DE1440272A1 - Vorrichtung zum Bohren mittels Elektro-Erosion in Werkstuecken mit schraegen Flaechen - Google Patents

Description

PATENTANWXLTE Dr. D. Thomson

Diph-Chem.

H. Tiedtke

Dlpl.-lng.

G. Bühling

Dipl.-Chem.

8000 MÖNCHEN 2

TAL 33

TELEFON 0611/220*94

TELEQRAMMADRE88E: THOPATENT München - 7, JuK

Patentanmeldung P IU HO 272.3 T 2704

Anocut Engineering Company Chicago / USA

Vorrichtung zum Bohren mittels Elektro-Erosion in Werkstücken mit schrägen Flächen

Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 12 37 713.8-3«»)

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bohren mittels Elektro-Erosion in Werkstücken mit schrägen Anbohrflächen gemäß dem Verfahren, nach Patent ... (Patentanmeldung P 12 37 713.8-3H).

Dabei kann zum Bohren von Löchern nach dem Hauptpatent eine an ihrer Außenseite isolierte rohrförmige Elektrode verwendet werden, welche eine durch.einen an seiner Außenkante nicht isolierten Flansch am Arbeiteende aufweist.

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BAD ORIGINAL Unterlagst! (Art 7 § I Abs. 2 Nr. I StU 3 d·· Anderwesoes. v. 4.9.191

1 Kto. WM··

ItIMN

Zum Anbohren von schrägen Flächen ist im Hauptpatent vorgeschlagen> Rohrelektroden zu verwenden_} deren Arbeits-Stirnseite entsprechend der Schräglage der Fläche am Werkstück schräg verlaufen. Dies macht für jede Fläche eine spezielle Elektrode erforderlich. Für nicht ebene Schrägflächen ist der Vorschlag ungeeignet. Es sind auch bereits Bohrführungen für Elektroden bekannt, bei denen jedoch keine gleichmäßige Verteilung der Elektrolytströmung um die Arbeitsfläche sichergestellt ist. .

Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen» mittels welcher beliebig schräg verlaufende Flächen mit einer Rohrelektrode mit rechtwinklig zur Längsachse liegenden Arbeitsstirnkante angelocht werden können. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht» daß durch einen gegen die Anbohrfläche abgedichteten Führungsblock mit einer Führungsbohrung für eine Rohrelektrode mit einem Durchmesser, der zur Strömungszirkulation erforderlichen Ringspalt größer als der Außendurchmesser der Elektrode ist und in welcher Führungselemente zur zentrischen Führung der Elektrode während der Vorschubbewegung in der Führungsbohrung vorgesehen sind.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird eine um den ganzen Umfang, gleichförmige gedrosselte Abströmung durch

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den Ringspalt und damit auch entlang der Arbeitsstirnkante der Elektrode erreicht unabhängig vom Abstand der Stirnkante von der Werkstückoberfläche.

Die Führungselemente sind vorzugsweise radial verstellbar. Sie können in in Umfangs- und Längsrichtung um die Führungebohrung verteilt angeordnete Radial-Gewindebohrungen im Führungsblock eingeschraubte Schrauben sein. .

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden im ' folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. ■

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum elektrolytischen Bohren,

Fig. 2 ein stark vergrößerter Schnitt durch das Werkstück, die Elektrode, die Führung, und

Fig. 3 eine Fig. Z ähnliche Darstellung einer anderen Elektrodenausführung.

Die Vorrichtung 10 weist einen Tisch 12 auf, an dem eine Spannvorrichtung 14 angebracht ist, in die ein elektrisch leitendes Werkstück W gespannt werden kann. Die Spannvorrichtung hat Spannbacken 16, 18, die mittels einer in einem Block 22 geführten Schraubspindel 24 gegeneinander hin- und herbewegt

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werden können.

Eine rohrförmige Elektrode 26 wird mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf das Werkstück W zu bewegt. Die Elektrode wird mittels eines Stempels 28 vorgeschoben, der seinerseits von einer (nicht dargestellten) Schrauspindel angetrieben wird. Am innenliegenden Ende des Stempels 28 ist ein Balg 30 befestigt. An der Vorderseite des Stempels 28 ist ein Block 32 aus Isoliermaterial befestigt, an dem eine Metallplatte 34 und ein Elektrodenhalter 36 mit Muffe 38 angebracht sind. . .

Der Elektrolyt wird zum Halter 36, der Muffe 38 und zur Elektrode 26 durch einen Schlauch 42 mit einem Druck von z.B. 10 - 14 atü gepumpt.

Die Elektrode kann verschiedenartig, z.B. wie im Haupt patent beschrieben, ausgebildet sein. Wie später noch beschrieben wird, ist die Elektrode hohl oder mit einem oder mehreren Kanälen für den Elektrolyten versehen. Die Elektrode kann aus einem Rohr oder aus Blechen zusammengesetzt sein, von denen einige flach und die anderen gewellt, gerippt oder mit Höckern versehen sind, und weist eine freiliegende Metallspitze auf, während die Außenseite mit einer dünnen Schicht eines Isoliermaterials, beispielsweise einem Epoxylack mit einem Polytetrafluorethylen-Schlauch bekleidet ist. Die Strom

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quelle Hf₁ die einen NiederSpannungstrom mit großer Strom-. dichte, beispielsweise mit 5-15 Volt und 0,75 - 12,5 A/mm², erzeugt, ist so' angeschlossen, daß die Elektrode als Kathode -gegen das,Werkstück wirkt. Die Stromquelle ist über niederohmige Kabel 16 und 48 mit der Platte 3H und dem Werkstück W verbunden.

Die Fig. 2 zeigt das Werkstück W und die Elektrode 26 stark vergrößert. Die Anbohrfläche W. des Werkstückes liegt schräg zur Elektroden-Achse. Die dargestellte Elektrode 26 besteht aus einem leitenden Rohr 50 mit kleinem Außendurchmesser und kleiner. Bohrung und kann aus Kupfer oder einem anderen elektrisch gut leitenden Material hergestellt werden. Das Rohr ist am Arbeitsende mit einem Außenflansch 52 versehen, der die Arbeitsflächen bildet, während die hinter dem Arbeitsende liegende Außenseite des Rohres 50 mit einer Isolation 5t überzogen■ .ist· Die Stirn-Arbeitsfläche liegt senkrecht zur Achse des Rohres SO und damit unter einem Winkel von beispiels*· weise 30° zur Anbohrfläche W₁ des Werkstückes W.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Elektrode durch ei-

nen isolierenden Führungsblock 56, z.B. aus Epoxy-Harz, hin-

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durch vorgeschoben wird. Der Führungsblock weist eine durchgehende Führungsbohrung 58 auf. Die Bohrung 68 ist etwas weiter als der Umfang des Flansches 52, so daß z.B. ein Ringspalt

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von ungefähr 0,1 mm vorhanden ist. Der Block 56 weist ferner eine Dichtungsfläche 60 auf, die gegen die Anbohrfläche W₁ um das Loch 62 im Werkstück abdichtet.

Nehmen die Elektrode 26, das Werkstück W und die Führung 56 die in Fig. 2 dargestellte Lage ein, wird der Strom eingeschaltet und der Elektrolyt dem Arbeitsspalt unter hohem Druck und mit großer Geschwindigkeit zugeführt. Der Elektrolyt füllt den Raum um die Spitze 52 der Elektrode und der Eintrittsfläche W^ des Werkstückes vollständig aus und strömt durch den Ringspalt um die Elektrode aus. Die Elektrolyse beginnt am unteren Bogen der Elektrode und breitet sich mit zunehmendem Eindringen über di<ä ganze Arbeite-Stirnfläche aus. Am Arbeitsspalt weicht der Elektrolyt nicht aus, und die Elektrode dringt in das Werkstück ohne Schwierigkeit ein.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß einige Elektroden und besonders langgestreckte zur Vibration neigen, wenn der Elektrolyt unter einem erheblichen Druck und mit der zum wirksamen elektrolytischen Aussenken gewünschten Geschwindigkeit strömt. Ein solches Vibrieren ist nachteilig, da die seitliche Bewegung der Elektrode zu einem Kurzschluß zwischen der Arbeitsspitze 52 und der Werkstückseite W^ führen kann. Diese seitliche Vibration wurde dadurch vermindert bzw. beseitigt, daß

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im Führungeblock 56 Führungselemente vorgesehen wurden. Die- · se Führungselemente bestehen aus den Schrauben 66, die in am Führungsblock 56 vorgesehene Gewindebohrungen eingeschraubt sind und etwas in die Führungsbohrung 58 hineinragen. Die Stifte 66 sitzen auf der Elektrode 26 nicht fest auf. Diese liegt vielmehr mit geeignetem Spiel zwischen deren Spitzen 68.-Die Schrauben 66 sind längs der Elektrode gestaffelt angeordnet, damit der Rückstrom des Elektrolyten von der Arbeitsfläche aus zum Eintrittsende 70 der Führungsöffnung 58 nicht behindert wird.

Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß an der Austrittsseite W. des Werkstückes ein Abdeckbecher 72 mit einer Aussenkung 7U angeordnet ist, deren Durchmesser erheblich größer ist als der des zu erzeugenden Loches 62, welche AusSenkung eine den Umständen entsprechende Tiefe aufweist.

Der Becher 72 besteht aus demselben Material wie der Führungsblock 86 oder aus einem ähnlichen Material, z.B. aus einem Epoxyharz. Es wird an d«r Gebrauchsstelle von einer Hilfsklemmvorrichtung .76 festgehalten, die an der Rückseite des Werkstückes mit Hilfe der Schraubzwinge 64 für den Führungsblock befestigt ist. Die Abdeckkappe 72 soll ermöglichen, daß die Elektrode 26 das Werkstück W vollständig durchdringt', ·.

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während der Elektrolyt durch die im Werkstück erzeugte Bohrung 62 und durch die Öffnung 58 im Führungsblock 56 zurückströmen kann. Dies bedeutet, daß die ganze Menge des Elektrolyten um die Arbeitsspitze 52 der Elektrode herum strömen muß, selbst nachdem die Elektrode die Ausstrittsseite W₂ des Werkstückes durchbrochen hat. In dieser Weise kann eine glatte Austrittsöffnung erzielt werden, ohne daß scharfe Kanten ψ oder eine nach innen gewandte Lippe hinterlassen wird. Zuweilen kann es bei Verwendung der Abdeckkappe 72 erwünscht sein, das Aussenken an der Stelle zu beenden, an der die Elektrode 26 die 'Austrittsfläche W₂ gänzlich durchbrochen hat, da bei manchen Elektroden und besonders bei solchen mit einem verhältnismäßig großen Querschnitt und mit einer einzigen oder mehreren Bohrungen für die Zuführung des Elektrolyten im Abdeckbecher ein Stück oder ein Kern des Materials des Arbeitsstückes freigesetzt und zurückbleibt. Das Materialstück wird so entfernt, daß es nicht herumwandert und die Ursache für zufällige Kurzschlüsse oder für eine mechanische Beschädigung der Elektrode wird.

Sollen lange Bohrungen hergestellt werden, so stellt das seitliche Vibrieren der dann entsprechend langen Elektrode 26 eine ernstzunehmende Schwierigkeit dar, die dadurch vermindert werden kann, daß daß Arbeitsende etwas kleiner bemessen

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wird als die Außenseite der isolierenden Hülse 51 (Fig. 3). Der Unterschied zwischen den Durchmessern des Arbeitsendes und der Hülse kann etwa 25 ^i bis 75 μ betragen. In diesem Falle wird die Bohrung im Führungsblock 56 in Bezug auf die isolierende Hülse SI oder die Elektrode 26 bemessen und nicht in Bezug auf die Arbeitsspitze wie bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung* Die Elektrode 50 kann aus Kupferrohr hergestellt sein, das einen Außendurchmesser von 1,5 mm und eine Innenbohrung für den Durchlaß des Elektrolyten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,65 mm aufweist. Der Schlauch 80 ist so bemessen, daß er sehr knapp sitzt und etwas ausgedehnt werden muß, damit er auf das Kupferrohr 50 aufgeschoben werden kann. Infolge dieser Maßnahme wird der Isolierschlauch 80 so gedehnt, daß die Wandstärke um 10 oder 20% verringert wird, so daß sie, wenn der Schlauch aufgeschoben ist, etwa 0,1 mm beträgt.

An die Arbeitsspitze 78 de» Kupferrohreβ 5Q ist eine sehr kleine Büchse 82 angelötet. Die Länge der Buchse 82 in axialer Richtung kann ungefähr 0,25 - 0,75 mm betragen, während die Wandstärke der Buchse ungefähr 0,050 - 0,075 mm beträgt, so daß der größte Außendurchmesser etwas kleiner ist Als der Außendurchmesser des Isolierschlauches 80 nach dem Aufschieben auf die Elektrode. Der Zweck der Isoiierhülse 80 besteht darin,

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einen Kontakt zwischen der Spitze 82 und der Seitenwandung der Bohrung im Werkstück W zu verhindern, selbst wenn die Elektrode vibriert. Die Buchse 82 an der Elektrodenspitze kann aus einem Material, beispielsweise aus Wolfram oder Tantal oder einem Gemisch aus Silber und Wolfram hergestellt werden, das gegen eine Beschädigung durch Kurzschluß besonders widerstandsfähig ist.

Bei Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Elektrode 26 wird die öffnung 58 im Führungsblock so.bemessen, daß ein Ringspalt von ungefähr 5 μ - 100 μ gegenüber der Isolierhülse 80 um die Elektrode 26 verbleibt, so daß der Elektrolyt vom Arbeitsspalt zwischen der Elektrodenspitze 78 und dem Werkstück W aus nach außen strömen kann.

Der Führungsblock 56 drosselt den Auetritt des Elektrolyten aus dem offenen Ende der Elektrode 26, wenn diese sich der verschiedene Höhen aufweisenden oder schrägliegenden Eintrittsfläche W. des Werkstückes zuerst nähert. Dadurch wird der austretende Elektrolyt gleichmäßig im Ringspalt und über die Arbeitsflächen der Elektrode verteilt.

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Claims (3)

UA0272 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Bohren mittels Elektro-Erosion in Werkstücken mit schrägen Anbohrflachen gemäß Patent ... (Patentanmeldung P 12 37 713.8-3U), gekennzeichnet durch einen gegen die Anbohrfläche (W₁) abgedichteten Führungsblock (56) mit einer Führungebohrung (58) für eine Rohrelektrode (26) mit einem Durchmesser, der zur Strömungszirkulation erforderlichen Ringspalt größer ale der Außendurchmesser der Elektrode (26) ist und in welcher Führungselemente (66) zur zentriechen Führung der Elektrode (26) während der Vorschubbewegung in der Führungsbohrung (58) vorgesehen sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (66) radial verschiebbar sind.

3. Vorrichtung,nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente in in Umfangs- und Längsrichtung um die Führungsbohrung (58) verteilt angeordnete Radial-Gewindebohrungen im Führungsblock (56) eingeschraubte Schrauben (66) sind. ^;

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