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