DE102006015442A1 - Electro-chemical machining electrode for electrically conductive material, has electro-chemical machining active section, which has tapering outside geometry towards face of electrode - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildeten zu bearbeitenden Objekts.The The invention relates to an electrode for electrochemical machining one of an electrically conductive Material formed object to be processed.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildeten zu bearbeitenden Objekts anzugeben, die eine prozesssichere, schnelle und wirtschaftliche Bearbeitung, beispielsweise von einer Bohrung, in einem Arbeitsschritt ermöglicht. Gleichzeitig soll eine Übertragbarkeit auf andere geometrische Ausgestaltungen von tiefen Kavitäten, wie zum Beispiel einer Innenverzahnung, gewährleistet sein. Diese soll sich besonders durch eine positionsgenaue Führung auszeichnen.outgoing The invention is based on the object of the prior art an electrode for electrochemical machining one of an electrical conductive Specify material formed object to be processed, the one process-reliable, fast and economical processing, for example from a hole, in one step. At the same time a transferability to other geometric configurations of deep cavities, such as For example, an internal toothing, be ensured. This should especially characterized by a positionally accurate leadership.
Die Aufgabe wird in Bezug auf die anzugebende Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.The Task is in relation to the electrode to be specified for electrochemical Processing solved by the features of claim 1. Further advantageous embodiments and refinements of the invention go from the dependent claims and the description.
Die Aufgabe hinsichtlich der anzugebenden Elektrode wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildeten zu bearbeitenden Objekts einen ECM-aktiven Abschnitt mit einer sich in Richtung der Stirnseite der Elektrode verjüngenden äußeren Geometrie aufweist, wobei innerhalb der Elektrode ein Kanal zur Elektrolytzuführung verläuft, welcher zentral im Bereich der Stirnseite mündet.The Task with respect to the electrode to be specified according to the invention solved that the electrode for electrochemical machining of a electrically conductive Material formed object to be machined an ECM-active section having an outer geometry tapering towards the face of the electrode, wherein within the electrode, a channel for supplying electrolyte, which opens centrally in the area of the front.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass die sich zur Stirnfläche der Elektrode verjüngende Geometrie der Elektrode zuerst in die ECM-aktive Bearbeitung gelangen wird. Dabei gewährleistet die sich zur Stirnseite hin verjüngende Geometrie, dass immer nur eine kleine Elektrodenfläche zur ECM-Bearbeitung aktiv ist und somit die Abtragsfläche und auch die Abtragsprodukte wesentlich reduziert werden. Dieses ermöglicht in vorteilhafter Weise eine weitaus höhere Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode von mehr als 3mm/min, vorzugsweise von 5 bis 6mm/min, so dass die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung gesteigert wird. Zusätzlich wird die Prozesssicherheit der ECM-Bearbeitung durch die reduzierte Abtragsfläche wesentlich erhöht, da die Bearbeitungsfläche, an welcher Kurzschlüsse und somit ein ungewollter Abbruch der Bearbeitung stattfinden können, wesentlich reduziert wird. Daraus folgend steigt auch die Qualität der bearbeiteten Oberfläche.Of the Advantage of the invention is that the to the face of the Electrode tapered First enter the geometry of the electrode into ECM-active machining becomes. Guaranteed the tapering towards the front Geometry that only ever has a small electrode area for ECM machining is active and thus the Abtragsfläche and also the Abtragsprodukte be substantially reduced. This allows in advantageously a much higher feed rate the electrode of more than 3mm / min, preferably from 5 to 6mm / min, so that the efficiency of processing is increased. In addition will the process reliability of ECM machining due to the reduced removal area is essential elevated, because the working surface, at which shorts and thus an unwanted termination of processing can take place, essential is reduced. As a result, the quality of the processed also increases Surface.
Gleichzeitig sorgt die sich verjüngende äußere Geometrie dafür, dass sich die Elektrode während der ECM-Bearbeitung selbst genau positioniert und führt.simultaneously provides the tapered outer geometry for this, that the electrode during the ECM processing itself accurately positions and guides.
In Verbindung mit der zentralen Zuführung der Elektrolytlösung bei der ECM-Bearbeitung durch die zentrale Mündung in der Stirnfläche der Elektrode entsteht der weitere Vorteil, dass die sich bei der ECM-Bearbeitung ausbildende Strömung der Elektrolytlösung für eine Zentrierung der Elektrode sorgt.In Connection with the central feeder of electrolyte solution in ECM machining through the central mouth in the face of the Electrode creates the added benefit of being involved in ECM machining training flow the electrolyte solution for one Centering of the electrode ensures.
Vorteilhafterweise ist die äußere Geometrie der Elektrode mit der Mündung des Kanals rotationssymmetrisch ausgebildet, da dies die Stabilität der Zentrierung der Elektrode durch die sich im Arbeitsspalt ausbildende Strömung erhöht. Gleichzeitig gewährleistet diese Ausgestaltung, dass weniger Wirbel in der Strömung auftreten und der Prozessstabilität somit weiter vorteilhaft erhöht wird.advantageously, is the outer geometry of the Electrode with the mouth of the channel formed rotationally symmetrical, since this is the stability of the centering the electrode is increased by the forming in the working gap flow. simultaneously guaranteed this embodiment, that fewer vortices occur in the flow and process stability thus further advantageously increased becomes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Elektrode sind an der Umfangsfläche der äußeren Geometrie der Elektrode ein oder mehrere federnde Elemente angeordnet, die insbesondere die Funktion einer Dichtung ausüben, welche in Abhängigkeit der Strömungsrichtung unidirektional dichtend wirkt.In a further advantageous embodiment of the electrode are on the peripheral surface of the outer geometry of the electrode one or more fe arranged end elements, which in particular exert the function of a seal which acts unidirectionally sealing depending on the flow direction.
Vorteilhaft ist es dabei, dass dadurch bessere Strömungsbedingungen der Elektrolytlösung für die ECM-Bearbeitung erreicht werden, da derartige Elemente die Strömung in eine Richtung leiten, während sie in die andere Richtung als eine Art Dicht- oder Rückschlagventil wirken. Das heißt, sie wirken unidirektional. Somit ist vorteilhaft die Prozessstabilität erhöht und die Oberflächenqualität der Bearbeitungsfläche wird gesteigert.Advantageous it is thereby that better flow conditions of the electrolyte solution for ECM machining be reached, since such elements conduct the flow in one direction, while in the other direction as a kind of sealing or check valve Act. This means, they are unidirectional. Thus, the process stability is advantageously increased and the Surface quality of the processing surface is increased.
Besonders vorteilhaft ist es dabei auch, dass durch die federnden Elemente eine zusätzliche zentrierende Wirkung der Elektrode erreicht wird, da sie die Elektrode im Spalt zwischen der Elektrode und den Bearbeitungsobjekt definiert zum Bearbeitungsobjekt beabstanden. Dies führt zu einer weiteren Steigerung der Prozessstabilität. Vorteilhafterweise sind die federnden Elemente aus einen isolierenden Werkstoff hergestellt oder aber mit einer isolierenden Beschichtung versehen, damit sie nicht ECM-aktiv wirken und durch sie kein weiterer Materialabtrag stattfindet.Especially It is also advantageous that by the resilient elements an additional centering effect of the electrode is achieved as it is the electrode defined in the gap between the electrode and the machining object Space for the object to be processed. This leads to a further increase the process stability. Advantageously, the resilient elements of an insulating material manufactured or provided with an insulating coating, so that they do not act ECM-active and through them no further material removal takes place.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Elektrode mehrere innerhalb der Elektrode verlaufende Kanäle zur Elektrolytzuführung auf, die in einer einzigen, gemeinsamen Öffnung an der Stirnseite münden.In In a further advantageous embodiment, the electrode has a plurality within the electrode extending channels for supplying electrolyte, which open into a single, common opening on the front side.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass so auf einfache Art und Weise die Temperatur der Elektrode während der ECM-Bearbeitung durch die Zuführung eines definiert temperierten Elektrolyten gesteuert werden kann.Of the Advantage of this embodiment is that in a simple manner the temperature of the electrode during ECM editing through the feeder a defined tempered electrolyte can be controlled.
Vorzugsweise weist die Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildeten zu bearbeitenden Objekts zwei ECM-aktive Abschnitte mit unterschiedlicher geometrischer Ausgestaltung auf, wobei ein erster Abschnitt eine sich zur Stirnseite der Elektrode verjüngende äußere Geometrie aufweist und ein zweiter, sich an den ersten Abschnitt anschließender Abschnitt eine, entlang seiner Längserstreckung konstante äußere Mantelgeometrie aufweist.Preferably has the electrode for electrochemical machining of a an electrically conductive Material formed object to be machined two ECM-active sections with different geometric configuration, wherein a first section a tapering to the front side of the electrode outer geometry and a second, subsequent to the first section section one, along its longitudinal extent constant outer shell geometry having.
Der Vorteil dabei ist, dass so in einer Elektrode Abschnitte zu einer groben Vorbearbeitung und einer sich anschließenden Fertigbearbeitung integriert sind. Die sich zur Stirnfläche der Elektrode verjüngende Geometrie der Elektrode ist der Teil der Elektrode, der zuerst in die ECM-aktive Bearbeitung gelangen wird. Dabei gewährleistet die sich zur Stirnseite hin verjüngende Geometrie, dass immer nur eine kleine Elektrodenfläche zur ECM-Bearbeitung aktiv ist und somit die Abtragsfläche und auch die Abtragsprodukte wesentlich reduziert werden. Dieses ermöglicht in vorteilhafter Weise eine weitaus höhere Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode von mehr als 3mm/min, vorzugsweise von 5 bis 6mm/min, so dass die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung weiter gesteigert wird. Zusätzlich wird die Elektrode durch die verjüngende Geometrie genau positioniert und die Prozesssicherheit der ECM-Bearbeitung durch die reduzierte Abtragsfläche wesentlich erhöht.Of the The advantage here is that so in an electrode sections to a coarse pre-processing and subsequent finishing are integrated. The face to the front the electrode tapers The geometry of the electrode is that part of the electrode that is first in the ECM-active processing will arrive. Guaranteed the tapering towards the front Geometry that only ever has a small electrode area for ECM machining is active and thus the Abtragsfläche and also the Abtragsprodukte be substantially reduced. This allows in advantageously a much higher feed rate the electrode of more than 3mm / min, preferably from 5 to 6mm / min, so that the profitability of the processing further increased becomes. additionally the electrode is precisely positioned by the tapering geometry and the process reliability of ECM machining due to the reduced removal surface significantly elevated.
Vorteilhafterweise ist die sich verjüngende Geometrie als Kegelstumpf auszubilden, da so eine gleichmäßige Strömung der Elektrolytlösung im Spalt zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Objekt erreicht wird und somit die Abtragsprodukte prozesssicher entfernt werden. Die sich verjüngende Geometrie kann aber in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeometrie auch in anderer Geometrie ausgebildet sein, wie zum Beispiel eine sich verjüngende Geometrie mit ovaler Bezugs- und Stirnfläche oder als Pyramidensegment.advantageously, is the tapered geometry form as a truncated cone, since so a uniform flow of the electrolyte solution in the Gap between the electrode and the object to be machined reached and thus the removal products are reliably removed. The tapered geometry but can be dependent formed by the machining geometry in other geometry be, such as a tapered geometry with oval Reference and end face or as a pyramidal segment.
Die Bezugsfläche der sich verjüngenden Geometrie ist dabei kleiner zu dimensionieren als die herzustellende Fertiggeometrie, da diese erst bearbeitet wird, wenn der zweite ECM-aktive Abschnitt der Elektrode, d.h. der Abschnitt mit der über die Längserstreckung konstanten Mantelfläche, zur ECM-aktiven Bearbeitung gelangt. Die Geometrie der Mantelfläche ist dabei entsprechend der herzustellenden Fertiggeometrie zu wählen. Vorzugsweise ist sie dabei als kreisrunder, polygoner oder ovaler Querschnitt oder auch als Verzahnungsquerschnitt auszulegen, ist aber nicht auf diese beschränkt.The reference surface the rejuvenating Geometry is smaller to dimension than the one to be produced Finished geometry, since this is processed only when the second ECM-active portion of the electrode, i. the section with the over the longitudinal extent constant lateral surface, for ECM-active processing. The geometry of the lateral surface is to choose according to the finished geometry to be produced. Preferably They thereby as a circular, polygonal or oval cross-section or also to be interpreted as a gearing cross-section, but not on this limited.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Elektrode ist, dass bei der Bearbeitung der endgültigen Fertiggeometrie durch die über die Länge konstante Mantelfläche nur noch eine sehr kleine Materialmenge abzutragen ist und somit für die Fertigbearbeitung die hohe Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode der groben Vorbearbeitung aufrechterhalten werden kann, ohne dass Nachteile hinsichtlich der Oberflächenqualität der Bearbeitungsfläche oder der Prozesssicherheit zu erwarten sind.One Another advantage of the electrode according to the invention is that at the processing of the final Finished geometry through the over the length constant lateral surface only a very small amount of material has to be removed and thus for the Finishing the high feed rate of the electrode rough preprocessing can be maintained without Disadvantages regarding the surface quality of the working surface or Process reliability can be expected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elektrode, sind der erste und der sich daran anschließende zweite ECM-aktive Abschnitt der Elektrode als ein dünnwandig und/oder einstückig geschlossen ausgebildeter Profilquerschnitt ausgelegt.In an advantageous embodiment of the electrode according to the invention, are the first and the subsequent second ECM-active section the electrode as a thin-walled and / or in one piece designed closed trained profile cross-section.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass so die Elektrodenfläche zum Beginn der ECM-Bearbeitung durch die reduzierte Wandstärke weiter reduziert wird und somit die Prozesssicherheit bei gleicher Anlagenleistung erhöht wird oder aber eine ECM-Bearbeitung auch auf Bearbeitungsanlangen mit geringerer Leistung prozesssicher möglich ist. Die Wandstärke ist dabei vorzugsweise auf 0,1 bis 2mm auszubilden, kann aber in Abhängigkeit vom Bearbeitungsfall auch in dünnerer Wandstärke, z.B. aus Folienmaterial, oder aber in dickerer Wandstärke ausgebildet sein.The advantage of this embodiment is that the electrode surface is further reduced by the reduced wall thickness at the beginning of the ECM machining and thus the process reliability is increased with the same system performance or ECM machining also on machining systems Process reliability is possible with lower power. The wall thickness is preferably to form 0.1 to 2 mm, but may be formed depending on the processing case in thinner wall thickness, for example of sheet material, or in thicker wall thickness.
Als weiterer Vorteil ist bei dieser Ausgestaltung die Verwendung von einfach und kostengünstig herstellbaren Hohlquerschnitten möglich. Beispielsweise können so Hohlquerschnitte mit verschiedenen Abschnitten einfach und kostengünstig über Innenhochdruckumformung oder aber andere Fertigungsverfahren hergestellt werden. Vorteilhaft ist dabei, dass bei einem einstückigen Hohlquerschnitt ein homogener Übergang des ersten ECM-aktiven Abschnitts mit sich verjüngendem Querschnitt zu dem zweiten ECM-aktiven Abschnitt geschaffen werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine polygone Kontur oder Verzahnungskontur gleichmäßig von dem ersten ECM-aktiven Abschnitt in den zweiten ECM-aktiven Abschnitt übergeht.When Another advantage is the use of in this embodiment easy and inexpensive to produce Hollow sections possible. For example, you can so hollow sections with different sections easily and inexpensively via hydroforming or other manufacturing processes are produced. Advantageous is going to be that one piece Hollow cross-section a homogeneous transition of the first ECM-active section of tapered cross section to the second ECM-active section can be created. This is special then advantageous if a polygonal contour or tooth contour uniformly the first ECM-active section into the second ECM-active section.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Elektrode weist die Mantelfläche der Elektrode teilweise eine isolierende Beschichtung auf.In a further advantageous embodiment of the electrode has the lateral surface the electrode partially on an insulating coating.
Der Vorteil dabei ist, dass in den Bereichen, in denen die Mantelfläche der Elektrode beschichtet ist kein Materialabtrag mehr stattfindet und somit unzulässiger Materialabtrag vermieden wird, da die isolierende Beschichtung, vorzugsweise kohlenstoffbasiert und in einer Dicke von wenigen μm, insbesondere 5–10μm, ausgebildet, als elektrischer Isolator wirkt. Gleichzeitig wird durch die sehr geringe Dicke der Beschichtung gewährleistet, dass der Bearbeitungsspalt zwischen Elektrode und zu bearbeitendem Material bei der ECM-Bearbeitung, der vorzugsweise auf eine Spaltbreite von 0,1 bis 0,15mm eingestellt wird, nicht wesentlich reduziert wird. Somit ist eine wesentliche Beeinflussung der Strömung der Elektrolytlösung durch den Arbeitsspalt durch die isolierende Beschichtung der Mantelfläche ausgeschlossen.Of the The advantage here is that in the areas where the lateral surface of Electrode coated is no more material removal takes place and thus inadmissible Material removal is avoided because the insulating coating, preferably carbon-based and in a thickness of a few microns, in particular 5-10μm, designed, acts as an electrical insulator. At the same time, the very small thickness of the coating ensures that the machining gap between electrode and material to be machined during ECM machining, preferably set to a gap width of 0.1 to 0.15mm is not significantly reduced. Thus, an essential one Influencing the flow the electrolyte solution excluded by the working gap through the insulating coating of the lateral surface.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Elektrode weist die Elektrode wenigstens einen Kanal zur Elektrolytzuführung auf.In a further advantageous embodiment of the electrode has the Electrode at least one channel for supplying electrolyte.
Der Vorteil dabei ist, dass sich bei der ECM-Bearbeitung durch eine derartige Zuführung der Elektrolytlösung eine Strömung einstellt, die die Elektrode zentriert und stabilisiert und die die Abtragsprodukte prozesssicher aus dem Bearbeitungsspalt heraustransportiert.Of the The advantage is that in the ECM processing by a Such supply of electrolyte solution a flow adjusts the electrode centered and stabilized and the the removal products are transported reliably out of the machining gap.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Elektrode anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die beispielhaft dargestellte Elektrode beschränkt.following becomes the electrode according to the invention based on an embodiment explained in more detail. The The invention is not limited to the exemplified electrode limited.
Die
Elektrode (
Der
erste ECM-aktive Abschnitt (
Der
zweite ECM-aktive Abschnitt (
Der Übergang
vom ersten Abschnitt (
Der
vordere Bereich der Elektrode (
Bei
der ECM-Bearbeitung wird an dem zu bearbeitenden Objekt im zentralen
Bereich der Mündung
(
Claims (8)
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DE200610015442 DE102006015442A1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Electro-chemical machining electrode for electrically conductive material, has electro-chemical machining active section, which has tapering outside geometry towards face of electrode |
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ID=38460301
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DE200610015442 Withdrawn DE102006015442A1 (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Electro-chemical machining electrode for electrically conductive material, has electro-chemical machining active section, which has tapering outside geometry towards face of electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006015442A1 (en) |
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CN110883393A (en) * | 2019-12-06 | 2020-03-17 | 常州工学院 | Cathode for large-cutting-depth numerical control electrolytic machining |
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