本發(fā)明涉及用于多通道放電加工的電極支撐器。進一步地，本發(fā)明涉及用于多通道處理電極支撐器的放電加工機床。

背景技術：

根據本發(fā)明的多通道加工存在于利用多個工件或多個電極或二者：多個工件和多個電極的放電加工（EDM）中。一般地，創(chuàng)建多個單獨放電間隙，而每一個單獨間隙由發(fā)電機服務。已經在EDM的歷史中例如在US2783411中非常早地提出多通道加工的原理。多通道處理具有生產環(huán)境中的巨大相關性，其中其基本上用于并行化過程以對生產率有利。多通道EDM機床可以具有公共或單獨的運動學、過程控制和發(fā)電機。

典型的這樣的情況是直接部分生產應用，其中經處理的部分不是鑄造模具而是生產鏈的最終部分：注射器噴嘴孔的鉆孔、用于葉片和其它渦輪部件的冷卻孔的鉆孔、通過放電紋理化（EDT）的滾子的紋理化等。在電線放電加工（WEDM）中，多通道處理已經被提出用于多線切割，以用于狹縫形成應用，等。

然而，多通道處理在模具制造的情況下也是適用的。事實上，同樣在注射成型的情況中存在通過增加并行化（即通過每一個注射循環(huán)產生的經鑄造部分的數目）來增強生產的平穩(wěn)趨勢。因此，多通道處理還具有關于常見標準放電加工應用中的巨大相關性。

除過程并行化的范圍之外，在某些應用中，多通道處理適合于實現較好的技術結果。已知限制可以通過EDM獲得的表面質量的因素是加工表面積。而且，加工表面積確定電極損耗。這是由于以下事實所致：通過電極間空間（Gap）分離的工件和電極表示作為放電電路的部分的電容器。所述電容器的能量存儲與電極/工件配對的表面積成比例。主要結果是就每一個電壓變化而言，尤其是在放電開始處，不想要的附加電流放電添加期望的放電，因而改變其物理特性、移除速率、電極損耗和Gap距離。通過將電極劃分成電氣分離的部分電極，諸如DE19540352中所公開的，所占用的電極表面積和因而相關電容成比例地減小。電氣絕緣的部分電極單獨連接至發(fā)電機，使得工件的部分區(qū)域通過部分電極來加工。在較小電容的情況下，電極的損耗降低并且實現改進的過程穩(wěn)定性。

用針對平板電容器的公式來計算電容如下：

其中

C是電容，以法拉為單位；

A是電極面積，以平方米為單位；

是Gap中的處理液體的介電常數；

是電常數；以及

Gap是電極間距離，以米為單位；

如所述，提供多于一個發(fā)電機（例如對于每一個部分電極提供一個）是可能的。電子器件的演進導致平穩(wěn)較高的發(fā)電機功率密度和增加的效率，使得簡化板的調節(jié)。提供用于多通道開模EDM的多個機床集成的發(fā)電機變得越來越有意思。

發(fā)電機的甚至更加有效的使用是可能的，如果發(fā)電機在脈沖周期的分數1/n（其中n＞2）期間接通的話。在該情況下，人們可以共享通道之間的發(fā)電機接通時間，如EP2397250A1中所描述的。例如，如果接通時間小于50%，則兩個通道可以利用一個發(fā)電機來服務：在第一通道的暫停期間發(fā)電機被切換到第二通道，使得發(fā)電機可以在一個和另一個放電間隙上輪流使用。

通常多通道處理利用專用機床實現，該專用機床特別地設計成進行總是相同或類似的特定任務。關于這樣的專用機床的問題在于其制造價格嚴重地由市場容量確定，從而在低數量的情況下變得過多。甚至更糟的是，它們的設計和開發(fā)花費大量時間，有時數年，從而對于制造商或投資商而言變得具有風險。然而，最近一些應用已經出現，其中將合期望的是利用多個通用放電加工機床來執(zhí)行多通道處理。

某些模具由類似或等同腔體的陣列組成，并且在表面精加工方面具有非常高的必要性；在大多數情況下將電極劃分成具有相同或類似部分區(qū)域的部分電極是相當容易的。盡可能的是，使用通用放電加工機床將有意義，因為這些機床是靈活的，確實實現所有所要求的特征和選項，其中最新的制造商技術關注發(fā)電機、過程控制、機床設計等。

本發(fā)明的目的因而是提供一種設備，其使得促進標準放電加工機床對于多通道處理的適配是可能的。

該目的通過依照權利要求1的特征的電極支撐器和放電加工機床來實現。

技術實現要素：

用于多通道放電加工的發(fā)明的電極支撐器可以與自動電極轉換器（ATC）和合適的電極支撐器一起使用以改進生產率和/或增強表面質量。

本發(fā)明的第一方面針對用于多通道放電加工的電極支撐器，包括：

– 電極支撐器通過其穩(wěn)固且可拆卸地固定到放電加工機床的卡盤的支撐元件，以及電極支撐器通過其精確定位到所述卡盤的參考元件；

– 多個放電加工電極通過其穩(wěn)固且精確地安裝在電極支撐器上的電極安裝部段；

– 中心主體，包括與彼此電氣絕緣的多個分離的內部電流供給電路，每一個從電極支撐器的外圍引向電極安裝部段的分離電流饋送器區(qū)段。

本發(fā)明的第二方面針對適配用于這樣的多通道電極支撐器的最佳使用的開模ED機床，開模放電加工機床能夠向多個通道供給放電脈沖，并且包括電流刷組件，而所述組件包括多個單獨的電流供給接觸器以用于向相應滑環(huán)供給加工電流。

在從屬權利要求、以下描述和附圖中闡述另外的方面。其它特征在所公開的方法和產品中是固有的，或者將從實施例及其附圖的以下詳細描述變得對本領域技術人員而言是顯而易見的。

附圖說明

現在將通過示例的方式并且參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。各圖圖示了以下內容：

圖1-3 根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器的部分截面視圖

圖4a,b 可能的電極形狀

圖5-8 根據本發(fā)明的承載用于多通道放電加工的電極支撐器的ED機床的加工頭的部分視圖

圖9-10 根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器的部分截面視圖。

圖1示意性地圖示了根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器的可能實施例。發(fā)明的電極支撐器1包括安裝在中心主體15的頂部上的支撐元件17，以及位于所述中心主體15的底部上的電極安裝部段19?，F在將詳細描述發(fā)明的電極支撐器的這些構成部分。

發(fā)明的電極支撐器1在其頂部上包括已知且通常使用的支撐元件17。支撐元件17具有支撐穩(wěn)固且可拆卸地固定到放電加工機床中的加工頭的卡盤（未示出）的電極支撐器1的功能。支撐元件17的部分是所謂的參考元件16，完整的電極支撐器1通過其被精確地定位在放電加工機床的機床頭（未示出）上。電極支撐器1還包括操縱元件（未示出），自動工具轉換器的叉形夾具通過該操縱元件能夠抓取電極支撐器1以用于自動操縱，例如從電極盒（magazine）到放電加工機床的機床頭并且反之亦然。支撐元件包括軸向附著到電極支撐器1的掛鉤18，電極支撐器1通過掛鉤18被夾持在機床頭的卡盤中。參考元件16根據現有技術制作，一般包括以停止形式的豎直參考（Z），和以提供于在Z方向上部分彈性的板中的嵌入特征的形式的分離水平參考（X/Y）。通過所述參考16，實現電極支撐器1相對于卡盤的精確且可重復的定位。

不更加詳細地描述這些支撐元件17，因為它們優(yōu)選地具有標準類型，并且從已知工具加工系統制造商可得到。例如在EP2361713A1中說明關于支撐元件17的附加細節(jié)。

根據本發(fā)明的電極支撐器1在中心主體15的底座處包括電極安裝部段19，多個放電加工電極9,10通過電極安裝部段19穩(wěn)固且精確地定位。電極9,10,11安裝在所期望的位置中并且通過空氣間隙或通過絕緣元件（未示出）與彼此電氣絕緣。所述電極安裝部段19在分離夾持部段22中被劃分，電極9,10安裝在分離夾持部段22上。夾持部段22可以適配于所使用的電極的數目、大小和幾何形狀。

根據本發(fā)明的電極支撐器1包括中心主體15，該中心主體15具有多個分離的內部電流供給電路20，其與彼此電氣絕緣，每一個電路20從電極支撐器1的外圍引向分離的電流饋送器區(qū)段21。分離的電流饋送器區(qū)段21（未詳細示出）嵌入在中心主體15的底座中并且表示分離的內部電流供給電路20的端子。優(yōu)選地，單獨的夾持部段22例如借助于螺絲（未示出）固定安裝在單獨的電流饋送器區(qū)段21上。然而，電流饋送器區(qū)段21可以包括可移動接觸構件以改進與夾持部段22的接觸。在可能的實施例中，夾持部段22和電流饋送器部段21可以集成以形成一個元件。由放電加工機床的發(fā)電機提供的電流脈沖（未顯示）被傳導至電極安裝部段19、至使用在多通道過程中的多個電極中的期望的一個。在這里，術語“電極安裝部段”要以最寬泛的可能含義來解釋；例如電極可以被夾持、用螺絲擰緊、焊接等到位于中心主體的底座處的相應電流饋送器區(qū)段。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該實施例也被圖示在圖1中，用于多通道放電加工的電極支撐器1可以包括在其外圍的多個滑環(huán)23。依照所圖示的實施例，滑環(huán)23可以具有環(huán)或環(huán)區(qū)段的形式并且位于電極安裝部段19的圓形側處。以此方式，滑環(huán)23可以借助于外部電流饋送器來接觸。

每一個滑環(huán)23連接到中心主體15的分離電流饋送器區(qū)段21并且最后借助于分離的內部電流供給電路20連接到單獨的電極9,10。以此方式，電流脈沖跨電極支撐器1被傳導至單獨的電極9,10。優(yōu)選地，電極支撐器1具有用于每一個通道（分別地為每一個電極9,10）的滑環(huán)23。

優(yōu)選地，滑環(huán)23構成電極支撐器1的橫向表面的部分（分別地為中心主體15）；在這里，滑環(huán)23——優(yōu)選地具有相同直徑——豎直釘住并且同軸對準到電極支撐器1的主軸，例如借助于絕緣盤8與彼此電氣分離。以此方式，滑環(huán)23可以例如借助于電流刷或其它構件從側面接觸。

可替換地，滑環(huán)23可以布置在中心主體15的頂表面12處，剛好在參考元件16下方或靠近參考元件16，如以下將關于圖6進一步解釋的那樣。在這樣的配置中，滑環(huán)23將基本上布置在相同平面中并且與電極支撐器1的主軸Z同軸。它們仍舊可能具有不同直徑的環(huán)或環(huán)區(qū)段的形式，其顯然與彼此合適地電氣分離。

典型地，根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器至少包括以下元件：

·電極支撐器的頂部上的支撐元件，電極支撐器通過該支撐元件穩(wěn)固且可拆卸地固定和精確地定位在機床頭的卡盤上并且電極支撐器通過該支撐元件可以由自動工具轉換器抓取；

·包括兩個或更多個內部電流供給電路、滑環(huán)、絕緣元件和電流饋送器區(qū)段的中心主體；以及

·包括兩個或更多個夾持部段的電極安裝部段，其中已安裝的電極位于中心主體的底表面處。

大多數開模放電加工機床包括從電影角度來看（cinematically）串聯到Z軸的C軸。借助于所述C軸，電極支撐器可以被重定位，例如以補償電極相對于機床軸x，y的未對準或者設置期望的角度位置。其還可以被用作放電加工機床的伺服控制軸，例如以執(zhí)行螺絲類型或螺旋形加工，其中C和Z軸被同時插入。

多通道電極支撐器也可以用于執(zhí)行其中C和Z軸被同時插入的加工。圖4a和b示出傾斜的電極11，其用于形成圓柱形工件中的傾斜的狹縫，諸如整體葉盤（blisk）、葉環(huán)（bling）或類似工件。根據本發(fā)明的電極支撐器可以承載兩個或更多個這樣的電極以便改進生產率。

優(yōu)選地，電極支撐器（分別地其電極安裝部段包括滑環(huán)）具有至少部分圓柱形形式?？梢匀菀椎厥闺娏魉⑴c電極支撐器的相應滑環(huán)接觸以向電極傳導電流脈沖。通過中心主體的圓柱形構成，C軸上的電極旋轉是可能的。以此方式，加工過程可以包括通過電極支撐器的旋轉運動。

如所提到的，電極支撐器的中心主體15包括內部電流供給電路20并且在其兩端處其具有電氣接觸元件，即滑環(huán)23和電流饋送器區(qū)段21，通過電氣接觸元件將電流脈沖帶到電極安裝，分別到電極。另外，電極安裝部段包括優(yōu)選地具有盤或環(huán)的形狀的絕緣元件。電氣部件和絕緣元件安裝在一起以形成剛性主體（比較各圖）。

支撐元件17位于經組裝的中心主體15的頂部上，并且在中心主體15的相對端上——分別在底表面處——電極安裝部段19被分配有多個已安裝的電極。

圖1,2,3和5示出根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器1,14的不同可能版本，其中滑環(huán)23借助于電流刷組件24徑向接觸。在這里，電極支撐器1的中心主體由軸向堆積層的序列構成，其中滑環(huán)23通過絕緣盤26分離。如圖5中所示，電流刷組件24包括用于每一個滑環(huán)23的刷13。電力刷13安裝在電流刷支座4上，電流刷支座4安裝在機床頭6上。

優(yōu)選地，電流刷支座4包括致動器，例如通過其使刷組件與滑環(huán)23接觸或從它們撤回的圓柱體。優(yōu)選地，電流刷組件24包括一個或多個彈簧以抵靠相應滑環(huán)23按壓刷，以補償滑環(huán)23的可能的同心度誤差和/或以改進電氣接觸。在這樣的徑向配置中，電流刷組件24優(yōu)選地橫向安裝到機床頭（或在機床頭的尾部處），使得機床頭的另一側對ATC的夾具保持可自由訪問，并且前側對ED機床的操作員是可自由訪問的。

圖6,7和8示出根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器的另一實施例。在該版本中，滑環(huán)27安裝在電極支撐器2的中心主體15的頂表面12上并且通過刷13軸向接觸。在這里，電極的中心主體15的頂表面12由滑環(huán)27和絕緣環(huán)26的徑向接連構成。優(yōu)選地，當電極支撐器2借助于ATC或手動定位到卡盤7中時，使刷13筆直地接觸到滑環(huán)27；因而關于根據圖6,7或8的電流刷組件24的軸向配置，不存在對于接觸滑環(huán)27和從滑環(huán)27撤回刷的附加致動器的需要。

在圖6中顯示的實施例中，電流刷組件24安裝在加工頭6的一側。然而，電流刷13還可以拆分，例如如圖7中所圖示的：在這里，電流刷組件24安裝在加工頭6的兩側以接觸中心主體15的頂表面12上的滑環(huán)27。以此方式，由刷13和彈簧施加以接觸滑環(huán)27的力均勻分布并且電極支撐器2不經受任何附加扭轉。

圖8示出其中用于多通道放電加工的電極支撐器2與具有Z軸沒有C軸的開模EDM一起使用的另外的可能配置。

電氣連接的設計可以通過利用用于自動連接的插塞式連接器組件3取代電流刷組件來進一步簡化。在這樣的配置中，電極支撐器2到電極線纜5的連接利用電極支撐器2到離合器中的軸向插入來建立。更具體地，自動工具轉換器（未示出）將電極支撐器2移動到加工頭6，其中電極支撐器2借助于掛鉤夾持在卡盤7中。利用所述上升運動，電極支撐器的插塞式連接器被插入在插座連接器中，插座連接器固定且同軸地安裝在加工頭上。

在圖8中所示的配置中，兩個發(fā)電機模塊28安裝在加工頭6的左邊和右邊或者加工頭6的外殼上。每一個模塊的電極線纜5的一極與電流刷組件24連接，電流脈沖通過電流刷組件24被傳導至相應滑環(huán)27。其它極一起連接到工件（未示出）。圖8中所示的實施例的電極線纜5非常短，使得降低脈沖的失真的影響。

優(yōu)選地，將用于多通道放電加工的電極支撐器的中心主體的部件制作成模塊化的，即滑環(huán)27、絕緣環(huán)26或絕緣盤26、內部電流供給電路20的元件以及其它中間和對接部件以電極支撐器1,2可以組裝在各種配置中并且因而擴展可能應用的數目的這樣的方式來設計。

優(yōu)選地，滑環(huán)27包括至少一個凸起以形成作為鏈接元件（內部電流供給電路20的一部分）；所述內部電流供給電路20豎直橫穿電極支撐器的中心部分15，將滑環(huán)27與中心主體15的底座上的電流饋送器區(qū)段21電氣連接。分別作為鏈接元件的凸起優(yōu)選地為合適長度的實心導體或編織物。

用于多通道放電加工的電極支撐器的中心主體15必須是剛性的，但是不是特別精確的，因為，如所述，電流刷組件24包括抵靠滑環(huán)23,27按壓刷的彈簧。因此，根據本發(fā)明的多通道電極支撐器1的制造成本相對低。

中心主體15由于在電極支撐器1自身上加工電極的事實而必須不是精確的。因此僅電極支撐器的剛度和參考元件的精度是重要的，而中心主體的精度對于制造精度而言不是相關的。

優(yōu)選地，用于多通道放電加工的電極支撐器提供在用于兩個通道的基本配置中，并且還包括形成模塊化集合的部件。以此方式，用于多通道放電加工的電極支撐器1可以組裝成與期望數目的通道一起操作。一般地，所述數目在二和四之間，但是根據本發(fā)明的電極支撐器還可以與單個通道以及與多于4個通道一起使用。

優(yōu)選地，中心主體15的最下層被構成為包括期望數目的電流饋送器區(qū)段21的端子絕緣體盤25。這些區(qū)段21通過用于每一個通道的中心主體15的內部電流供給電路20單獨接觸。優(yōu)選地，模塊化集合包括若干可交換的端子絕緣體盤25，每一個具有某個數目的電流饋送器區(qū)段21，電流脈沖通過該電流饋送器區(qū)段21被傳導至夾持部段22并且因而傳導至安裝于其上的電極。例如，圖3中圖示的端子盤25具有與彼此絕緣的四個電流饋送器區(qū)段21，電流通過該電流饋送器區(qū)段被傳輸至夾持部段22和電極，每一個區(qū)段在與彼此的90°的角度處。另一方面，結合圖5,6,7和8示出和解釋的實施例每一個具有兩個電流饋送器區(qū)段21、兩個夾持部段22和兩個電極。

根據在圖中未示出的本發(fā)明的另外的有利實施例，用于多通道放電加工的電極支撐器的端子絕緣體盤25可以被制作成可配置的，即其被設計成適合于可變數目的電極和最大可能數目的應用情況。

圖9和10示出根據本發(fā)明的用于多通道放電加工的電極支撐器1的另外的有利實施例。在這里，電極支撐器1的中心主體15包括單片絕緣元件30。支撐元件17仍舊安裝在中心主體15的頂部上并且電極安裝部段19仍舊位于中心主體15的底部上。然而，在該實施例中，中心主體15自身不再由軸向堆積層的序列構成，其中滑環(huán)23通過絕緣盤26分離；在該簡化構成中，單片絕緣元件30承載滑環(huán)23、內部電流供給電路20和電流饋送器區(qū)段21。優(yōu)選地，滑環(huán)23包括至少一個凸起以形成作為鏈接元件（內部電流供給電路20的一部分），并且單片絕緣元件30包括其外圍上的多個凹槽以容納明顯在不同凹槽處的每一個滑環(huán)23的至少一個凸起。例如，單片絕緣元件30可以包括分布在其外圍上與彼此成90°的4個凹槽，并且每一個滑環(huán)23具有一個凸起。以此方式，單片絕緣元件30可以接收分別承載高達4個滑環(huán)23。優(yōu)選地，將滑環(huán)軸向插入在單片絕緣元件上。凹槽可能具有不同深度使得滑環(huán)定位在單片絕緣元件30上的定義明確的軸向位置處?？商鎿Q地，凹槽可以是連續(xù)的（直通凹槽），并且滑環(huán)23可以借助于間隔物和或借助于內部電流供給電路20軸向分離。

本實施例中所描述的中心主體15是相對簡單的，并且因而是不昂貴的，并且歸功于絕緣元件的單片構造，其甚至更加剛硬。盡管中心主體15包括單片絕緣元件30，電極支撐器1仍舊在某種程度上可配置用于期望數目的通道。

優(yōu)選地，在期望的配置中，電極9,10首先安裝到多通道電極支撐器1,2,14的電極安裝部段19的夾持部段22，并且然后它們一起被直接加工在所述多通道電極支撐器1,2,14上。以此方式，所安裝的多個電極的相對位置精度不受夾持操作影響，而是僅由用于制備電極的機床工具的加工精度確定。因此還改進通過EDM過程生成的腔體的相對位置。

在另一實施例中，多通道電極支撐器承載至少兩個或更多個電極，其順序地與相同工件一起使用。電極例如是粗糙和精加工的電極。在這里，過程不是并行化的；優(yōu)點在于以下事實：電極安裝在相同電極支撐器上并且一起制作在研磨機或WEDM或其它機床工具上；以此方式，過程的精度不再由研磨機和EDM二者上的夾持誤差確定，而是僅由制造過程的精度確定，并且容量是有限的，因為電極電氣分離。

顯然，可能的是使用具有不同數目的電極的多通道電極支撐器的某種配置。例如，配置成服務四個通道的多通道電極支撐器具有四個分離的內部電流供給電路，其具有四個滑環(huán)、四個電流饋送器區(qū)段和四個夾持部段。配置成服務四個通道的所述多通道電極支撐器還可以與少于四個電極（即，三個或兩個電極）一起使用，而且與一個單個電極一起使用，如果要求的話。例如，如果所述多通道電極支撐器配置成服務四個通道但是僅具有兩個電極，則這兩個電極安裝成分離電極安裝部段的區(qū)段并且向電流刷組件的僅兩個滑環(huán)提供電流脈沖。

本發(fā)明公開了一種多通道電極支撐器，其可以借助于沒有特定約束的ATC來操縱。盡管工具加工系統的所有制造商具有其自身的特定設計，但是根據本發(fā)明的多通道電極支撐器可以通過將特定支撐系統17安裝到中心主體15的頂部而與每一個特定系統一起使用。因此其可以借助于具有合適夾具的ATC或機器人（Robot）來操縱。

本發(fā)明中所公開的多通道電極支撐器還可以包括輔助供給電路，例如用于處理液體和/或壓縮空氣的一個或多個供給電路，和/或用于感測構件以用于過程監(jiān)視的線纜。這些輔助供給電路可以被設計成應對多通道電極支撐器的每一個單獨電極。在這里，用于處理液體和壓縮空氣的連接可以典型地通過EDM機床的加工頭是公共的，或是單獨的。

關于放電加工過程描述了本發(fā)明。然而，要理解的是，相同或類似特征可以與諸如電化學過程（特別是PECM）的其它電氣過程一起使用，與混合過程一起使用等等。

本發(fā)明不限于明確解釋的示例和實施例。所說明的可替換方案要被視為意圖激勵本領域技術人員以最有利的方式實現本發(fā)明的建議。

參考標記

1 電極支撐器

2 電極支撐器

3 插塞式連接器組件

4 電流刷支座

5 電極線纜

6 機床頭

7 卡盤

8 絕緣元件

9 電極1

10 電極2

11 傾斜的電極

12 電極支撐器的頂表面

13 刷

14 多通道電極支撐器

15 電極支撐器的中心主體

16 參考元件（對準）

17 支撐元件

18 掛鉤

19 電極安裝部段

20 內部電流供給電路

21 內部電流饋送器區(qū)段

22 夾持部段

23 滑環(huán)（旋轉電流饋送器組件，收集器）

24 電流刷組件（饋送接觸器）

25 端子絕緣體盤

26 絕緣環(huán)

27 安裝在頂表面上的滑環(huán)

28 發(fā)電機模塊

30 單片絕緣元件