DE1440997C - Elektrodenwerkzeug zur elektrolytisch abtragenden Bearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrodenwerkzeug zur elektrolytisch abtragenden Bearbeitung eines metallischen Werkstücks, bestehend aus einer rohrförmigen Elektrode, durch deren Inneres ein Elektrolyt zugeführt wird, und aus einem die Elektrode umgebenden Isoliermantel, der über die Stirnseite der Elektrode vorsteht und den Abstand zwischen der Stirnseite und der Oberfläche des Werkstücks bestimmt.

Die elektrolytische Bearbeitung von Metall, beispielsweise das elektrolytische Bohren von Löchern hat sehr schnell eine weitgehende Anwendung ge¹ funden, insbesondere dann, wenn es schwierig ist, ein Werkzeug mit den üblichen Bearbeitungsmethoden herzustellen, wenn" beispielsweise das Material für die Bearbeitung mit herkömmlichen Werkzeugen zu hart ist, denn das Endprodukt muß frei von mechanischen und thermischen Spannungen und Deformierungen sein, die bei der Anwendung von üblichen Schneidwerkzeugen tjei der spanabhebenden Bearbeitung eintreten können.

Das Bohren von Löchern oder das Einsenken von Höhlungen, wobei die Form der Höhlung einem Rotationsvolumen entspricht, kann durch übliche Verfahren mit Hilfe eines sich drehenden Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers durchgeführt werden, bei dem entweder einstückig oder eingesetzt Schneidoder spanabhebende Kanten vorgesehen sind. Entsprechende Arbeitsgänge durch elektrolytische Mittel werden im allgemeinen durch nicht drehbare kathodische Elektrodenwerkzeuge bewirkt, die, wie beispielsweise der britischen Patentschrift 335 003 entnommen werden kann, mit der negativen Klemme einer elektrischen Gleichstromwelle verbunden sind, während das anodische Werkstück mit der positiven Klemme der gleichen Gleichstromquelle verbunden ist. Das Vorderende des Elektrodenwerkzeugs wird dann dicht an das Werkstück herangebracht und ein Elektrolyt dem Zwischenraum zwischen dem Werkzeugvorderende und dem Werkstück zugeführt, der dann rasch durch diesen Spalt zirkulieren kann. Das Material wird vom Werkstück durch elektrolytische Wirkung entfernt und das Elektrodenwerkzeug wird dann weiter vorgeschoben, um den Abstand zwischen dem Werkzeug-Vorderende und dem Teil des Werkstücks einzuhalten, der durch die elektrolytische Wirkung erodiert wird. Dabei muß normalerweise für das Elektrodenwerkzeug ein Vorschubmechanismus vorgesehen sein, um die Materialabnahmegeschwindigkeit im wesentlichen konstant zu halten und um einen bestimmten Zwischenabstand wieder herzustellen, so daß die elektrolytische Erosion unter den günstigsten Bedingungen durchgeführt werden kann. Gleichzeitig muß cine zu große Vorschubgeschwindigkeit vermieden werden, um eine unmittelbare Berührung zwischen dem Elektrodenwerkzeugende und dem Werkstück zu verhindern, da hierdurch ein schädigender Kurzschluß des elektrischen Stromkreises und eine nachteilige Funkenbildung eintreten könnte. Der Vorschubmechanismus erfordert im allgemeinen umständliche und feinfühlige Servosysteine mit feinfühligen Riickkopplungsvori'ichUmgcn, so daß sich eine entsprechend komplizierte Apparatur ergibt, die mit diesem Mechanismus jiekonpclt ist.

Aus der genannten britischen Patentschrift kann weiterhin noch entnommen werden, daß es bekannt ist, eine metallische röhrenförmige Elektrode an ihrem Umfang mit einer isolierenden Schicht zu versehen, außerdem ist es bekannt, die Stirnfläche von aus Isoliermaterial bestehenden Zwischenstücken tragen zu lassen. ^N

Der französischen Patentschrift 1 273 068 kann eine Elektrode zur elektrolytischen Bearbeitung von Werkstücken entnommen werden, die mit Hilfe von Isolierstücken an ihrer Stirnseite gegen Berührung mit dem Werkstück isoliert ist, wobei die Isolierstücke an der Stirnseite der Elektrode fest angebracht sind, und zwar in Löchern der Stirnseite, und über die Stirnseite vorstehen. Dadurch ist es möglich, den Vorschubmechanismus zu vereinfachen, da die Isolierteile einen konstanten Abstand zwischen Elektrode und Werkstück aufrechterhalten.

Schließlich kann der französischen Patentschrift 1273 632 ein von einem Isoliermantel bedecktes Elektrodenwerkzeug entnommen werden; wobei ein Teil der Elektrodenmantelfiäche vom Isoliermantel unbedeckt gelassen ist, wodurch die Erosion in radialer Richtung die Dicke des Isoliermantels übersteigt und ein Klemmen verhindert wird. Außerdem ist es aus der französischen Patentschrift 1 273 068 noch bekannt, das Werkzeug gegenüber, dem Werkstück in Bewegung zu halten, um so Unebenheiten auf dem Werkstück infolge ungleichmäßiger elektrolytischer Wirkung zu vermeiden.

Nachteilig in der Anordnung nach der französischen Patentschrift 1 273 632 ist jedoch, daß diese keine Möglichkeiten vorsieht, ohne Inanspruchnahme komplizierter Regelsysteme einen konstanten festen Abstand zwischen, der Stirnfläche des elektrodenartigen Bohrwerkzeuges und der Werkstückfläche einzuhalten. Bei der französischen Patentschrift 1 273 068 hingegen muß wiederum befürchtet werden, daß unter Umständen auch ein Klemmen zwischen Werkzeug und dem Loch in dem Werkstück auftreten kann, da in radialer Richtung praktisch kein Material aus dem Werkstück erodiert wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein gegenüber den bekannten Anordnungen verbessertes Elektrodenwerkzeug vorzusehen, welches unter Gewährleistung eines konstanten Arbeitsspaltes ohne Zuhilfenahme einer komplizierten und teuren Vorschubeinrichtung genaue Bohrungen in Werkstückoberflächen zu senken in der Lage ist, und wobei es gleichzeitig möglich ist, auch eine Bearbeitung in radialer Richtung nach vorgegebenen Maßstäben vorzunehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Elektrodenwerkzeug der eingangs dargestellten Art und besteht darin, daß der Isoliermantel einen Teil der Stirnseite der Elektrode bedeckt und einen Teil des Umfanges der Elektrode, der sich an die unbedeckten Teile der Stirnseite anschließt, freiläßt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Isoliermantel als auswechselbare Aufsteckkappe ausgebildet, so daß bei Abnutzung des stirnseitigen Isoliermaterials schnell und in kostensparender Weise Abhilfe geschaffen werden kann. Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß in einfacher und sicherer Weise die Aufrechterhaltung eines konstanten Arbeitsspaltes bei einer besonders· zum Bohren geeigneten Hohlelektrode gewährleistet wird, wobei weiterhin auf Grund der Auswechselbarkeit eines Teiles des die Elektrode umgebenden Isoliermantcls stets eine maßgenaue Fertigung erreicht wird. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Elektrodenwerkzeug einfach in seiner Konstruktion und billig in der Herstellung und

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kann ohne weiteres an eine praktisch jederzeit ver- Umdrehungen/min gedreht. Auf das Elektrodenwerkfügbare Maschine, beispielsweise einer üblichen zeug wird ein leichter Druck ausgeübt, um die isolie-Drehbank oder Bohrmaschine angebracht werden. renden Flanschteile 20 und 22 in Berührung mit der Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Werkstückoberfläche zu halten, der Erfindung ist der Isoliermantel dann noch so 5 Die Oberfläche des Werkstücks W gegenüber dem ausgebildet, daß er zwei gegenüberliegende, im aktiven Vorderende 24 des Elektrodenwerkzeugs wesentlichen rechteckige Aussparungen aufweist und wird durch elektrolytische Wirkung erodiert, so daß die Stirnseite der Elektrode mit zwei segmentartigen eine der Größe und der Form des Elektrodenwerk-Isolierstücken übergreift. zeugs entsprechende Höhlung progressiv in dem In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der 10 Werkstück eingeformt wird (Fig. 3). Die Wand 26 Erfindung, die besonders zum Bohren von sich radial der Höhlung wird durch die elektrolytische Erosionsvergrößernden Löchern geeignet ist, vergrößert sich wirkung, die zwischen den aktiven Ausschnitten des der Durchmesser der Elektrode nach hinten, wobei Elektrodenwerkzeugs stattfindet, auf einen vorbeder Isoliermantel am Umfang des im Durchmesser stimmten richtigen Durchmesser gebracht. Durch zunehmenden Elektrodenteilstücks Aussparungen 15 entsprechende Bemessung der Flächen der Ausaufweist, schnitte 18 des Elektrodenwerkzeugs und durch die Im folgenden werden an Hand der Figuren Aufbau richtige Abgleichung zwischen der Stromdichte und und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der der Stärke des Materials des Isolierstücks 16 kann Erfindung im einzelnen näher erläutert. Es zeigt ein gewisses Spiel zwischen dem Werkzeug und der

F i g. 1 eine Teilseitenansicht einer bevorzugten 20 Höhlung des Werkstücks eingestellt werden.

Ausführungsform des Elektrodenwerkzeugs gemäß Das Isolierstück 16 ist vorzugsweise in der Weise

der Erfindung, ausgebildet, daß es ersetzt werden kann, wenn die

F i g. 2 eine Stirnansicht des Werkzeugs gemäß Flanschteile 20 und 22 über ihre Brauchbarkeit zum

Fig. 1, und zwar nach Linie 2-2 der Fig. 1, Aufrechterhalten des richtigen Spaltabstandes abge-

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch das Werkzeug 25 nützt sind. Gegebenenfalls kann auch das Werkzeug

gemäß F i g. 1 nach Linie 3-3 der F i g. 2, durch Schleifen oder Abschleifen des Materials am

F i g. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfüh- aktiven Vorderende 24 um einen solchen Betrag er-

rungsform der Erfindung zur Darstellung, wie nicht- neuert werden, der zur Wiederherstellung des rich-

zylindrische Löcher hergestellt werden können, tigen Abstandes erforderlich ist. Das Elektroden-

Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5 der 30 werkzeug kann auch durch eine kurzzeitige Umkeh-

F i g. 4. rung des Stromes zwischen dem Werkzeug und dem

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 Werkstück wieder in Ordnung gebracht werden, weist das mit Γ bezeichnete Elektrodenwerkzeug ge- Die Erfindung kann ohne weiteres auch auf ein. maß der Erfindung eine rohrförmige, zylindrische Elektrodenwerkzeug angewandt werden, das zum MetallelektrodelOaufjdievorzugsweise an ihrer Außen- 35 Herstellen von Höhlungen dient, die eine andere als fläche durch eine aus Isoliermaterial hergestellte Hülse eine kreiszylindrische Form aufweisen. Ein derartiges 12 oder eine entsprechende Isolierschicht abgedeckt Werkzeug ist beispielsweise in den F i g. 4 und 5 ist. Axial kann im Innern der rohrförmigen Metall- dargestellt, wo das Werkzeug mit einem Durchmeselektrode 10 ein hohles Metalleinsatzstück 14 ange- ser versehen ist, der von seinem Vorderende bis zu ordnet sein, das aus rostfreiem Stahl oder einem an- 40 seinem hinteren Ende 30, entsprechend der Form der deren Material mit einem hohen Korrosionswider- herzustellenden Höhlung zunimmt. Die Isolierhülse stand gegenüber den verwendeten Elektrolyten be- 12 hat an ihren Seitenoberflächen eine Vielzahl von steht, obgleich ein derartiges hohles Einsatzstück im Ausschnitten, wie bei 32 angedeutet, so daß sich unallgemeinen nicht unbedingt notwendig ist. geschützte Segmente 34 des Kathodenwerkzeugs er-Die Isolierhülse 12 erstreckt sich nicht ganz bis 45 geben, die etwa dort beginnen, wo der Durchmesser zum Ende der rohrförmigen Metallelektrode 10, das des Werkzeugs sich zu vergrößern beginnt. Diese durch ein Isolierstück 16 abgedeckt ist, das seiner- freigelegten Segmente gestatten nun eine Erosion seits einen Ausschnitt 18 aufweist, so daß Seg- durch das Werkzeug und eine Vergrößerung der mente der Metallelektrode 10 frei liegen. Ein Teil des Höhlung im Werkstück entsprechend der erforderaktiven Vorderendes 24 der rohrförmigen Me- 50 liehen Kontur.

tallelektrode ist, wie besonders in den F i g. 2 und 3 Das Elektrodenwerkzeug an sich ist im allgemei-

dargestellt, durch angeformte Flanschteile 20 und 22 nen aus Metall, wie beispielsweise Bronze, Kupfer,

des Isolierstücks 16 abgedeckt. Die Stärke der Stahl, rostfreiem Stahl usw., oder auch in einigen

Flanschteile 20 und 22 ist derart, daß das aktive Anwendungsformen aus Kohlenstoff hergestellt. Die Vorderende 24 des Elektrodenwerkzeugs T einen 55 Isolierhülse und die isolierenden Lagerabstandsstücke

vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des sind vorteilhafterweise aus Materialien, wie beispiels-

Werkstücks W hat. Damit wird automatisch ein ent- weise Tetrafluoräthylen, Epoxyharzen, Phenolhar-

sprechender Abstand oder Spalt zwischen dem Werk- zen usw., hergestellt. Die Isolierhülse kann auch aus

zeugvorderende und dem Werkstück für die Elektro- einem keramischen oder glasartigen Emaille be-Iy tlösung aufrechterhalten, die unter Druck durch den 60 stehen. Die Stärke der isolierenden Lagereinsätze

hohlen Kern des Elektrodenwerkzeugs und den Spalt oder der Abstand, um den das aktive Vorderende des

hindurchfließt. Elektrodenwerkzeugs von der Stirnfläche der Ein-

Um nun eine gleichmäßige elektrolytische Ab- sätze abgesetzt ist, kann beispielsweise zwischen

nähme des Materials vom Werkstück zu erreichen, 0,01 und 0,5 mm liegen und ist vorzugsweise zwiwird das Elektrodenwerkzeug, das in dem Futter 65 sehen 0,01 und 0,13 mm.

einer Maschine, beispielsweise einer Bohrmaschine, Zur Vereinfachung der vorgenannten Beschrei-

gehalten sein kann, vorzugsweise mit niedriger Gc- bung wurde angenommen, daß das Elektrodenwerk-

schwintückeit von der Größenordnung von 10 bis 50 zeug relativ zum Werkstück rotiert wird. Hs ist

offensichtlich, daß die gleichen Ergebnisse auch erzielt werden können, wenn das Werkzeug stationär und das Werkstück drehbar hierzu ist, oder es können auch sowohl dem Werkzeug wie dem Werkstück Drehbewegungen in entgegengesetzten Richtungen oder mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten erteilt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrodenwerkzeug zur elektrolytisch abtragenden Bearbeitung eines metallischen Werkstücks, bestehend aus einer rohrförmigen Elektrode, durch deren Inneres ein Elektrolyt zugeführt wird, und aus einem die Elektrode umgebenden Isoliermantel,. der über die Stirnseite der Elektrode vorsteht und den Abstand zwischen der Stirnseite und der Oberfläche des Werkstücks bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (12, 16) einen

20 Teil der Stirnseite der Elektrode (10) bedeckt und einen Teil (18) des Umfangs der Elektrode, der sich an die unbedeckten Teile der Stirnseite anschließt, freiläßt.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (12,16) zwei gegenüberliegende, im wesentlichen rechteckige Aussparungen (18) aufweist und die Stirnseite der Elektrode mit zwei segmentartigen Isolierstücken (20, 22) übergreift.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (12,16) als Aufsteckkappe (16) ausgebildet ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser der Elektrode (10) nach hinten zu vergrößert und der Isoliermantel am Umfang des im Durchmesser zunehmenden Elektroden-Teilstücks Aussparungen (32) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen