DE1440997B2

DE1440997B2 - Elektrodenwerkzeug zur elektrolytisch abtragenden bearbeitung

Info

Publication number: DE1440997B2
Application number: DE19631440997
Authority: DE
Inventors: Harold Max Sidney Ohio Aikin (V St A )
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1962-05-07
Filing date: 1963-04-26
Publication date: 1971-09-02
Also published as: DE1440997A1; US3243365A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Elektrodenwerkzeug zur sehen, außerdem ist es bekannt, die Stirnfläche von

elektrolytisch abtragenden Bearbeitung eines metal- aus Isoliermaterial bestehenden Zwischenstücken

lischen Werkstücks, bestehend aus einer rohrförmigen tragen zu lassen.

Elektrode, durch deren Inneres ein Elektrolyt zu- Der französischen Patentschrift 1 273 068 kann

geführt wird, und aus einem die Elektrode umgeben- 5 eine Elektrode zur elektrolytischen Bearbeitung von

den Isoliermantel, der über die Stirnseite der Elek- Werkstücken entnommen werden, die mit Hilfe von

trode vorsteht und den Abstand zwischen der Stirn- Isolierstücken an ihrer Stirnseite gegen Berührung

seite und der Oberfläche des Werkstücks bestimmt. mit dem Werkstück isoliert ist, wobei die Isolier-

Die elektrolytische Bearbeitung von Metall, bei- stücke an der Stirnseite der Elektrode fest angebracht spielsweise das elektrolytische Bohren von Löchern io sind, und zwar in Löchern der Stirnseite, und über hat sehr schnell eine weitgehende Anwendung ge- die Stirnseite vorstehen. Dadurch ist es möglich, den funden, insbesondere dann, wenn es schwierig ist, ein Vorschubmechanismus zu vereinfachen, da die IsoWerkzeug mit den üblichen Bearbeitungsmethoden lierteile einen konstanten Abstand zwischen Elekherzustellen, wenn beispielsweise das Material für trode und Werkstück aufrechterhalten,
die Bearbeitung mit herkömmlichen Werkzeugen zu 15 Schließlich kann der französischen Patentschrift hart ist, denn das Endprodukt muß frei von mecha- 1 273 632 ein von einem Isoliermantel bedecktes nischen und thermischen Spannungen und Deformie- Elektrodenwerkzeug entnommen werden, wobei ein rungen sein, die bei der Anwendung von üblichen Teil der Elektrodenmantelfläche vom Isoliermantel Schneidwerkzeugen bei der spanabhebenden Bearbei- unbedeckt gelassen ist, wodurch die Erosion in ratung eintreten können. 20 dialer Richtung die Dicke des Isoliermantels über-

Das Bohren von Löchern oder das Einsenken von steigt und ein Klemmen verhindert wird. Außerdem Höhlungen, wobei die Form der Höhlung einem Ro- ist es aus der französischen Patentschrift 1 273 068 tationsvolumen entspricht, kann durch übliche Ver- noch bekannt, das Werkzeug gegenüber, dem Werkfahren mit Hilfe eines sich drehenden Werkzeugs, stück in Bewegung zu halten, um so Unebenheiten beispielsweise eines Bohrers durchgeführt werden, 25 auf dem Werkstück infolge ungleichmäßiger elektrobei dem entweder einstückig oder eingesetzt Schneid- lytischer Wirkung zu vermeiden,
oder spanabhebende Kanten vorgesehen sind. Ent- Nachteilig in der Anordnung nach der französisprechende Arbeitsgänge durch elektrolytische Mittel sehen Patentschrift 1 273 632 ist jedoch, daß diese werden im allgemeinen durch nicht drehbare katho- keine Möglichkeiten vorsieht, ohne Inanspruchnahme dische Elektrodenwerkzeuge bewirkt, die, wie bei- 30 komplizierter Regelsysteme einen konstanten festen spielsweise der britischen Patentschrift 335 003 ent- Abstand zwischen der Stirnfläche des elektrodennommen werden kann, mit der negativen Klemme artigen Bohrwerkzeuges und der Werkstückfläche einer elektrischen Gleichstromwelle verbunden sind, einzuhalten. Bei der französischen Patentschrift während das anodische Werkstück mit der positiven 1 273 068 hingegen muß wiederum befürchtet wer-Klemme der gleichen Gleichstromquelle verbunden 35 den, daß unter Umständen auch ein Klemmen zwiist. Das Vorderende des Elektrodenwerkzeugs wird sehen Werkzeug und dem Loch in dem Werkstück dann dicht an das Werkstück herangebracht und ein auftreten kann, da in radialer Richtung praktisch Elektrolyt dem Zwischenraum zwischen dem Werk- kein Material aus dem Werkstück erodiert wird,
zeugvorderende und dem Werkstück zugeführt, der Die Erfindung hat die Aufgabe, ein gegenüber den dann rasch durch diesen Spalt zirkulieren kann. Das 40 bekannten Anordnungen verbessertes Elektroden-Material wird vom Werkstück durch elektrolytische werkzeug vorzusehen, welches unter Gewährleistung Wirkung entfernt und das Elektrodenwerkzeug wird eines konstanten Arbeitsspaltes ohne Zuhilfenahme dann weiter vorgeschoben, um den Abstand zwi- einer komplizierten und teuren Vorschubeinrichtung sehen dem Werkzeug-Vorderende und dem Teil des genaue Bohrungen in Werkstückoberflächen zu sen-Werkstücks einzuhalten, der durch die elektrolytische 45 ken in der Lage ist, und wobei es gleichzeitig möglich Wirkung erodiert wird. Dabei muß normalerweise ist, auch eine Bearbeitung in radialer Richtung nach für das Elektrodenwerkzeug ein Vorschubmechanis- vorgegebenen Maßstäben vorzunehmen,
mus vorgesehen sein, um die Materialabnahmege- Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus schwindigkeit im wesentlichen konstant zu halten von einem Elektrodenwerkzeug der eingangs darge- und um einen bestimmten Zwischenabstand wieder 50 stellten Art und besteht darin, daß der Isoliermantel herzustellen, so daß die elektrolytische Erosion unter einen Teil der Stirnseite der Elektrode bedeckt und den günstigsten Bedingungen durchgeführt werden einen Teil des Umfanges der Elektrode, der sich an kann. Gleichzeitig muß eine zu große Vorschub- die unbedeckten Teile der Stirnseite anschließt, freiläßt, geschwindigkeit vermieden werden, um eine unmit- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Ertelbare Berührung zwischen dem Elektrodenwerk- 55 findung ist der Isoliermantel als auswechselbare Aufzeugende und dem Werkstück zu verhindern, da hier- steckkappe ausgebildet, so daß bei Abnutzung des durch ein schädigender Kurzschluß des elektrischen stirnseitigen Isoliermaterials schnell und in kosten-Stromkreises und eine nachteilige Funkenbildung sparender Weise Abhilfe geschaffen werden kann, eintreten könnte. Der Vorschubmechanismus erfor- Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu dert im allgemeinen umständliche und feinfühlige 60 sehen, daß in einfacher und sicherer Weise die Auf-Servosysteme mit feinfühligen Rückkopplungsvor- rechterhaltung eines konstanten Arbeitsspaltes bei richtungen, so daß sich eine entsprechend kompli- einer besonders zum Bohren geeigneten Hohlelekzierte Apparatur ergibt, die mit diesem Mechanismus trode gewährleistet wird, wobei weiterhin auf Grund gekoppelt ist. der Auswechselbarkeit eines Teiles des die Elektrode Aus der genannten britischen Patentschrift kann 65 umgebenden Isoliermantels stets eine maßgenaue weiterhin noch entnommen werden, daß es bekannt Fertigung erreicht wird. Darüber hinaus ist das erist, eine metallische röhrenförmige Elektrode an findungsgemäße Elektrodenwerkzeug einfach in seiihrem Umfang mit einer isolierenden Schicht zu ver- ner 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 (F i g. 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-

F i g. 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 F i g. 1 bis 3 Werkstück wieder in Ordnung gebracht werden, weist das mit T bezeichnete Elektrodenwerkzeug ge- Die Erfindung kann ohne weiteres auch auf ein maß der Erfindung eine rohrförmige, zylindrische Elektrodenwerkzeug angewandt werden, das zum MetallelektrodelOauf,dievorzugsweise 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 belytlösung 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 Ge- bung wurde angenommen, daß das Elektrodenwerk-

schwindigkeit von der Größenordnung von 10 bis 50 zeug relativ zum Werkstück rotiert wird. Es 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

Patentansprüche: IO

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 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 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (12, 16) als Aufsteckkappe (16) ausgebildet ist.

4. Werkzeug nach einem oder mehreren 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