DE1440273A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Formgebung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Technik der elektroIytischen Formgebung und im besonderen eine neue Elektrode und ein neues Verfahren zum Herstellen und Anwenden dieser Elektrode für die Formgebung von profilierten oder umrissenen Werkstücken. Eine Einrichtung des Typs, auf den sich die Erfindung bezieht, ist vollständiger in Patent ... (Patentanmeldung P 12 37 713.8-34 (A 33 169 VIIId/21h)) beschrieben.

.Im allgemeinen enthält eine Einrichtung der in der vorgenannten Anmeldung offenbarten Bauart eine Spannvorrichtung zur festen Anbringung des Werkstücks, eine

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Neue Unterlagen ΓΑ·*. 7 § 1 Abs. 2 Nr. I Sate 3 des Ändemngsgas. ν. 4.9.1967Ϊ

Mündliche Abreden, insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung Dresdner Bank München Kto. 109103 · Postecheckkonto München 11 68 74

höhle Elektrode mit einer Arbeitssioitze aus elektrisch. . leitendem Maie rial, einen St ö\sselkovrf, _t de r die Elektrode zwecks Relativbewegung zu, den Werkstück trägt, eine elektrische: .Energieversorgimgs^uelle, die so an die Elektrode. und an das Werkstück' angeschaltet ist, dass das Werkstück anodisch und die Elektrode kathodisch werden, und die "bei niedrigerSpannung (5 bis 15 Volt) G-leichstrora hoher Dichte (75 bis 1240 A/cm ) liefern kann, und eine Elektrolytc|uelle, die mit vderEingangsseite der Elektrode vor- · bunden ist /und Elektrolyt-mit hoher, Geschwindigkeit iiü 3earbeitungsspalt und mit einem Druck von etwa IC bis 15 / liefern: kann. Bei der Formgebung von profilierten oder/asi-" rissenen Werkstiicken, y/ie z_eB. lurbinenschaufeln, ist die Elektrodenspitze, in ergänzeÄder J»orm gestaltet. Diese "-Fo-rmgestaltung kann pralrtisch dadurch erreicht wero..e:a, dass die Elektrode nähe an einen Modellteil oder Schablone gebracht wird, wobei die elektrischen Anschlüsse ge^aiiMtar dem·normalen zustand umgekehrt werden, dJi. dass die £lQi:- trode anodisch oder positiv und der Mod.e 11 teil, kathodisch oder negativ ist. Die -Elektrode wird so erodiert, dass :sie\ 4-ieP°^rm des Modellteils annmiamt. Yfenn die normale polari-- r tat wiederhergestellt und das Modell durch ein.Werkstück ersetzt ist, entfernt diö Elektrode Material von deir_:--.-.," _; Werkstück in einer solchen Weise,,dass dem Wesen nach

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eine zweite Ausfertigung des Modells entstellt.

Dieses Verfahren .arbeitet recht gut, im besonderen, wenn die Umrisse flach, nicht zu steil öder sprunghaft und nicht zu detailliert sind, jedoch hat die Elektrode das natürliche Bestreben, ©inen aindruck an dem Werkstück zu hinterlassen. Falls die Blektrode ein Röhrenbündel ist, daun wird das 'Eöhrenmuster in dein "erkstück erkennbar. .Dies kann in gewissem Ausmass dadurch verwischt'werden, dass man die Elektrode in dem Werkstück ohne zusätalichen Vorschub run.eil lässt, jedoch bleibt aas Muster sichtbar und kann durch Abfühlen wahrgenommen werden» Die Hohe des Musters liegt bei Abtastung mit einer Messuhr zwischen etwa 0,050'bis 0,177 iar* von dem tiefen zu dem hohen Punkt des Musters«,· Dieses Muster ist bei feingeschlichteten und jenau

bearbeiteten Werkstücken unerwünscht, und es ist _oöfunden worden, dass es dadurch beseitigt werden kann, dass nan die Elektrode quer zu dem Werkstück um eine Strecke bewa&t, die gleich dem harten Durchmesser einer Röhre zusätzlich dem halben Abstand zwischen den Rohen ist. Ss ist zweckmassig, dass die Querbewegung in geringem Kasse über diese Strecke hinausgeht und in zwei Ebenen sowie auch diagonal erfolgt. Diese Bewegung kann eine langsame Bewegung .sein, und eine Bewegung von 1,59 mm darf in höchstens 10 bis 15 Sekunden durchgeführt werden, worauf dann Rüokbewegung

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über die gleiche Strecke in der gleichen Zeit ei-folgt., G-ute", Ergebnisse bei. der Beseitigung des 'Elektrodenmusters sind mit einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung erzielt worden, · ? die in zwei bis drei Sekunden für 10 bis I5 Perioden erhalten wurde, .. .-'-_'■■

■ Diese Ijassnaxiine bewirktjedocheine Verzerrung dar ' . Form in der das ¥erkstück reprödi^ziert wird, so dass es nicht mehr mit der !Form des Modellteils oder der Schablone übereinstimmt, ,. -. "'■".-.,'" -. ^ ^: .. - . -..'■.-'.■.- - j-

Hauptaufga.be der -arfindung 1st die Überwindung deχ Schwierigkeiten, die bei der elektrischen formgebung einer umrissenen oder 'Zusammengesetzten Oberfläche angetroffen werden.- ' '. . ' "."' ■".._" ..

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist 'die Schaifung ,_v einer⁵neuen und verbe.ss.exten vorrichtung und eines entsjpxe-. chenden Verfahrens zur elektrolytisehen 2?ormgebung einer profilierten· öd er zusammengesetzten Oberfläche in einem Werk-

stück, ohne dass ein Elektrodenmuster an der geformten: Obar- . fläche zurückbleibt. .. :■:'-. -.-" . ;.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffang ' einer neuen und verbesserten Vorrichtung eund.eines entsprechenden Verfahrens zur elektrolytischen iO-rmgebung einer umrissenen oder zusammengesetzten Oberfläche in einem »iie^:rkstüok unter Anwendung von i^Ltteln, ,die in zwei üiehtungen betätigbär.sind, so dass sowohl die horizontale als^ auch

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die vertikale Markierung in dem Werkstück getilgt werden, wobei die gleiche Bewegung auf die Elektrode während der Zeit ihrer Formgestaltung wie während der Zeit, wahrend der sie ein Werkstück f ornit, aushelfet wird*·

• 3ine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten Vorrichtung und eines entsprechenden Verfahrens zur elektrolytischen formgebung einer Elektrode mit einer profiliert o/a oder zusammengesetzten Oberfläche von einem Modell.oder Schablone und zum Reproduzieren liner Oberfläche an einem Werkstück, die in Form und G-rÖsse im wesentlichen identisch mit der Modell- oder Schablonen-Oberfläche ist. "

Weitere Aufgaben und Vorteile sind aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung ersichtlich. . * ■

Ss zeigen; '

pig. 1 eine in gewis.ser Weise sehe mat is ehe Darstellung einer elektrolytischen Formüebungsvorrichtung, welche die Verbesserungen nach der Erfindung enthält;

lig. 2 einen stark vergrösserten Schnitt in einer senkrechten Sbene durch die Elektrode, den Werkstückhalter und einen Modellteil oder das Wsrkstückj und

I?ig. 3 eine abgebrochen gezeichnete Ansicht der aktiven fläche einer anderen Elektrodenform.

In Pig. 1 ist eine schematische darstellung

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derjenigen feile einer allgemein mit dem Bezu^szeichen Io bezeichneten elektrolytischen Jormgebungsvorrichtung "gegeben·,·. die zum Verständnis der hier offenbarten "Erfindung notwendig. sind.; Sine solche Vorrichtung ist vollständiger in der vorgenannten Patentanmeldung A 33 169 beschrieben, Sie■-.umfasst ein Maschinengestell 12 mit eii^m ^&jtart angebrachten tisch 14, an dem ein Werkstückhalter 16·befestigt ist. Der Tisch 14 ist für senkrechte Hin- und Herbewegung an einein paar Träger 16 montiart die gleitend verschiebbar in einem an dem Gestell 12 befestigten wellenförmigen Element 2o geführt werden. Der Tlson 14 wird »senkrecht von einer Kuxbel-22 Jiiittel^'" einer-pleuelstange 24 bewegt* Die Kurbel 22 wird von einemElektromotor 26 über ein regelbares untersetzungsgetriebe 28 angetrieben, so 'dass die Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeit des lisches auf eine Frequenz von nicht mehr als 2o bis 3o Perioden pro Minute uiid auch auf einen so niedrigen. i/ert wie" 5 Perioden pro Minute eingestellt werden kann. Die Verbindung 3o zwischen der Kuärbel 22 und der pleuelstange 24 ist in der Weise einstellbar, dass die Bahn— oder Hublänge des Tisches

• 14 gemäss den physikalischen Kennwerten-der verwendeten Elektrode eingestellt werden kann«, : --■ . ■"--;-'■" Eine hohle, mehrere Durchgänge aufweisende Jjlektrode .·

• 32 ist für Relativbewegung mit konstanter Geschwindiglceit in Richtung eines Werkstücks oder Hodellteiles bzw. Schablone:

34 angeordnet, das br-iv/. die an öder in dem WerkstücMialtor 16

gehalten Wird. In der dargestellten speziellen Anordnung ist · " die Elektrode "beweglich und wird von einem stempel oder Stössel angetrieben, der von einer zwangsläufig angetriebenen '-Schraubenspindel (nichf gezeigt) maschinell bewegt wird. Die ' Elektrode 32 weist ein Bündel leitender Röhren 36 mit kleinem Durchmesser auf, deren innere Enden in einem hohlen Elektrodenhalter 38 befestigt sind. DQr Elektrodenhalter ist an. einer leitenden Stösselplatte 40 angeordnet, die -an dem vor- m deren Ende des Stössels von diesem isoliert befestigt ist. : -

■Die gemeinsame Anordnung des Stössels, der Stösselplatte 4o, des Blektrodenhalters 38 und der Elektrode 32 ist auf einem Stützbook 42 angebracht, der quer zu der Achse der Elektrode 32 gleitend verschiebbar ist und dessen' B'ewe- ' gungsrichtung gegen das Werkstück von Führungsbahnen 44 be- stimmt wird, die von dem G-estell 12 getragen werden. -Diese Anordnung erhält transversale Hin- und Herbewegung von einer Kurbel 46 über eine pleuelstange 48. Die Kurbel 46 wird von (J einem Elektromotor 5o über ein regelbares Untersetzungsgetriebe 52 angetrieben und hat eine verstellbare Verbindung zu der pleuelstange 48, wodurch die Geschwindigkeit' und die Länge der transversalen Hin- und Herbewegung der Elektrode in der gleichen Weise eingestellt werden kann, wie dies bei dem Tisch I4 geschieht.

Gleichstrom hoher Dichte wird bei niedriger Spannung an die Elektrode 32 und an das Werkstück oder den

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Mpdellteil bzw. die Schablone 34 Y^on einer quelle (nicht gezeigt) über Kabel 56 und 58 geliefert, wobei -/■ das Kabel 56 an. den Tisch I4 und das Kabel 58 an die leitende Stösselplatte 40 angeschlossen sind. Y/enn elektrolytische Formgebung ein>is Werkstücks erfolgt, sindä die elektrischen Verbindungen so geschaltet, dass das Werkstück anodisch oder positiv und die Elektrode 32 kathodisch oder negativ sind. Y(enn die Elektrode 32- elektrolytisch profiliert wird, werden die Kabel-anschlüsse entweder durch Vertauschung■ der Klinkenäbecker an der Energie quelle oder durch einen Umschalter so umgekehrt,, dass die Elektrode anodisch und das Modell kathodisch werden. " ■"-.'■'-.

Während der elektrolytisohen Formgebung eines y/erkstücks· oder einer Elektrode wird Elektrolyt an und durch _; die Elektrode mit hoher Geschwindigkeit in dem Bear-bei-fcungsspält und unter hohem Druck von einer Elekt rolytve rsorg Un^sq.uelle, die einen Tank und eine Pumpe (nicht geizeigt) ent- · hält, durch ein biegsames Rohr 60 geliefert, das mittels eines Änschlussstückes 62 an den hohlen Elektrodenlialter 38 ange-, schlossen ist. . . : ...-■- ■-.

.Wie- zuvor erwähnt wurde', hinterlässt eine aus · einem Bündel kleiner Röhren 36 gebildete Elektrode, wobei. die Röhren KUp.f err öhre η mit einem Aussendurchmesser von; ,.;... l'_f 59 und einem Abstand von 0,635 :mm, 0,30 mm für grpsaere Röhren, und 0,254 mm für kleinere Röhren, sein können, ein polkaschrittartiges Muster an.dem Werkstüek, das durch

relative Querbewegung der Elektrode und des Werkstücks ₍ · · "beseitigt werden kann. Um Verzerrung bzw. Verformung der '"'■; Werkstückabmessungen und der Gestalt zu verhindern, wird die Vorrichtung nach, der Erfindung in der folgenden Weise "benutzt.

Ein Modellteil oder Schablone 34 mit einer wiederzugebenden profilierten oder zusammengesetzten Oberfläche 64 ist an dem Werkstückhalter 16 angebracht, und eine Elektrode /. 36 und ihr Halter 3& sind an der Stö'sselplatte 4o angeordnet. '-". Die elektrischen Anschlüsse sind so angeschaltet, dass die Elektrode anodisch und das Modell kathodisch werden. Die , ■ Energiequelle und die Elektrolytquelle werden in Betrieb ge- · nommen, wie dies auch bei den Motoren 26 und 50 der pail ist· .. Die Elektrode wird in Richtung der zusammengesetzten Oberfläche 64 vorgeschoben* Die Oberfläche 64 bewegt sich senk-

r' recht hin und her. wie mit den Pfeilen 66 markiert ist-, und

die Elektrode bewegt sich gemäss den Pfeilen 68 waagerecht . hin und her. Die Geschwindigkeiten der Hin- und Herbeweg'ung können zwiwechen5 und 3o Perioden pro Minute liegen. Der ·.;

der Elektrode und dem Modell gegebene Hub soll gleich oder · V; geringfügig länger als der halbe Durchmesser der E'lektro- s -

denröhre 36 zuzüglich dem halben Abstand zwischen benachbarten Röhren sein. Diese Hin- und Herbewegungen der Elektrode 32 an dem Kodell.34 uinreissen oder profilieren die äusseren Enden der Slektrodenröhren 36 in eine i"orm 7o, die der Ober- ·

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fläche 64 ähnlich., jedoch weniger scharf oder allmählicher verlaufend in ihrer Krümmung ,als die- Oberfläche 64 ist, wie aus Pig. 2 ersichtlich'ist.. ·

nachdem die Elektrode 32 geformt worder ist, bleibt sie in ihrer normalen Lage an der Stösselplatte 40, und der Modell teil an dem Werks tückhal te r 16 wird durch ein 'Werkstück. ersetzt. Die elektrischen Verbindungen von -der "Energiequelle-"" •zu. der Elektrode 32 und zu dem y/erkstückhalter 16 werden in ihre normalen Positionen umgekehrt, so dass das Werkatüok ""■ anodisch und die Elektrode kathodisch sind. Hinsicht lieh der Längen oder Geschwindigkeiten der Hin- und Herbewegung"- dar Elektrode 32 und des Werkstückhalters l6 werden keine ünde^· rungen vorgenommen· Wenn sich die Elektrode' dem Werkst vielt nähert, bildet ihre profilierte,Oberfläche· 70 eine profilierte oder zusammengesetzte Oberfläche 64 an dem Werkstück aus, deren Grosse und Form in wesentlichen identisch mit"der entsprechenden Oberfläche des Mödellteiles ist.

Wenn die Elektrode aus einem in regelinässigem oder rechteckigen Muster angeordneten Röhrenbündel besteht, wird bevorzugt, dass die Frequenz der Hin-■-und Herbewegung willkürlich und nicht synchronisiert ist* ^aIIs beispielsweise· die prequenz der Elektrode Io pro Minute beträgt, könnte * diie Frequenz des" Werkstüoklialters 12 oder 13 pro Minute sein. Diese Angaben dienen lediglich aur veransohauliohuiig ohne irgendeine Begrenzung. Auf diese Weise erzeugt die re^elmässige oder reclfceckiee Anordntmg der Röhren 36 kein diagonal

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geripptes Muster in· dem Werkstück, das auftreten könnte,

wenn die Bewegungen der Elektrode und das Werkstücks voll- ■· ständig synchronisiert wären.

In l?ig* 5 ist ein Teil der äc tiven Fläche eines anderen Elektrodentyps dargestellt, der eine Gruppe von langgestreckten, etwa 3,17 mm dicken (senkrechte Richtung in
der Zeichnung) Kupferelementen 72 aufweist, die von·einem
Elektrodenhalter 74 getragen werden. Die Elemente sind in ^:.

gegenseitigem Abstand von etwa 0,508 mm angeordnet und mit etwa 9,52 mm langen und 0,500 mm Ms 0,762 mm "breiten -⁰IeIttrolytsohlitzen 76 ausgebildet, die sich im wesentlichen
über die Länge jedes Elementes erstrecken. Die schlitze
76 sind an ihren Enden mit schmalen Stegen 77 von etwa 0,30 mm;. Breite verbunden, so dass sie kein merkliches Muster an dem Werkstück hervorrufen. Diese Stege, die Verzerrung oder Verformung der. Wandungen der Elektrode infolge des Elektrolytdruckes verhindern^ können in dem Element 72breiter sein. Diese Elektrode erzeugt, falls sie nicht in geeigneter T/eise hin- und herbewegt wird, ein Rippenmuster in dem Werkstück infolge der zwischenräume zwischen den Elementen 72. Daher muss die Elektrode in der Pfeilrichtung relativ zu dem
Y/erkstück hin- und herbewegt werden,· und falls eine profilierte Oberfläche geformt werden soll, wird diese Richtung bei der Formgebung der.Elektrode und danach des Werkstucks benutzt.

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Es wird bemerkt, dass bei der Formung einer -^: Elektrode die relative Hin- und herbewegung zwischen der ; ^:; Elektrode und dem Modellteil cjuer zu irgendeinem Muster erfolgen muss, das» die Elektrode in dem Werkstück hinter- . lassen.würde. Dies bedeutet gewöhnlich, dass die Bewegung .■ ■.-quer zn der langen Abmessung der Elektrodenausgänge ,verläuft. . Dies erfordert häufig zusammengesetzte oder duale Hin- und Herbewegungen, wie in dem Fall der Röhrenbündelelektrode 32 bemerkt wurde. Praktisch ist gefunden worden, dass bei Form- ;·' gestaltung einer geschichteten Elektrode, z*B. einer solchen ■';-" Elektrode, die aus abwechselnden flachen und--gewellten-,." ""-. gerippten oder mit Vertiefungen versehenen platten herge- ': stellt ist, die Belativbewegung von Elektrode zu Modell . . -.·:- öder von Elektrode zu Werkstück quer zu den Elektrodenschichten erfolgen soll und die Hin-'und Herbewegung" in der anderen Eielitung'wegfallen kann,, es wird auch bemerkt, dass die gleichen beim Formen^ der -Elektrode verwendeten Hin- und Herbeweguhgen danach bei der Formgebung des ■gerk- ; Stücks g benutzt werden"müssen, um das Modell oder die Schablone genau wiederzugeben.' _ ·

Somit sind die Vorteile, die am Anfang der Beschrei- ". bung für die Erfindung beansprucht wurden, vollstcindig realisiert worden« " - :

Obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der neuen und verbesserten elektrolytischen Formgebungsvorrichtung-und des entspreohenden. Verf^ gemäss der

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Erfindung dargestellt und "beschrieben wurde, können zahlreiche Modifikationen und Abänderungen vorgenommen werden, ohne von den zugrundeliegenden Prinzipien der· Erfindung abzuweichen. Durch die Ansprüche sollen daher alle solchen Modifikationen und Abänderungen eingeschlossen sein, mit denen im wesentlichen die Ergebnisse der Erfindung durch die Anwendung gleicher oder äquivalenter lELttel erhalten werden können.

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Claims (1)

Pat entan s pr ü ehe ·

1. Verfahren zur Herstellung, einer vorbestimmten. Oberflächenkonfigurätion- von Werkstücken mittels Elektroerosion, gemäß Patent ... (Patentanmeldung P 12 37 713.8-34 (A 33 169 VIIId/21h))_s bei dem ein Stromfeld zur Abtragung des Materials in einem·in einem geschlossenen System liegen- ■ den Spalt zwischen der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche und der Arbeitsfläche einer mit mehreren Durchgängen versehenen Elektrode aufgebaut -wird, und bei dem ein Elektrolyt unter Druck durch die Elektrodendurchgänge gepumpt wird:, während Elektrode und Werkstück aufeinander.zu bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst, zur Formgebung der Arbeitsfläche der Elektrode, diese und ein Muster die auf dem Werkstück zu reproduzierende Oberfläche eines Musters ■ aufeinander zu bewegt werden,--wobei-im Stromfeld die Elektrode den positiven und das= Muster den .negativen Pol bildet, während gleichzeitig eine Querbewegung "zwischen beiden durch Bewegen der Elektrode in einer Richtung und des Musters in einer anderen Richtung, in einem Winkel dazu, erzeugt wird, mit einer Hublänge -jeder der Bewegungen wenigstens ..gleich dem Durchmesser des kleinsten Elektrodendurchlasses zuzüglich der Hälfte des größten Abstandes zwischen zwei benachbarten Durch-,lässen der Elektrode, worauf das Muster durch das Werkstück ersetzt und die Polarität des Stromfelde's reversiert wird,

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Neue Unterlagen (Art? _yi*:,,.■.,_:. _{; u} j je. Änderung^._Λ4.9;ΐ96η

,worauf die Elektroerosionsbearbeitungen zur Ausbildung der Arbeitsfläche der Elektrode einschließlich der relativen Querbewegung zwischen Elektrode und Werkstück, wie sie zwischen dem Muster und der Elektrode, erfolgte, wiederholt

» wird, um eine völlige Kompensation der strömungsabhangigen Änderungen der Reproduktion der Ausbildung der Werkstückoberfläche der Elektrode auf dem Werkstück zu kompensieren.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Bewegung der Elektrode einerseits und des Werkstückes andererseits ungleich ist.

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