zugeführt.

Gemäß der erneut betrachteten Fig. 5 besitzt die Quelle der EDM-Arbeitsflüssigkeit einen Vorratsbehälter 45 zur Aufnahme verbrauchter EDM-Flüssigkeit aus dem Arbeitsbehälter 13 über einen Abfluß 46, ein Ventil 47 und eine Leitung 48. Die Flüssigkeit im Vorratsbehälter 45 wird durch eine Pumpe angesaugt und über ein Filter 50, eine Leitung 51 und ein Einlaß-Ventil 52 dem Arbeitsbehälter 13 zugeführt. Das Werkstück 1 ist gezeigt als sicher von einem leitfähigen Arbeitstisch 53 getragen, der elektrisch mit der EDM-Stromversorgung 35 über die Zuleitung 34b verbunden ist. Die Motoren 11a, 12a, 20, 21 und 25 sind mit einer numerischen Steuerung (NC) 54 wirkungsmäßig verbunden.

Beim Betrieb der Vorrichtung von Fig. 5 bis 7 sind ein vorgegebener Satz Bohrwerkzeuge 41„ 4m, 4n, ..., 4p und ein vorgegebener Satz EDM-Werkzeugelektroden 5J₁, 5m,..«, in Arbeitsstellung am Werkzeugträger 16 vorgesehen, während ein Werkstück 1 von einem Werkstücktisch 53 getragen ist. Ein Satz programmierter Lochstreifen oder anderer Aufzeichnungsträger, hergestellt durch ein CAD (computer added design) oder CAM (computer added machining) System, d.h. durch rechnergestützten Entwurf oder rechnergestützte

Bearbeitung, wird zum Betrieb der NC-Einheit 54 verwendet, um die Motoren 11a, 12a, 20, 21 und 25 anzutreiben.

Z. B. wird der Motor 21 zur Werkzeugwahl zuerst betätigt, um ein Bohrwerkzeug 41 großen Durchmessers auszuwählen und so zu positionieren, daß es vertikal nach unten in unmittelbarer Nähe zum Werkstück 1 zeigt, das auf dem Werkstücktisch 53 aufgespannt ist. Die Motoren 11a und 12a zur Verschiebung in Richtung der X- bzw. Y-Achse werden dann betätigt, um das Werkstück 1 zu bewegen und einen programmierten Mittelpunkt von einem der großen zu bohrenden Löcher festzulegen, und zwar unmittelbar unterhalb der Achse des Bohrwerkzeugs 41. Danach wird der Motor 14 in einer Richtung gedreht, um das Bohrwerkzeug 41 zu drehen, und der Motor 17 wird angetrieben, um die Halterung 15 und den von ihr getragenen Werkzeug-Träger 16 abwärts zu bewegen, damit das rotierende Werkzeug 41 einen Vorschub zum Werkstück 1 erfährt. Die Halterung 15 wird bis zu einer programmierten Tiefe abgesenkt, und danach läuft der Motor 17 in entgegengesetzter Richtung, um das Werkzeug 41 in die Ausgangsstellung zurückzufahren. Die NC-Einheit 54 speist dann in die Motoren 11a und 11b einen programmierten Befehl ein, um das Werkstück 1 zu verschieben und das Bohrwerkzeug 41 gleichachsig mit dem Mittelpunkt eines nächsten programmierten großen Lochs auszurichten. Der Motor 17 wird dann so gesteuert, daß er erneut das Bohrwerkzeug 41 vorschiebt und den Vorschub fortsetzt, bis eine programmierte Bohrtiefe erreicht ist. Auf diese Weise wird eine programmierte Anzahl von mehreren Löchern im Werkstück innerhalb eines programmierten Bereichs von ihm erzeugt, der durch die Profile 2a und 2b begrenzt ist. Nach Beendigung des programmierten Vorbohrens mit dem Bohrwerkzeug 41 großen Durchmessers wird der Motor 21 mit einem nächsten Steuersignal von der NC-Einheit 54 beaufschlagt, um den Werkzeughalter 16 zu drehen. Der Werkzeughalter 16 wird derart gedreht, daß er ein Werkzeug 4m mittleren Durchmessers in eine benachbarte

Lage zum Werkstück 1 bringt, worauf die aufeinanderfolgende programmierte Erzeugung mehrfacher mittlerer Löcher folgt. Aufeinanderfolgende Takte von Bohr-Betrieb für mehrere Löcher unterschiedlicher Abmessungen werden mit einer hohen Bearbeitungsrate durchgeführt, so daß für EDM nur eine geringe Werkstoff-Menge im Bereich des Werkstücks 1 abzutragen ist, der die gewünschte Aussparung 2 bilden soll.

Nach der Erzeugung der mehreren Löcher, betätigt die NC-Einheit 54 den Motor 21 sowie die Motoren 11a und 12a, so daß eine Werkzeugelektrode 5 mit zur gewünschten Aussparung 2 komplementärer Form oberhalb des Bereichs des Werkstücks 1, in dem die mehreren Löcher erzeugt worden sind, positioniert wird. Die Werkzeugelektrode 5 wird so positioniert, daß die Arbeitsfläche parallel zum gedachten Profil 2b verläuft. Der Motor 17 wird betätigt, um die Werkzeugelektrode 5 in den Arbeitsbehälter 13 einzufahren und die Elektrode 5 in eine EDM-Bearbeitungsstellung bezüglich des Werkstücks 1 zu bringen. Die Ventile 3 7 und 42 werden geöffnet, um das Druckmedium in die Zylinder 33 und 41 einzuleiten, wodurch der Kolben 3 2 in elektrischen Kontakt mit der leitfähigen Scheibe 31 gebracht und die innere Bohrung 5a der Elektrode 5 mit der EDM-Flüssigkeits-Versorgungsleitung 43 verbunden ist. Die Pumpe 4 9 wird angetrieben, um die EDM-Flüssigkeit über die innere Bohrung 5a der Elektrode 5 in den Arbeitsbehälter 13 einzuleiten und sie zwischen diesem sowie dem Vorratstank 4 5 über die Leitung 48, das Filter und die Leitung 51 umzuwälzen. Die EDM-Stromversorgung 35 wird eingeschaltet, um eine Arbeitsspannung zwischen der Werkzeugelektrode 5 und dem Werkstück 1 am Arbeitsspalt zu erzeugen. Die Werkzeugelektrode 5 wird weiter vorgeschoben, so daß eine Folge zeitlich beabstandeter elektrischer Entladungen sich am Arbeitsspalt entwickeln kann, um elektroerosiv Werkstoff von denjenigen Teilen des Werkstücks abzutragen, die unmittelbar der Arbeitsfläche 5b der Werkzeugelektrode 5 gegenüberliegen und den elektrischen Entla-

düngen ausgesetzt sind. Infolgedessen werden die vorher unbearbeiteten Teile des Werkstoffs des Werkstücks 1 zwischen den gebohrten Löchern fortschreitend abgetragen oder bearbeitet. Der Werkzeug-Halter 16 wird vorgeschoben, bis die Werkzeugelektrode 5 eine vorprogrammierte Tiefe erreicht, so daß die vollständige Form der gewünschten Aussparung 2 im Werkstück 1 erzeugt wird.

Vorzugsweise während des EDM-Arbeitsschritts sollten mehrere ähnliche Werkzeugelektroden verwendet werden. So sollte zuerst eine Grob-Arbeitselektrode 51_ verwendet werden, um grob die Aussparung 2 mit einer relativ hohen Abtragrate (z. B. 30 g/s für einen Stahlwerkstoff) zu erzeugen, an das sich das oben beschriebene Verfahren anschließt. Die Grob-Arbeitselektrode wird dann durch eine Fein-Arbeitselektrode 5m ersetzt, um die grob bearbeitete Aussparung mit einer relativ niedrigen Abtragsrate (z. B. 0,5 g/s für den Stahl-Werkstoff) zu überarbeiten und so die Aussparung mit den Profilen 2a und 2b bei hoher Genauigkeit und besser rer Oberflächengüte zu erzielen. Ein mittlerer Arbeitsschritt, der eine entsprechende Werkzeugelektrode 5n benutzt, kann anschließend an die Grobbearbeitung und vor der Endbearbeitung vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung einer Aussparung (2) gewünschten dreidimensionalen Profils (2b) in einem Werkstück (1), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   a) mechanisches Bohren (4) mehrerer Löcher (3) im Werkstück (1) innerhalb eines dreidimensionalen Bereichs (Fig. 1), im wesentlichen in dessen ganzem Volumen, der

   - die Aussparung (2) bilden soll und

   - von einem programmierten Umriß.(2a) begrenzt ist, der dem gewünschten drexdimensionalen Profil (2b) entspricht,

   so daß nur wenig Werkstoff unabgetragen im Werkstück innerhalb des Bereichs übrigbleibt;

   b) anschließendes elektroerosives Bearbeiten des übriggebliebenen wenigen Werkstoffs zwischen den Löchern (3) und im programmierten Bereich (Fig. 2)

   - mit mindestens einer elektrischen Werkzeugelektrode (5),

   - deren Arbeitsfläche in ihrer Form komplementär

   zum gewünschten Profil (2b) und

   - die parallel zum programmierten Umriß (2a) positioniert ist,

   durch: .

   b1) Schicken eines elektrischen Arbeitsstroms durch einen Arbeitsspalt zwischen der Arbeitsfläche und dem Bereich in Gegenwart eines elektrischen Arbeitsmediums in den Löchern (3) und dem Arbeitsspalt und b2) Vorschieben der Werkzeugelektrode (5) in das Werkstück,

   - während deren Parallelität zum programmierten Umriß (2a) unterhalten und der Arbeitsspalt-Abstand im wesentlichen konstant gehalten wird,

   - bis die Arbeitsfläche (5b, Fig. 7) eine Stellung erreicht, die um den Abstand vom programmierten

   Umriß (2b) beabstandet ist.

   : / . : ■;■·.:.: 3248 Ί 1
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß gemäß dem Schritt a)

   - die mehreren Löcher (3) bis zu einzeln vorgegebenen Tiefen gebohrt werden,

   - so daß ein von der Bodenfläche der Löcher bestimmter Umriß im wesentlichen dem programmierten Umriß (2b) entspricht und von diesem konstant beabstandet (Az) ist

   (Fig. 4).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - daß mindestens mehrere (3) der mehreren Löcher

   - im wesentlichen zueinander parallel hergestellt werden

   (Fig. 1).
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   - daß zu den mehreren Löchern

   - Löcher (4s) gehören, die schief die parallelen Löcher (3) schneiden, und

   - daß gemäß dem Schritt b)

   - das Arbeitsmedium durch die schiefen Löcher (4s) gespült wird für eine dynamische Strömung des Arbeitsmediums durch den Arbeitsspalt.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , - daß der Schritt a)

   - mit mehreren Bohrwerkzeugen (41., 4m, 4n) durchge-5 führt wird,

   - die unterschiedliche Werkzeugabmessungen besitzen, um die entsprechenden mehreren Sätze von im Durchmesser unterschiedlichen Löchern (31., 3m, 3n) zu erzeugen
   10 (Fig. 6) .
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5,

   dadurch gekennzeichnet, 15 - daß der Schritt b)

   - das Bohren der mehreren Sätze von Löchern (3_1,· 3m, 3n) nacheinander im Bereich umfaßt.

   20
7. 7, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - daß die parallelen Löcher (3)

   - in einer Richtung ausgerichtet werden, die im wesentlichen gleich der Richtung ist, in der mindestens 25 eine der Werkzeugelektroden (4) beim Schritt b2) vorgeschoben wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7,

   dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Löcher

   - mindestens in einem Satz der Löcher (3I₁) mit dem

   größten Durchmesser im Bereich gebohrt werden, wobei ihre Mittelpunkte voneinander gleich beabstandet sind, und

   - daß die Löcher (3m)

   - in mindestens einem anderen Satz in den Zwischenräumen zwischen den Löchern mit dem größten Durchmesser

   gebohrt werden
   (Fig. 1(B)).
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8,

   dadurch gekennzeichnet, - daß ein weiterer Satz von Löchern (3n) - mit kleinstem Durchmesser zu den mehreren Löchern gehört und

   - mindestens in einer Zone des Bereichs gebohrt werden, die näher zum programmierten Umriß (2a) ist (Fig. 1(B)).

   1O. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   - daß zu der mindestens einen Werkzeugelektrode

   - mehrere Elektroden mit einer Grob (53.)- und einer 5 Fein(5n)-Arbeitselektrode gehören, und

   - daß im Schritt b)

   - mindestens ein wesentlicher Teil des übriggebliebenen, nicht abgetragenen Werkstoffs zwischen den mehreren Löchern
10. 10 - elektroerosiv durch die Grob-Arbeitselektrode (5_1) abgetragen wird und

    - mindestens ein Teil des nicht abgetragenen Werkstoffs zwischen dem Umriß, der durch die Bbdenflache der Löcher bestimmt ist, und dem programmierten

    15 Umriß (2a)

    - elektroerosiv mit der Fein-Arbeitselektrode (5n) abgetragen wird.
11. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ,
    g e k e η η zeichnet durch

    - einen Werkzeughalter (16),

    - der mindestens ein Bohrwerkzeug (42., 4m, 4n., 4o, 4p) und mindestens eine Werkzeugelektrode (5^L, 5m, 5n) für elektrische Bearbeitung trägt;

    - eine Steuereinrichtung (54);

    - eine Einrichtung (21 - 27),

    - die abhängig von Steuersignalen von der Steuereinrichtung zum Antrieb des Werkzeughalters (16) wahlweise das Bohrwerkzeug (4) zur Ausführung des Schritts a) in eine Bohrstellung in Bezug auf das Werkstück und die Werkzeugelektrode (5) zur Ausführung des Schritts b) nach dem Schritt a) in eine Stellung zur elektrischen Bearbeitung relativ zum Werkstück (1) bringt;

    - einen Drehantrieb (14)

    - zum Drehen des Bohrwerkzeugs (4) während des Schritts a);

    - eine Versorgungseinrichtung (36 - 44)

    - zur Zufuhr des Mediums zur elektrischen Bearbeitung in die Löcher und den Arbeitsspalt beim Schritt b) ;

    - eine Stromversorgungseinrichtung (44a, 44b, 35),

    - die wahlweise beim Schritt b) betätigbar ist, um den Strom für die elektrische Bearbeitung zwischen der Werkzeugelektrode (4) und dem Werkstück (1) einzuspeisen; und

    - eine Vorschubeinrichtung (14, 17)

    - zum Vorschieben des Bohrwerkzeugs beim Schritt a) und der Werkzeugelektrode beim Schritt b) relativ in das Werkstück, um jedes der mehreren Löcher beim Schritt a) zu bohren bzw. elektroerosiv den nicht abgetragenen Werkstoff beim Schritt b) abzutragen* (Fig. 5-7).