Drive Unit Enabling Electrochemical Orbiting with High Dynamics and High Accuracy

Abstract

Electrochemical machining (ECM) is a well-established process for the machining of hard and difficult-to-machine materials. Over time there has been an increasing importance in the field of precise complete machining of complex components. Regarding the common operating mode characterized by uniaxial sinking, several drawbacks and limitations occur such as rounded edges in stepped parts and limited 3-dimensional imaging accuracy. This paper introduces an approach of an orbiting process kinematic enabled through a highly dynamic drive unit. The idea of EC-Orbiting is sequential or continuous superposition of the lowering movement of the cathode with an orbital motion of the workpiece, which improves the overall process conditions. An adaptive compensation of the unbalance forces is developed in order to achieve the required high dynamics.

Abstract

Elektrochemische Bearbeitung (engl.: ECM) ist eine etablierte Technologie zur Bearbeitung von harten und schwer zerspanbaren Materialien, insbesondere zur Herstellung komplexer und hoch präziser Bauteile. Bei der bisherigen konventionellen Prozessführung mit einachsiger Einsenkbewegung des Werkzeugs in das Werkstück ergeben sich diverse Nachteile. So entstehen bspw. verrundete Kanten, was die dreidimensionale Abbildungsgenauigkeit eingeschränkt. Das EC-Orbiting stellt einen neuartigen Ansatz dar, bei dem durch Einsatz einer hochdynamischen Orbitingkinematik das Werkstück prozessparallel sequentiell oder simultan zur Einsenkbewegung des Werkzeugs auf einer Kreisbahn rotationsfrei bewegt wird, was zu einer allgemeinen Verbesserung der Prozessbedingungen führt. In Folge der hohen Dynamik und den damit einhergehenden hohen dynamischen Unwuchtkräften ist ein prozessadaptiver Unwuchtausgleich entwickelt worden.