DE1253377B - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung elektrisch leitfaehiger Werkstuecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B23k

Deutschem.: 21h-30/02

Nummer: 1253 377

Aktenzeichen: K 52902 VIII d/21 h

Anmeldetag: 8. Mai 1964

Auslegetag: 2. November 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung elektrisch leitfähiger Werkstücke, insbesondere zur elektrischen Materialabtragung aus leitfähigen Körpern zur beliebigen gewünschten Oberflächenausgestaltung.

Elektrische Gravierungsverfahren durch elektrolytische Bearbeitung oder durch Funkenentladungsbearbeitung sind als wirkungsvolle Methoden zur beliebigen Ausgestaltung der Oberfiächenkonfiguration von elektrisch leitfähigen Körpern bekannt und können mit hoher Bearbeitungspräzision und Materialabtragungsgeschwindigkeit durchgeführt werden. Im Funkenentladungsprozeß wird zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem leitfähigen Werkstück eine aperiodische elektrische Entladung hervorgerufen. Dabei bildet das Werkstück die Gegenelektrode und ist im allgemeinen mit einer dielektrischen Flüssigkeit bedeckt, so daß die geschmolzenen Teile des Werkstückes abgetragen und in dem Dielektrikum suspendiert werden. Bei der elektrolytischen Technik wird zwischen dem Werkstück, das eine der Elektroden bildet, und dem Werkzeug zwecks Auslösung eines Teils des Werkstückmaterials in der Elektrolytflüssigkeit ein praktisch gleichgerichteter Strom erzeugt.

Das erfindungsgemäße Ziel besteht vor allem darin, die in dem kanadischen Patent 680 624 und in den zugehörigen USA.-Patentschriften 2 924 751 und 3 054 931 beschriebenen prinzipiellen Lösungswege zu einem Arbeitssystem auszugestalten, mit dem man eine außerordentlich hohe Oberflächenveredlung und Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen vermag.

Es ist bekannt, daß sich die Funkenerosionsbearbeitung wegen der erreichbaren Genauigkeit besonders gut für die Feinbearbeitung von Werkstücken eignet, wobei die Vorbearbeitung mit konventionellen, d.h. also prinzipiell auch mit anderen elektroerosiven Methoden erfolgen kann (»Technisches Zentralblatt für praktische Metallbearbeitung«, 57. Jahrgang, Februar 1963, S. 100). Zu den elektroerosiven Methoden zählen bekanntlich auch die elektrolytischen Verfahren (»Deutsche Elektrotechnik«, 1957, Heft 9, S. 451). Obwohl kaum zweifelhaft war, daß die Wahl des elektrolytischen Verfahrens zur Vorbearbeitung vorteilhaft sein könnte, hat man diese Kombination der beiden Verfahren bisher noch nicht vorgenommen, weil die praktische Durchführung dieser Kombination offenbar als zu umständlich angesehen wurde. Dies gilt, obwohl zahlreiche gut ausgearbeitete einzelne Anlageteile verfügbar waren, z. B. stufenförmige Elektroden, d. h. Elektroden mit mehreren getrennten, in Axialrichtung über-Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung
elektrisch leitfähiger Werkstücke

Anmelder:

Kiyoshi Inoue, Tokio

Vertreter:

Dr. H. Eysenbach, Patentanwalt,

Pullach (Isartal), Baumstr. 6

Als Erfinder benannt:
Kiyoshi Inoue, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 7. Mai 1963 (38-23 448),

vom 5. August 1963 (38-41656);
V. St. v. Amerika vom 12. November 1963
(323 042)

einander angeordneten Arbeitsoberflächen, die füi Grob- und Feinbearbeitungen verwendbar waren (Schriftenreihe des Verlags »Technik«, Bd. 177, S. 75; »Feingerätetechnik«, 6. Jahrgang, Heft 9, September 1957, S. 407). Es war sogar bereits eine Maschine zur elektrochemischen Metallbearbeitung bekannt, die auch für die Funkenerosionsbearbeitung verwendet werden kann (USA.-Patentschrift 3 060 114, Spalte 16, Zeile 39 bis 43). Im allgemeinen wird die Elektrode in einer Richtung senkrecht zur Werkstückoberfläche bewegt. Aus der USA.-Patentschrift 2902584 und aus »Technisches Zentralblatt für praktische Metallbearbeitung«, 57. Jahrgang, Februar 1963, S. 101 und 102, ergibt sich die Lehre, die Elektrode zwecks Fertigzurichtung mittels Funkenerosion in einer zweiten Richtung quer zur ersten auf geschlossenen Bahnen zu bewegen.

Trotz dieses hohen, weit fortgeschrittenen Standes der Technik auf dem Gebiet der elektrischen materialabtragenden Bearbeitung elektrisch leitfähiger Werkstücke war es bisher noch nicht gelungen, eine Arbeitstechnik und Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die an sich naheliegende Anwendung des Elysierens für die Grob- und des Funkenerodierens für die Feinbearbeitung einfach und mit befriedigendem Ergebnis durchzuführen wäre.

Die erfindungsgemäße Aufgabe bestand demgemäß darin, die Kombination des Elysierens für die Grob-

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und des Funkenerodierens für die Feinbearbeitung den elektrischen Strom) gewährleistet BeafbeiniBgS-durch die Verwendung einer Stufenelektrode (mit genauigkeiten, wie sie bisher auch mit den gegenzwei Arbeitsflächen) und des Richtungswechsels beim wärtig verfügbaren Wefkzeügmaschinen höchster Übergang auf Feinbearbeitung und die Vorrichtung Präzision nicht erreichbar waren,
hierzu unter Verwendung einfacher, an sich bekann- 5 Ein wesentliches Erfindungsffiefkfiial besteht also ter Anlagenteile fortschrittlich und vorteilhaft zu ver- darin* daß der ElektrödenkÖrßer aus zwei Teilen g6-

wirklichen. bildet ist, von denen der erste Teil zur elektro-

Der Erfindungsgegenstand besteht demgemäß in lytischen Gravierung angepaßt ist und der zweite, einem Verfahren zur Bearbeitung elektrisch leit- d&r Funkönentladungs-Fertigzubereitung des Werkfähiger Werkstücke, bei dem man das Werkstück io Stückes dienende Teil mit einem Abstand in einer zunächst einer elektroerosiven Grobbearbeitung und Richtung quer zur Werkstückoberfläche von dem hierauf einer Funkenerosionsfeinbearbeitung unter- ersten Teil getrennt ist, wobei Elektrodenverlagewirft, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine rungsmittel zur Elektrodenannäherung an die Werk-Elektrode mit mehreren axial übereinander angeord- Stückoberfläche in der erwähnten Richtung vorneten Arbeitsflächen unter senkrechter Annäherung 15 gesehen sind. Es konnte festgestellt werden, daß ausan die Werkstückoberfläche diese mit der ersten gezeichnete Ergebnisse erreichbar sind, wenn wäh-Arbeitsfläche elektrolytisch grob bearbeitet und hier- rend des elektrolytischen Bearbeitungsganges (d. h. auf unter Bewegung quer zur ersten Richtung das der elektrochemischen Bearbeitung) die Elektrode Werkstück mit einer anderen Arbeitsfläche funken- fortschreitend in einer Richtung rechtwinklig zur erosiv fein bearbeitet. so Werkstückoberfläche in einem werkstückdurchbön-

Besonders vorteilhaft läßt sich dieses Verfahren renden Sinn angenähert wird, so daß der erste Teil

durchführen, wenn man im Bereich des Arbeitsspal- der Elektrode bzw. des Werkzeugs ein Führuags-

tes die dielektrische Flüssigkeit der Elektrolytflüssig- organ für den zweiten Teil, der die Funkenent-

keit überlagert und die beiden Flüssigkeiten auf ge- ladungs-Fertigzubereitung bewirkt, bildet. Darüber

trennten, voneinander unabhängigen Kreislaufwegen 25 hinaus kann die anbohrende Bearbeitung den haüpt-

aus dem Arbeitsspalt ableitet. sächlichen materialabtragenden Teil der Bearbeitung

Die durch diese Arbeitsweise gewährleisteten ver- darstellen und vervollständigt werden durch eine besserten Ergebnisse verdankt man wahrscheinlich quer zur Richtung der Elektrodenverlagerung wähder Tatsache, daß die elektrochemische bzw. elektro- rend der elektrochemischen Bearbeitung erfolgöade lytische Gravur des leitfähigen Werkstückes bei 30 gegenseitige Verlagerung der Elektrode und des hohen Geschwindgikeiten mit Genauigkeiten durch- Werkstückes während der Fertigzubereitungsphase führbar ist, die in der Größenordnung von Zehntel- mit aperiodischem elektrischem Strom (Funkenentmillimetern liegen, während die funkenelektrische ladungsbearbeitung). Der erste Teil der Elektrode Bearbeitung nur mit wesentlich geringeren Arbeits- höhlt demgemäß in der Werkstoffoberfläche durch geschwindigkeiten, jedoch mit einer Genauigkeit in 35 eine rechtwinklig zu dieser Oberfläche erfolgende der Größenordnung von einem Hundertstelmillimeter lineare Verlagerung eine Vertiefung aus, und die ausführbar ist. Ein wesentliches Merkmal der Erfin- gegenseitige Bewegung des Werkstückes und des dung liegt darin, daß die Bearbeitungsmethode die zweiten Teiles der Elektrode während des nachfolfolgenden beiden Arbeitsschritte aufweist: eine an- genden Stadiums der Bearbeitung bewirkt eine Erfängliche elektrolytische Gravierung des Werkstük- 40 Weiterung dieser Vertiefung bis zu den gewünschten kes, bei der das Werkstück als eine erste Elektrode endgültigen Abmessungen mit einer Genauigkeit in geschaltet, eine zweite Elektrode unter Einhaltung der Größenordnung von einem Hundertstelmillieines Abstandes dem Werkstück angelagert und ein meter. Es wurde weiterhin gefunden, daß die wirin einer Richtung bzw. praktisch in einer Richtung kungsvollste gegenseitige Bewegung der Elektrode fließender Strom zwischen den in eine elektrisch leit- 45 und des Werkstückes während der Funkeneotfähige Flüssigkeit (d. h. eine Elektrolytflüssigkeit) ladungsbearbeitung auf einer kreisförmigen Bahn eingetauchten Elektroden erzeugt wird, und eine erreicht wird, deren von dem zweiten Elektrodenteil nachfolgende, an diese mit schneller Materialabtra- durchlaufene Peripherie die ursprüngliche Peripherie gung arbeitende Grobformung anschließende Fun- der Vertiefung fortschreitend ausweitet, wobei die kenentladungsbearbeitung, bei der die Elektrolyt- 50 Funkenentladungsstrecke dauernd gleich groß gehalflüssigkeit durch eine praktisch den Strom nichtlei- ten wird.

tende Flüssigkeit (d. h. eine organische dielektrische Ein weiteres erfindungsgemäß wesentliches Merk-Flüssigkeit) verdrängt und zwischen dem Werkstück mal besteht in der Auftrennung der Elektrode in und der Werkzeugelektrode ein aperiodischer Strom einen ersten und einen zweiten Teil, die aufeinanderzur Erzeugung einer Funkenentladung zum Fließen 55 folgend dazu bestimmt sind, das Werkstück elekgebracht wird. Ein erfindungsgemäß wesentliches trisch zu gravieren und dabei einen zwischenliegen-Merkmal besteht darin, daß der gleiche Elektroden- den Elektrodenteil vorzusehen, der eine praktisch körper sowohl das Werkzeug für das elektrolytische den elektrischen Strom nichtleitende Peripherie zur Gravieren wie auch für die Funkenentladungs- Verhinderung von unerwünschtem Stromfluß wBh-Fertigzurichtung des Werkstückes bildet. Die Benut- 60 rend des Funktionswechsels besitzt, dabei jedoch die zung eines einzigen Elektrodenkörpers ohne Ver- Durchbohrung des Werkstückes erleichtert. Das änderung der gegenseitigen Anordnung von Werk- Elektrodenwerkzeug kann dementsprechend mit stück und Elektrode während des Wechsels der einer elektrisch isolierenden, zwischen den beiden Funktion (d. h. der Verdrängung der Elektrolytflüs- Arbeitsteilen der Elektrode angebrachten Schicht sigkeit durch eine dielektrische Flüssigkeit und die 65 versehen werden, die natürlich aus den verschieden-Anschaltung eines aperiodischen Funkenerzeugers sten Materialien, wie gewünscht, bestehen kann. In zwischen der Elektrode und dem Werkstück an Stelle dieser Beziehung konnte auch festgestellt werden, der Stromerzeugungsmittel für einen direkt fließen- daß es zweckmäßig ist, für das der elektrolytischen

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Bearbeitung dienende Elektrodenmaterial eine be- Elektrolytflüssigkeit (z. B. einer gesättigten Natriumstimmte Zusammensetzung zu wählen. Grundsätzlich chloridlösung) des ÖI-in-Wasser-Typs benutzt werbestehen die brauchbaren Materialien beispielsweise den, und während der elektrischen Funkenentaus einem metallischen Grundkörper, der minde- ladungsbearbeitung kann eine Wasser-in-öl-Emulsion stens eine elektronegative Substanz enthält, die zur 5 benutzt werden, die in der organischen dielektrischen Erzeugung negativer Ionen im Bereich der Funken- Flüssigkeit geringe Mengen an Elektrolytflüssigkeit entladung fähig ist, um den Elektrodenverschleiß dispergiert enthält. Wenn Emulsionen dieses Typs durch Abgabe positiver Ionen während der Funken- verwendet werden, hat es sich als wünschenswert entladung zu beschränken. Als elektronegative Sub- erwiesen, die leitfähigen Flüssigkeiten von den in stanzen eignen sich die Elemente der Gruppen IV bis io der Hauptsache nichtleitenden Flüssigkeiten soweit VII des Mendelejewschen periodischen Systems, als möglich abzutrennen. Diese Flüssigkeiten können wenn sie gleichförmig mindestens in den Ober- bei der unabhängigen Kreislaufführung der elektroflächenbereichen der Elektrode verteilt sind. Vor- lytischen und dielektrischen Flüssigkeiten, bei der zugsweise ist der Elektrodenkörper aus einem Metall Abtrennung der einen von der anderen Flüssigkeit, gebildet, das die elektronegative Substanz in einer 15 bei einer Emulsion des zuvor beschriebenen Typs Menge zwischen 1 und lO°/o des Metallgewichtes oder schließlich auch bei der getrennten Kreislaufenthält, wobei die elektronegative Substanz aus Kup- führung von Emulsionen der beiden verschiedenen feroxid, Zinnoxid, Eisenoxid, Magnesiumdioxid, Alu- Arten während des Bearbeitungsganges entstehen. Zu miniumoxid, Eisencarbid, Kupfersulfid, Eisensulfid, diesem Zweck wird ein Fühlerorgan an der Funken-Molybdäncarbid, Chromoxid oder Wolframoxid be- 20 entladungsleitung vorgesehen, das direkt auf die eleksteht und in dem Metall eine feste Lösung bildet. Die trische Leitfähigkeit der Flüssigkeiten oder indirekt besten Ergebnisse erhält man mit einer Kupferelek- darauf anspricht und mit Ventilorganen zur ausgetrode, in der 3,2 Gewichtsprozent Cu₂O in Form wählten Ableitung der verschiedenen Flüssigkeiten einer festen Lösung gleichförmig verteilt sind. Der in die zugehörigen Behälter zusammenarbeitet. Ein Elektrodenteil für die elektrochemische Bearbeitung 25 indirektes Fühlerorgan kann beispielsweise aus einer kann aus Kupfer oder Messing oder auch aus einer elektromagnetischen Spule bestehen, durch die die Silber-Wolfram-Legierung bestehen. Flüssigkeiten hindurchtreten und in der eine Reak-Wie bereits erwähnt, wird erfindungsgemäß eine tion ausgelöst wird, die dem Verhältnis der Leitfähig-Flüssigkeit benötigt, die während der anfänglichen keit der axial hindurchtretenden Flüssigkeit entBearbeitung als Elektrolytfiüssigkeit wirkt, wobei 30 spricht, Das direkt arbeitende Fühlerorgan kann aus diese Elektrolytflüssigkeit nachfolgend durch eine einem Paar in die Eüssigkeit eintauchenden Kontakpraktisch den Strom nichtleitende bzw. dielektrische ten nach Art der üblichen Durchflußleitfähigkeits-Flüssigkeit verdrängt wird. Ein weiteres erfindungs- meßzellen bestehen. Es muß ferner darauf hingewiegemäßes Merkmal besteht darin, den Kreislauf der sen werden, daß ein ähnliches Organ dazu benutzt Flüssigkeitsströme durch ein Fühlerorgan zu kon- 35 werden kann, die Flüssigkeiten in Abhängigkeit von trollieren, das auf die Unterschiede der Leitfähigkeit ihrer jeweiligen Leitfähigkeit auszuwählen, die in das der das Fühlerorgan durchströmenden Flüssigkeiten Arbeitsbecken eingespeist werden sollen, und schließanspricht, zur Steuerung der Flüssigkeiten mit den lieh auch eine geeignete Vermischung von elektroverschiedenen Leitfähigkeiten auf vorbestimmten lytischer und dielektrischer Flüssigkeit zur Herstel- und vorzugsweise getrennt fortschreitenden bzw. im 40 lung der Emulsion zu bewirken.
Kreislauf geführten Wegen. Dementsprechend wird Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht erfindungsgemäß das Fühlerorgan an einer Auslaß- in der Schaffung einer Vorrichtung zur elektrischen öffnung, durch welche die Flüssigkeiten das Becken Bearbeitung von Werkstücken, in der ein einziger verlassen, angeordnet und mit Ventilorganen zur Elektrodenkörper mit den zwei vorstehend beschrieausgewählten Ableitung der Flüssigkeiten verschie- 45 benen Elektrodenteilen einem Werkstück angenähert dener Leitfähigkeit zu den zugehörigen Aufnahme- werden kann. Diese Vorrichtung enthält ein erstes behältern bzw. Vorratsbehältern versehen, aus denen und ein zweites Energieerzeugungsmittel zur aufeinsie in die Gegend des Elektrodenspaltes zurück im anderfolgenden Anwendung eines praktisch in einer Kreislauf geführt werden können. Es wird dabei Richtung fließenden elektrischen Stromes mit auch vorgeschlagen, erfindungsgemäß Gemische von 50 verhältnismäßig geringer Spannung und eines dielektrischen und elektrolytischen Flüssigkeiten für aperiodisch fließenden elektrischen Stromes verhältdas beschriebene Verfahren zu verwenden; das Ar- nismäßig hoher Spannung zwischen der Elektrode beitsbecken kann beispielsweise wäßrige Elektrolyt- und dem Werkstück, die mit Schaltmitteln zusamflüssigkeit und eine organische dielektrische Flüssig- menarbeiten, die der Abschaltung des ersten Enerkeit enthalten, von denen die letztere ein niedrigeres 55 gieerzeugungsmittels und der Anschaltung des zweispezifisches Gewicht als die erstere besitzt, so daß ten Energieerzeugungsmittels an eine Stromentzwischen den beiden Flüssigkeiten eine scharf be- ladungsleitung über die Elektrode und das Werkstimmte Grenzfläche besteht. Während der elektro- stück während nahezu gleichzeitiger Beendigung dei lytischen bzw. elektrochemischen Bearbeitung besitzt Kreislaufführung der Elektrolytflüssigkeit und Indie Elektrolytflüssigkeit die Neigung, zu zerstäuben. 60 gangsetzung der Kreislaufführung einer dielektri-Diese Zerstäubung wird durch die Schaffung einer sehen Flüssigkeit dienen.

auf der Elektrolytflüssigkeit befindlichen Schicht der Die erwähnten und weitere Ziele, Merkmale und

dielektrischen Flüssigkeit völlig vermieden. Darüber Vorteile der Erfindung werden noch genauer ersicht-

hinaus ist es oft wünschenswert, für die elektrischen lieh aus der folgenden ins einzelne gehenden Be-

Bearbeitungsprozesse Emulsionen zu verwenden. 6g Schreibung unter Hinweis auf die Zeichnungen.

Während der elektrochemischen Bearbeitung können Es zeigt

demgemäß Emulsionen einer organischen dielektri- F i g. 1 eine Schnittansicht zur schematischen Ersehen Flüssigkeit (z. B. Paraffin öl) in einer wäßrigen läuterung einer Apparatur zur elektrochemischen und

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Funkenentladungsbearbeitung eines Werkstückes mit Verlagerung des Werkstückes 17 gegenüber der Elek-

einem Stromleitungsdiagramm für die energieerzeu- trode 10 in einer Richtung quer zum Elektrodenvor-

genden Organe und die Kreislaufführungsorgane schub, und zwar vorteilhaft auf einer nachstehend

der elektrolytischen und dielektrischen Flüssigkeiten, näher beschriebenen Kreisbahn.

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf 5 Die Auslaßöffnung 32 aus dem Becken 25 besitzt ein

das Werkstück mit der darin geformten Vertiefung, Elektrodenpaar 34 in isolierenden Manschetten 33.

Fi g. 3 ein Schema der Elektrodenbewegung wäh- Diese Elektroden bilden ein Fühlerorgan für die Lehrend der elektrischen Funkenentladungsbearbeitung fähigkeit auf dem Weg der Flüssigkeitsableitung aus entsprechend einem erfindungsgemäßen Merkmal, dem Becken 25. Die Leitfähigkeitselektroden 34 sind

Fig. 4 eine Ansicht, ähnlich derjenigen in Fig. 3, io in einer Schaltung mit einer elektrischen Stromquelle

von einer anderen Art der gegenseitigen Verlagerung 35 und einem Relais 36 zusammengeschaltet, dessen

der Elektrode gegenüber dem Werkstück, Kontakte dazu angepaßt sind, die Armatur 37 eines

Fig. 5 eine Ansicht, ähnlich derjenigen in Fig. 2, elektromagnetisch zu betätigenden Zweiwegeventils

zur Erläuterung einer abgeänderten Ausgestaltung 38 unter Strom zu setzen. In der offenen Stellung des

der Erfindung, 15 Relais 36 leitet das Ventil 38 eine dielektrische oder

Fig. 6A bis 6D Schnittansichten durch ein Werk- im wesentlichen nichtleitende Flüssigkeit in die Lei-

stück zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden tung 39 ab und damit in das Reservoir 41 über einen

Arbeitsschritte bei der erfindungsgemäßen Produk- Filterschirm 43, der die von dem Werkstück oder

tion einer Form, der Elektrode abgelösten Teilchen aus der Flüssigkeit

F i g. 7 einen Querschnitt durch ein mit einem ab- 20 entfernt und in dem Reservoir aufsammelt. Wenn

geänderten Elektrodentyp bearbeitetes Werkstück, eine Flüssigkeit mit erheblicher Leitfähigkeit von den

F i g. 8 eine Ansicht, ähnlich derjenigen in F i g. 7, Elektroden 34 festgestellt wird, schließt sich das

zur Erläuterung einer weiteren Abänderung einer Relais 36 und setzt das Ventil 38 unter Strom, wobei

Elektrodenstruktur, die Flüssigkeit durch die Leitung 40 in ein Reservoir

F i g. 9 das Schema eines Flüssigkeitssteuerungs- 25 42 für Elektrolytflüssigkeit abgeleitet wird, und zwar

systems, das an Stelle des in F i g. 1 gezeigten über einen anderen Filterschirm 43 zur Entfernung

Systems benutzt werden kann, und metallischer Partikeln. Während der elektrochemi-

F ig. 10 eine Ansicht, ähnlich derjenigen in Fig. 1, sehen Bearbeitung zieht eine Pumpe 48 Elektrolyt-

von einer zur elektrochemischen Bearbeitung und flüssigkeit aus dem Reservoir 42 auf dem Weg über

zur funkenelektrischen Fertigzubereitung metalli- 30 Ventil 44 und versorgt damit die bewegliche Leitung

scher Werkstücke brauchbaren Vorrichtung. 50, aus der die Elektrolytflüssigkeit in die Elektro-

In F i g. 1 ist der Elektrodenkörper 10 sichtbar, der denbohrung 14 und von dort in die Arbeitsspalte eineinen ersten Elektrodenteil 12 zur elektrochemischen gespeist wird. Über den Einlaß 49 kann der Elektro-Grobaushöhlung des Werkstückes 19 zur Erzeugung lytflüssigkeit ein Gas beigemischt werden, um die einer bei 17 (mit gestrichelten Linien) gezeigten Ver- 35 Bildung ungleichförmiger Strömungsbahnen während tiefung dient, sowie ein zweiter Elektrodenteil 11 zur der elektrolytischen Bearbeitung zu verhindern. Funkenentladungs-Fertigzubereitung, in der die bei Wenn es gewünscht wird, eine Öl-in-Wasser-Emul-18 gezeigte Vertiefung erzeugt wird. Die erhalten sion zu benutzen, können beispielsweise die Bemesbleibende Wand 16 der Vertiefung wird im Verlauf sungspumpen 45 und 46 unter Strom gesetzt werden, des Funkenentladungsprozesses bearbeitet. Die Elek- 40 um vorbestimmte Mengen der elektrolytischen und trode 10 besitzt eine Zentralbohrung 14, mit deren der dielektrischen Flüssigkeit in die gemeinsame Hilfe Elektrolytflüssigkeit zwischen den elektroche- Leitung 47 einzuspeisen, in der die Flüssigkeit durch misch bearbeitenden Elektrodenteil 12 und das die Pumpe 48 emulgiert und dem Becken 25 zuWerkstück 19 während des ersten Arbeitsschrittes geführt wird. Wenn eine Öl-in-Wasser-Emulsion gezugeführt wird, wobei die Elektrodenteile 11 und 12 45 wünscht wird, wird man natürlich die Pumpe 45 mit in die Richtung des Elektrodenvorschubes gegenein- einem gegenüber der Pumpe 46 höheren Durchsatz ander versetzt und durch einen zwischenliegenden laufen lassen, während das gegenteilige Mengenver-Teil 13 voneinander getrennt werden. Der Teil 13 hältnis eingehalten wird, wenn man eine Wasser-inbesitzt auf seiner Oberfläche eine Schicht 15 aus Öl-Emulsion wünscht. Man kann der Flüssigkeit in nichtleitendem Material (z. B. Melaminharz). Das 50 einer Menge von etwa 1% zur Stabilisierung der Werkstück 19 wird von einer Vielzahl von Ständern Emulsion ein nichtionisches, oberflächenaktives 20 getragen, die aus der Unterlagenplatte 24 hervor- Emulgiermittel zusetzen, beispielsweise den Nonylstehen, und es wird gegen diese Ständer durch eine phenyläther des Polyäthylenglykols. Wenn man die Vielzahl L-förmiger, den Kanten des Werkstückes 19 funkenelektrische Fertigzubereitung des Werkstückes aufliegender und damit durch Muttern 23 festgezoge- 55 durchzuführen wünscht, führt die Pumpe 51 über das ner Anschläge 22 festgehalten. Die Muttern sind auf Rohr 52 die Elektrolytflüssigkeit aus dem Reservoir mit der Platte 24 fest verbundenen Schraubbolzen 41 in hoher Geschwindigkeit zum Becken 25.
aufgeschraubt. Diese Vorrichtung ist innerhalb des Die Elektrode 10 ist erfindungsgemäß mit einem Arbeitsbeckens 25, das die Flüssigkeit 33 enthält, Organ zur Verlagerung in einer auf die bearbeitete angeordnet, und das Becken ruht auf einer Kreuz- 60 Werkstückoberfläche zu laufenden Richtung versehen, gleitbahn 26 zur Verlagerung durch die mit der auf um die durchstoßende Wirkung der Elektrode wähder Kreuzgleitbahn angebrachten Halbnut 27 im Ein- rend der elektrochemischen Bearbeitung und die fortgriff stehenden Führungsschraube 28. Die Kreuzgleit- schreitende Verlagerung des durch Funkenentladung bahn wird von den V-förmigen Teilen eines lang- arbeitenden Elektrodenteils in der Werkstückvertiegestreckten Trägers 29 gehalten, der durch eine an- 65 fung auszuführen, wenn dies gewünscht wird. Diese dere Führungsschraube 31 nach Art der üblichen Organe enthalten einen Hilfsmechanismus, der sche-Werkzeugmaschinen verlagerbar ist. Die Führungs- matisch als ein Hilfsmotor 56 gezeigt ist und das mit schrauben 28 und 31 bilden demgemäß Organe zur der auf der Elektrode 10 angebrachten Zahnschiene

54 im Eingriff stehende Zahnrad 55 antreibt. Der zuführen, und diese Technik gestattet es darüber Hilfsmotor 56 wird durch ein HilfsSteuersystem 57 hinaus, Substanzen zu bearbeiten, wie Wolframcarenfsprechend den von den Batterien 58 und 59 ge- bid, mit einem Gehalt an elektronegativen Bestandlieferten Spannungen betätigt. Die Batterien 58 und teilen, beispielsweise Kohle. Wie ersichtlich, fließt 59 sind wahlweise mit dem Steuerungssystem über 5 der umgekehrte Strom für eine verhältnismäßig kurze den Zweifachschalter 60 zu verbinden. Zeitperiode während jedes Arbeitsvorganges, und die

Wenn der Schwachstrombezug 59 mit dem verminderte Amplitude wirkt sich in einer Vertei-Steuerungssystem verbunden ist, bewirkt der Hilfs- lung der Wasserstoffionen auf das normalerweise motor 56 den richtigen Elektrodenvorschub für den positiv geschaltete Werkstück und in seiner Reaktion elektrochemischen Bearbeitungsprozeß. Dagegen ist io mit Kohle längs der behandelten Teile des Wolframder Hochspannungsbezug 58 mit dem Kreislauf wäh- carbidkörpers aus. Die umgekehrte Polarität des rend der Funkenentladungs-Fertigzubereitung ver- Werkstücks besteht nur zeitweise, so daß nach Wiebunden. Entsprechend dem zwischen der Elektrode derherstellung der ursprünglichen elektrolytischen 10 und dem Werkstück 19 herrschenden Spannungs- Bearbeitungsbedingungen das Werkstück wieder zu abfall wird ein rückgekoppelter Verstärker 61 zur 15 einer Abtragung von Wolfram vorbereitet ist.
Gewährleistung der notwendigen Rückkupplung Die energieliefernden Organe für die funkenelekunter Strom gesetzt. trische Fertigzubereitung bestehen aus einer Mehrzahl

Die Apparatur wird durch entsprechende Energie- von Hochspannungs-Sekundärwicklungen 73 des erzeugungsmittel zur Bewirkung der elektrochemi- Transformators 69, die über die Elektrode und das sehen und der funkenelektrischen Bearbeitung mit ao Werkstück auf dem Weg der Gleichrichter 74, eines Strom versorgt. Beide Energieerzeugungsmittel be- Schalters 72 und einer anderen Hälfte der in der sitzen eine gemeinsame Dreiphasendrehstromquelle Mitte abgegriffenen Sekundärwicklung 71 des Trans-62, die mit drei Windungen einer dreiphasigen sätti- formators verbunden sind. Die Schalter 72 und 72' gungsfähigen Kerndrossel 63 in Verbindung steht, sind für eine gemeinsame Betätigung eingerichtet, und zwar in Serie mit den Primärwindungen eines 35 um eine Umschaltung aus dem elektrochemischen Netzanschlußtransformators 69. Die Niederspan- Behandlungsprozeß zu dem funkenelektrischen Benungs-Sekundärwicklungen 70 dieses Transformators handlungsprozeß zu bewirken. Eine hochfrequente sind in Serie mit zugehörigen Gleichrichtern 75, Wechselstromquelle 85 wird über einen Transforeinem Schalter 72' und der Hälfte einer in der Mitte mator 83 mit einem DIC-Blockkondensator 84 über abgegriffenen Sekundärwicklung 71 des Transforma- 30 einen Schalter 82 und die Elektrode und das Werktors über die Elektrode 10 und das Werkstück ver- stück zur Einleitung eines hochfrequenten Wechselbunden. Wenn der Schalter 72' geschlossen ist, wird stromes verbunden; es konnte gefunden werden, daß dementsprechend ein pulsierender direkter Nieder- die Benutzung einer hochfrequenten Wechselstromspannungsstrom über den Bearbeitungsspalt zur Aus- quelle als Hilfsaggregat während der elektrolytischen führung der elektrolytischen Gravierung des Werk- 35 Bearbeitung offenbar zu einer Verminderung der Stückes geleitet. Die Impedanzwiderstände 76,77 und Austrittsarbeit für die Ionen aus der Oberfläche der 78 können wahlweise in Parallelschaltung mit einem Elektrode und/oder des Werkstückes führt und daß der Gleichrichter 75 über die Schalter 79, 80, 81 ver- infolgedessen die Bearbeitungsgeschwindigkeiten anbunden werden, um periodisch den praktisch in einer wachsen, das zur Bewältigung dieser Austrittsarbeit Richtung fließenden Strom umzukehren, der zwi- 4° notwendige Feld jedoch geringer wird. Darüber hinsehen die Elektrode und dem Werkstück während der aus wird ein Zusammenbruch des durch den in einer elektrochemischen Bearbeitung eingeleitet wird. Ein Richtung fließenden Strom aufgebauten magnetischen Nachteil der elektrochemischen Gravierung des Feldes in dem Bereich des Arbeitsspaltes bewirkt Werkstückes liegt in der Neigung zur Ausbildung und infolgedessen auch die Tendenz der Ionen vereiner ionischen Abscheidung auf der angelagerten 45 mindert, sich in einer bestimmten Gegend dieses Oberfläche, die zu einem ungleichmäßigen Stromfluß Spaltes anzusammeln. Die sättigungsfähige Kern-Anlaß gibt und sich in einer übermäßigen Abtragung drossel 63 besitzt vorspannungserzeugende Wicklunan einer Stelle und einer verminderten Abtragung gen 64, die in Serie mit der Batterie 67 und einem an einer anderen Stelle unter Ausbildung von Potentiometer 68 geschaltet sind. Das Potentiometer radialen Rillen usw. auswirkt. Es konnte gefunden 5° wird dazu benutzt, die der Elektrode und dem Werkwerden, daß es möglich ist, diese ionische Abschei- stück während den beiden Arbeitsprozessen zuzudung auf den Oberflächen der Elektrode und des führende Energie konstant zu halten. Eine Steuer-Werkstückes beträchtlich zu vermindern, indem man wicklung 65 dieser Drossel, in Serie mit einem periodisch den praktisch in einer Richtung fließenden Gleichrichter 66, ist über das Werkstück 19 und die Strom in beträchtlichem Ausmaß vermindert oder 55 Elektrode 10 eingeschaltet, um eine Rückkopplungsbei Sonderfällen sogar periodisch umkehrt. Die steuerung der zugeführten Energie zu schaffen.
Amplitude des praktisch in einer Richtung fließen- Wie aus F i g. 2 ersichtlich, kommt der zweite den Stromes wird periodisch vermindert für Zeit- Elektrodenteil 11 der Elektrode 10 für die Fertigabschnitte, die im Vergleich zur Dauer des in einer zubereitung der Vertiefung, wie bei 18 angedeutet, Richtung fließenden Stromes ziemlich kurz sein kön- 60 zur Betätigung, nachdem das Werkstück 19 anfängnen. Die Verminderung erreicht man durch die Be- lieh durch den elektrochemischen Teil der Elektrode nutzung eines ohmschen Widerstandes oder eines 10 ausgehöhlt worden ist. Die Fertigzubereitung induktiven oder kapazitiven Scheinwiderstandes wird durch eine anfängliche radiale Verlagerung der (Impedanz) zur Kurzschließung eines der den pulsie- Elektrode im Verhältnis zu dem Werkstück bewirkt. renden direkten Strom für die Elektroden liefernden 65 Hierauf folgt eine abgewinkelte Relatiwerlagerung Gleichrichters. Dieser Effekt ist wahrscheinlich auf zur Ausweitung der Peripherie der Vertiefung. Diese teilweise Verteilung der auf der Elektrodenoberfläche Bewegung, die durch die Führungsschrauben 28 und

i in¹ deren Gebiet angesammelten Ionen zurück- 31 bewirkt werden kann, wird schematisch in Fi g. 3

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erläutert, in der die Pfeile 88 bis 93 die aufeinander- elektrolytisch bearbeitenden Teil bildet, wenn sich

folgenden Positionen der Elektrode andeuten, die sie die Elektrode in ihrer mit Strichpunktlinien ange-

im Hinblick auf das Werkstück 86 bei der Bearbei- deuteten Stellung 124 befindet. Ihr oberer Teä ver-

tung einer rechteckigen Vertiefung 87 einnimmt. vollständigt die Grobaushöhlung der Vertiefung (ge-

Fi g. 4 zeigt die Herstellung einer im allgemeinen 5 strichelte Linie 126) und schafft die fertig zubereitete

kreisförmigen Vertiefung. In diesem Fall werden die Oberfläche 125.

Elektrode und das Werkstück94 anfänglich in einer Aus Fig. 9 ist eine abgewandelte ernndungs-

radialen Richtung verlagert (Pfeil 96) und dann in gemäße Flüssigkeitskreislaufführung ersichtlich. In

einer kreisförmigen Bahn (Pfeile 97) geführt, um die diesem System wird eine Saugleitung 156 durch eine

Vertiefung 95 herzustellen. Die kreisförmige Bahn io elektromagnetische Spule 157 umgeben, mit der

kann durch eine geeignete Programmierung des Änderungen in der Leitfähigkeit der hindurchtreten-

Hilfsmotors für die Führungsschrauben eingehalten den Flüssigkeit aufgespürt werden und die ein elek-

werden. Der Funkenentladungsteil 101 (F i g. 5) dei tromagnetisches Ventil 159 betätigt, dessen Spule

Elektrode ist in diesem Fall rund geformt (s. auch 158, in Serie mit der Fühlerspule 157, mit einer

Fig. 6A bis 6D) und besitzt eine Bohrung 102 zur 15 Wechselstromquelle 141 zusammengeschaltet ist. Die

Zuführung der elektrolytischen und/oder dielektri- Elektrolytflüssigkeit fließt dann über die Leitung 160

sehen Flüssigkeit in den Bearbeitungsspalt. Durch und die Filterschicht 139 in den Behälter 137. Wenn

Verlagerung der Elektrode 101 in dem in F i g. 4 durch die Spule 157 eine hochleitfähige Flüssigkeit

gezeigten Sinn kann eine Vertiefung 99 mit einer aufgespürt wird, leitet das Ventil 159 diese leitfähige

parallelen Wand mit einem hohen Genauigkeitsgrad so Flüssigkeit über das Rohr 161 und die Filterschicht

hergestellt werden. 138 in den Behälter 136. Man kann dem Becken oder

In den Fi g. 6 A bis 6 D wird die Bearbeitung eines dem Elektrodensystem eine Emulsion oder eine Flüs-Werkstückes 103 gezeigt unter Benutzung der zwei sigkeit mit vorbestimmter Leitfähigkeit zuführen Arbeitsstufen einer Aufeinanderfolge von elektro- über die Leitung 128, die von einer Röhre 129 aus lyrischen und funkenelektrischen Bearbeitungen, wo- 25 den Pumpen 130 und 131 eingespeist wird, wobei bei der Elektrodenkörper 107 einen tiefer angebrach- die entsprechenden Flüssigkeiten durch die Rohre ten Teil 109 für die elektrochemische Gravierung des 134 und 135 aus den Behältern 136 und 137 heraus-Werkstückes besitzt sowie einen höher liegenden gezogen werden. Die Pumpen 130 und 131 werden Teil Ul für die Funkenentladung. Das Werkstück durch entsprechende Motoren 132 und 133 mit ein-103 ist mit einem Loch 106 in der Linie mit der Ver- 30 stellbaren Geschwindigkeiten betrieben, wobei die tiefung 104 versehen, die ursprünglich im Werkstück Zulaufgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der 103 ausgebildet war, um Elektrolytflüssigkeit in den Einstellung eines Gleitstückes 135 des Potentio-Spalt zwischen dem Werkstück und der Elektrode meters 154 gebracht wird, der den Motoren enteinzuführen. Die Elektrode wird während dieser sprechend der Gleitstückeinstellung höhere oder geersten Phase axial (s. Pfeil in Fig. 6A) verlagert 35 ringere Spannungen zuführt. Eine elektromagnetische und graviert das Werkstück unter Ausbildung einer Fühlerspuie 140 umgibt die Leitung 128 und erspürt konischen Vertiefung 105, die gegebenenfalls das die Leitfähigkeit der hindurchfließenden Flüssigkeit Werkstück durchbohrt (Fig. 6B und 6C). Während zwecks Einstellung des Stromflusses in der energiedes letzten Arbeitsschrittes bildet der untere Teil liefernden Schaltung dieser Spule, die ihrerseits mit

109 des Werkstückes ein Führungsorgan, das dem 40 der Wechselstromquelle 141 verbunden ist. Diese Funkenentladungsbearbeitungsteil 111 gestattet, das Stromänderungen werden durch einen Wechselstrom-Werkstück lateral zu der Elektrode allmählich zu transformator 142 abgetastet und durch die Sekungravieren unter Herstellung einer glatten Oberfläche därwicklung 143 und einen Gleichrichter 144 der

110 und der Ausweitung der Vertiefung bis zu den Steuerwicklung einer sättigungsfähigen Drossel 147 gewünschten Dimensionen als Folge der Relativ- 45 zugeführt, deren vorspannungsgebende Wicklung 146 bewegung des Werkstückes und der Elektrode in der in Serie mit einer Batterie 148 und einem Ehistel-Richtung des Pfeiles 112. lungspotentiometer 149 verbunden ist. Die Starkin Fig. 7 ist das Werkstück 113 sichtbar, das elek- stromwicklung der sättigungsfähigen Drossel 147 ist

trochemisch geformt werden soll (Strichpunktlinien im Kreis mit der Wechselstromquelle 141 und einer

119) bis zu einer geringen Untergröße, die dann 50 Magnetspule 150 verbunden, die dafür eingerichtet

durch den Funkenentladungsbearbeitungsteil 115 der ist, die mit dem Schieber 153 verbundene Armatur

Elektrode 114 auf ihre endgültige Ausdehnung 120 151 gegen die Belastung durch eine Feder 151 zu

gebracht wird. Wie ersichtlich, enthält diese Elek- betätigen.

trode einen elektrochemischen Bearbeitungsteil 117 Wenn es erwünscht ist, nur eine dielektrische mit einer Bohrung 118 zur Kreislaufführung der 55 Flüssigkeit in dem Elektrodensystem im Kreislauf Elektrolytflüssigkeit und einen mit einem Abstand zu führen, wird das Potentiometer 149 in einer soldavon angeordneten Funkenentladungsbearbeitungs- chen Lage eingestellt, daß die sättigungsfähige Drosteil 115 durch einen Abschnitt 116 aus einem von seispule 147 stromdurchlässig ist, so daß die Feder dem Elektrodenteil 117 unterschiedenen leitfähigen 151 die Armatur 152 nach rechts zwingt, so daß Material. Im Gegensatz hierzu besteht nach Fig. 1 60 die volle Stromstärke der Batterie 155 dem Pumpender elektrochemische Bearbeitungsteil 12 der Elek- motor 133 zugeleitet wird, der dann dielektrische trode 10 aus dem gleichen Material wie das Ver- Flüssigkeit zu den Elektroden hin im Kreislauf führt, bindungsstück 13. Wenn nur Elektrolytflüssigkeit zugeführt weiden Die F i g. 8 zeigt eine abgewandelte Elektroden- soll, wird das Potentiometer 149 in seine andere struktur für die Herstellung von nach oben konkav 65 extreme Lage eingestellt, in der die Drosselspule 147 ausgeformten Aussparungen in einem Werkstück 121. ihre volle Leitfähigkeit besitzt und die Magnetspule Die Elektrode 122 besitzt einen rundgeformten kon- 150 mit Strom versorgt, wodurch die Armatur 152 vexen Bearbeitungsteil 123, dessen unterer Teil den nach links hin verschoben wird, was den Antrieb

des Motors 132 und der Pumpe 13tf zur Folge hat. Wenn eine Bemessung von elektrolytischer und dielektrischer Flüssigkeit gewünscht wird, um eine Emulsion oder eine Flüssigkeitsschicht der erwähnten Art zu schaffen, wird das Potentiometer 149 in einer mittleren Lage eingestellt unter Verlagerung des Gleitdrahtes 153 auf einen Punkt, bei dem beide Motoren 132 und 133 in Geschwindigkeiten angetrieben werden, die den Verhältnissen entsprechen, in denen die beiden Flüssigkeiten dem Elektrodensystem zugeführt werden sollen.

In der Apparatur der Fig. 10 ist eine dreiphasige Wechselstromquelle 230 ersichtlich, die über gemeinschaftlich betriebene Schalter 231 und 232 den zugehörigen dreiphasigen Trenntransformatoren 233 und 234 Strom zuführt. Eine jede der Sekundärwicklungen des Transformators 233 ist in Serie mit der entsprechenden Wicklung einer sättigungsfähigen Kerndrossel 235 verbunden, deren Steuerwicklung bei 236 gezeigt ist. Ein Gleichrichter 238 und ein veränderlicher Widerstand 237 sind in Serie mit der Steuerwicklung 236 über die Elektrode 210 und das Werkstück 211 miteinander verbunden, die auch in der Strichpunktlinie im Bereich des Beckens 214 in dem Teil der F i g. 2 ersichtlich sind, in dem die Elektrolytkreislaufführungsmittel erläutert sind. Die drei Auslässe der sättigungsfähigen Kerndrossel 235 sind in Serie mit den dazugehörigen Gleichrichtern 200 a, 200 ö,200 c verbunden, die den Wechselstrom in einen pulsierenden Gleichstrom umwandeln, der dann dem Werkstück 211 unter Anschaltung als positive Elektrode des Systems zugeführt wird. Die negative Elektrode 210 ist an eine mit den Sekundärwicklungen des Isolationstransformators 233 gemeinsame Sammelschiene angeschaltet. Schalter 239 a, 239"2>, 239 c werden in Serie mit einem veränderbaren Kondensator 240, einer veränderbaren Drosselspule 241 und einem veränderbaren Widerstand 242 verbunden, die Scheinwiderstände darstellen und das Gleichrichterorgan 200ft selektiv überbrücken können.

Die gemeinsam zu betätigenden Schalter 232, die mit den Schaltern 231 so gekuppelt sind, daß die letzteren bei Schließung der ersteren geöffnet werden und umgekehrt, versorgen die Primärwicklungen des Trenntransformators 234 mit dreiphasigem Wechselstrom. Die Sekundärwicklungen des Transformators 234 sind in Serie geschaltet mit den zugehörigen Wicklungen einer sättigungsfähigen Kerndrossel 235', deren Steuerwicklung 236' in Serie geschaltet ist mit einem Potentiometer 237', sowie einem Gleichrichter 238' und einem diese Steuerwicklung überbrückenden Kondensator 238", wobei mit dem veränderlichen Widerstand 237' ein Steuerungsstromkreis gebildet wird. Die drei Ausgänge der Drossel 235' versorgen die zugehörigen Gleichrichterbrücken 200 a', 200 ö', 200 </, deren positive Pole mit dem Werkstück 211 und deren negative Pole mit der Elektrode 210 verbunden sind. Die Elektrode ist mit einem Motor 215 ausgestattet, der eine Funkenstrecke von vorbestimmter Länge aufrechterhält.

. Ein Schalter 205 a, in Serie geschaltet mit einer Spule 206 und einem Transformator 207, dient zur Verbindung dieses Leitungsnetzes über die Elektrode 210 und das Werkstück 211. In ähnlicher Weise ist der Schalter 205 b mit dem Mittelabgriff einer Spule 206' verbunden, deren Enden ihrerseits in Serie mit einem zugehörigen Kondensator 207' unter Ausbildung eines Parallelschwingkreises verbunden sind. Darüber hinaus ist eine äußere Quelle für hochfrequenten Wechselstrom 209 induktiv mit einem Serienschwingkreis 203 gekuppelt, dessen Kondensator 204 in Serie mit der Sekundärwicklung des Transformators und einem Schalter 205 c verbunden ist.

Ein anderes Schalterpaar 243, 244 ist zur gleichzeitigen Betätigung mit den Schaltern 231 und 232 gekuppelt. Der Schalter 243 dient zur Stromversorgung eines elektromagnetischen Ventils 219 V und einer Pumpe 219 b, die mit dem Ventil zur Kreislaufführung einer dielektrischen Flüssigkeit 220 b (z. B. Paraffinöl) aus dem Behälter 220 durch Schlauchleitung 217, Elektrode 210, Becken 214 und Auslaß 221 hindurch dient. Das Werkstück 211 ist in diesem Becken auf isolierenden Blöcken 213 gelagert. In ähnlichef Weise dient der Schalter 244 zur Betätigung eines elektromagnetisch gesteuerten Ventils 216, mit dessen Hilfe ein inertes Gas (z. B. Stickstoff) der im Kreislauf geführten Elektrolytflüssigkeit beigemischt wird, eines zweiten elektromagnetisch gesteuerten Ventils 219 a' und einer Pumpe 219 α, mit deren Hilfe wäßrige Elektrolytlösung 220 λ (beispielsweise einer Natriumchloridlösung) aus dem Behälter 220 durch die Elektrode 210 und das Becken 214 im Kreislauf geführt wird.

Während der ersten Arbeitsschritte werden die Schalter 231 und 244 geschlossen, wodurch die Schalter 232 und 243 geöffnet werden. Unter diesen Umständen treibt eine Niederspannungsquelle einen Strom gleicher Richtung über die Abstandsspalte 222 zwischen der Elektrode 210 und dem Werkstück 211. Die Gleichrichter 200 α bis 200 c bewirken eine Halbwellengleichrichtung des dreiphasigen Stromes. Wenn nun einer der Schalter 239 a bis 239 c geschlossen wird, überbrückt eine Impedanz die Gleichrichterorgane 200 b zwecks Bewirkung der obenerwähnten periodischen Stromumkehr bei erniedrigter Amplitude. Die Wellenform zeigt eine verhältnismäßig kurzzeitige und geringfügige Stromumkehr bzw. Negativstelle zwischen zwei positiven Wellen längerer Dauer. Die positiven Stromstöße dienen zur Bearbeitung des Werkstückes, das aus Wolframcarbid bestehen kann, während die Umkehrstromstöße bzw. der übrige Teil des Halbzyklus eine Umkehr der Polarität zur Folge hat, bei der das aus dem WoIframcarbidkörper freigelegte Kohlenstofimaterial entfernt wird. Um die Gleichstromstöße mit einem hochfrequenten Wechselstrom zu überlagern, kann man einen oder mehrere der Schalter 205 a bis 205 c schließen. Anschließend an die elektrochemische Bearbeitung des Werkstückes 211 kann man dieses der Fertigzubereitung durch Funkenentladung unterwerfen.

In diesem Fall öffnet man die Schalter 231 und 244, wobei die Schalter 232, 243 geschlossen werden. Der Gleichstrom aus den Gleichrichterbrücken 200 a' bis 200 c' wird dabei als eine aperiodische Entladung über die Elektroden auf dem Wege über eine Impedanz 20©fl" zugeleitet. Während das Schließen des Schalters 244 für die elektrochemische Bearbeitung die Kreislaufführung der Elektrolytflüssigkeit durch die Spalte 222 bewirkt, ergibt sich aus der Betätigung des Schalters 243 die Kreislaufführung einer dielektrischen Flüssigkeit durch diese Spalte. Die Netzwerke 237,238 sowie 237', 238' und 238" sprechen auf das über die Spalte herrschende Potential an und

15 16

halten die zugeführte Energie praktisch konstant, erzielte eine Matrizengenauigkeit innerhalb der Fehsolange die Funkenentladungsbearbeitung und die lergrenze von 0,02 mm. Die kombinierte elektroelektrochemische Bearbeitung durchgeführt wird. Die chemische und funkenelektrische Bearbeitungsdielektrische und die elektrolytische Flüssigkeit wer- methode erzeugte eine fertigbearbeitete Oberfläche den innerhalb des Behälters 220 infolge ihres unter- 5 mit einer Rauhigkeit von 3,0 μ (maximal). Während schiedlichen spezifischen Gewichtes voneinander ge- der elektrochemischen Bearbeitungsphase erhielt die trennt. Die Elektrode 210 kann natürlich auch die Elektrode einen Vorschub rechtwinklig zur Werk-Ausgestaltung der Elektroden besitzen, wie sie in der Stückoberfläche, während bei der funkeneiektrischen

Fig. 1 oder 7 gezeigt sind. Bearbeitungsmethode eine exzentrische Elektro4ea-

. . ίο bewegung durchgeführt wurde.

Eine Stanzmatrize aus gehärtetem SKD-Matrizen- Beispiel II

stahl (Rockwell-Härte 60) mit einer Stärke von Die Pleuelstange für eine 50-PS-Vierzylinder-

25 mm, einer Weite von 10 mm und einer Länge dieselmaschine, deren Herstellung eine Schmiedezeit

von 20mm wird mit üblichen Verfahren (z.B. in 15 von 7 Stunden und 40 Minuten sowie eine funken-

einer Fräs- und Schleifmaschine) unter Einhaltung elektrische Bearbeitungszeit von 5 Stunden benötigte,

einer Genauigkeit von 0,02 mm und einer Maximal- wurde erfindungsgemäß durch das kombinierte elek-

rauhigkeit von 3 μ bearbeitet. Diese konventionelle trochemische und funkenelektrische Gravierverfahren

Bearbeitung erfordert bis zur Fertigstellung 8 Stun- unter Einhaltung der Größenkonstanten, wie sie im

den und 40 Minuten. 20 Beispiel 1 beschrieben sind, in 2 Stunden und 40

Bei Verwendung einer Funkenentladungsbearbei- Minuten fertiggestellt. Bei der Herstellung durch tungstechnik, wie sie in der USA.-Patentschrift Schmiedetechnik erhielt man eine Obernächenfein-3 089 018 und dem kanadischen Patent 680 624 heit mit einer Rauhigkeit von 10 μ (maximal), wähbeschrieben ist, läßt sich eine entsprechende Bearbei- rend die funkenelektrische Methode zu einer Rauhigtung in 3 Stunden und 5 Minuten unter Einsatz der 25 keit von 12 μ (maximal) führte und die erflnduogsnachstehend angegebenen Größenkonstanten für das gemäße Methode eine Oberflächenrauhigkeit von aperiodische Entladungsleitungsnetz durchführen. 9 μ (maximal) erzielte. Bei dem zuletzt beschriebenen Hierfür wurde eine Kupferelektrode, die 3,2 Ge- Verfahren wurden für die erste Bearbeitungsphase wichtsprozent Kupferoxyd in fester Lösung enthielt, 1 Stunde und für die Nachbearbeitung 1 Stunde und mit dem als die andere Elektrode geschalteten Werk- 30 40 Minuten benötigt. Während des ersten Arbeitsstück in Nachbarstellung gebracht und dabei Paraf- Schrittes wurde die Elektrolytlösung durch eine fin mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 l/Min, als Emulsion mit einem Gehalt von lO°/o Kerosin in dielektrische Flüssigkeit zwischen den Elektroden wäßriger Natriumchloridlösung mit einem Emulim Kreislauf geführt. gatorzusatz von 1% Tergitol NPX ersetzt. Tergitol

Eine identische Stanzmatrize wurde aus dem ge- 35 NPX ist die Handelsbezeichnung für ein nichtioni-

härteten Stahlkörper durch elektrochemische und sches Emulsionsstabilisierungsmittel, das aus tiem

funkenelektrische Bearbeitung gemäß der Erfindung Nonylphenyläther des Äthylenglykols besteht. Am

in einer Gesamtzeit von 1 Stunde und 45 Minuten Ende des elektrochemischen Bearbeitungsprozesses

fertiggestellt. Der Stahlkörper, der ebenfalls aus ge- wurde ein Teil der Elektrolytflüssigkeit aus dem

härtetem SKD-Matrizenstahl (Rockwell-Härte 60) 40 Becken abgezogen und durch Kerosin ersetzt, um

bestand, wurde anfänglich einer elektrolytischen eine Emulsion zu erzeugen, die etwa lO°/o wäßrige

Gravierung durch eine Kupferelektrode unterworfen, Natriumchloridlösung in Kerosin enthält. Der Emul-

die dem Werkstück mit einer Abstandsspalte von gator ist auch in diesem Fall in einer Menge von

0,05 mm Breite in einer 5%igen wäßrigen Natrium- etwa l°/o anwesend. Man erhielt mit dieser Methode

chloridlösung unter einer Kreislaufgeschwindigkeit 45 ähnliche Ergebnisse, wie sie bereits zuvor beschrie-

von 10 l/Min, angelagert wurde. Der gleichgerichtete ben wurden.

Strom besaß eine Stromdichte von 40 Amp./cm² und B e i s ο i e 1 III
eine zwischen den Elektroden herrschende Spannung

von 10 Volt, auf die ein Wechselstrom (mit 5 Volt Eine Platte mit einer 10 mm dicken Schicht aus

Spannung zwischen den Scheitelwerten) bei einer 50 Wolframcarbid auf der Unterseite einer 20 mm

Frequenz von lOkOhm/Sek. überlagert wurde, um dicken Schicht von Stahl mit hohem Kohlenstoff-

die Austrittsarbeit herabzusetzen. Die Elektrolyt- gehalt wurde durch einen ElektrodenkorperlO.be-

flüssigkeit wurde durch die Elektrode mit einem arbeitet, dessen unterer Elektrodenteil bzw. dessen

Druck von 2,5 kg/cm² eingespeist. Auf diese Weise elektrochemischer Arbeitsteil 12 aus Kupfer bestand,

wurde die Bearbeitung 45 Minuten lang ausgeführt, 55 Der obere, d. h. der funkenelektrisch arbeitende

bis die Vertiefung in ihrer weitesten Ausdehnung Elektrodenteil 11 bestand aus einer Silber-Wolfram-

etwa 0,1 mm geringer war als die gewünschte Fertig- Legierung. Man erhielt hierin eine Feinbohrung mit

bemessung. Die Elektrolytflüssigkeit wurde dann einem Durchmesser von etwa 5 mm innerhalb von

durch Petroleumflüssigkeit verdrängt, und der zweite 85 Minuten, wobei die ersten 25 Minuten für die

Arbeitsteil der Elektrode (bestehend aus einer 60 elektrolytische Gravierung erforderlich waren und

3,5%igen festen Lösung von Kupferoxid in Kupfer) die folgenden 60 Minuten zur Fertigbearbeitung der

wurde dazu an das Werkstück angenähert. Es wur- Bohrung verwendet wurden. Die dabei entstandene

den die folgenden Größenkonstanten bei der Funken- Oberflächenrauhigkeit lag bei etwa 1 μ (maximal),

entladungsbearbeitung eingehalten: Eine Spannung Die Größenkonstanten für die elektrolytische Be-

von 100 Volt, eine Stromstoßdauer von 0,7 Mikro- 65 handlung waren dieselben wie im Beispiel 1 mit

Sekunden und eine Wiederholungsfrequenz von der Ausnahme, daß ein Umkehrstrom von etwa

20 kOhm/Sek. Die Funkenentladungsgravur des 10 Amp./cm² periodisch für kurze Zeitabschnitte

Werkstückes wurde 1 Stunde lang durchgeführt und des elektrolytischen Bearbeitungsprozesses zugeführt

Claims (6)

wurde, um die Materialabtragung aus dem Wolframcarbid zu erleichtern. Die funkenelektrische Bearbeitung wurde mit den für diesen Arbeitsschritt im Beispiel 1 angegebenen Größenkonstanten durchgeführt. 5 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bearbeitung elektrisch leitfähiger Werkstücke, bei dem man das Werkstück zunächst einer elektroerosiven Grobbearbeitung und hierauf einer Funkenerosionsfeinbearbeitung unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (114) mit mehreren, axial übereinander angeordneten Arbeitsflächen (117, 115) unter senkrechter Annäherung an die Werk-Stückoberfläche diese mit der ersten Arbeitsfläche (117) elektrolytisch grob bearbeitet und hierauf unter Bewegung quer zur ersten Richtung das Werkstück mit einer anderen Arbeitsfläche (115) funkenerosiv fein bearbeitet. ao

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Arbeitsspaltes die dielektrische Flüssigkeit der Elektrolytflüssigkeit überlagert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Elektrode (114), in axialer Richtung ihrer Annäherung an das Werkstück gesehen, im vorderen Teil eine Arbeitsfläche (117) für elektrolytische Bearbeitung und in einem Abstand dahinter angeordnet eine weitere Arbeitsfläche (115) für Funkenerosionsbearbeitung des Werkstückes besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytflüssigkeit und die dielektrische Flüssigkeit auf getrennten, voneinander unabhängigen Kreislaufwegen aus dem Arbeitsspalt ableitbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung der Flüssigkeit aus dem Spalt in einem der zwei Kreislaufwege abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit steuerbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschriften Nr. 3 060 114, 2 902 584;

Technisches Zentralblatt für praktische Metallbearbeitung, 57. Jahrgang, Februar 1963;

Deutsche Elektrotechnik, 1957, Heft 9;

Schriftenreihe des Verlages Technik, Bd. 177;

Feingerätetechnik,

6. Jahrgang, Heft 9, September 1957.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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