DE1515195A1

DE1515195A1 - Verfahren zum elektrolytischen Abtragen von Material

Info

Publication number: DE1515195A1
Application number: DE19641515195
Authority: DE
Inventors: Clifford John E
Original assignee: Steel Improvement and Forge Co
Current assignee: Steel Improvement and Forge Co
Priority date: 1963-05-01
Filing date: 1964-04-28
Publication date: 1971-12-23
Also published as: BE647107A; GB1044224A; ES299132A1; US3372099A; FR1396638A; CH431753A; NL6404893A; AT271130B

Description

DIpL-'- R. H. Bahr WpL-Ph)* E. Mzter " Dipl.-Ing. W. Herrnuum-Trentepohl 1 c ι c ι q c r«n»pr«*»: H.m. so·» und sue PATENTANWÄLTE IO IO I 5ί Ö T.,.»:«»« PATENTANWÄLTE IO IO I 5ί Ö T.,.»:«»«

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V Vj 15 195oö Meue Gesaintbeschreibung

The Steel Improvement and Forge Company, ^70, üast 64th Street, Cleveland, Ohio, U.S.A.

Verfahren zum elektrolytischen Abtragen von Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrolytischen Abtragen von Material mittels einer iverkzouyelektrode, die aus mehreren gegeneinander isolierten i'eilelektroden besteht, denen getrennt regelbare Ströme zugeführt werden.

j^s sind bereits derartige Verfahren bekannt, siehe beispielsweise die UoA-i'atenfcSGhrift 2 739 935· In diesem Falle i3t das bekannte Verfahren aber nicht zur Erzeugung einer bestimnten Haumform vorgesehen oder geeignet; vielmehr handelt es sich hierbei um das elektrolytische Schneiden von Metall. Hierzu ist die bekannte

Unterlagen

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Werkzeugelektrode aus drei gegeneinander isolierten Teilelektroden zusammengesetzt, die Jedoch nicht alle an der Kathode liegen, sondern die beiden äußeren Elektroden sind mit der positiven Klemme verbunden, und nur die eigentliche ochneidelektrode liegt an der Kathode.

Dabei kann vorgesehen sein, daß das Werkstück während des Schneidvorganges in drehende Bewegung versetzt wird, es kann aber auch die Werkzeugelektrode gedreht werden und das Werkstück in Ruhe bleiben. In Jedem Falle ergibt sich aber der Nachteil, daß dieses bekannte Verfahren zur Bearbeitung einer Kaumform, beispielsweise einer Turbinenschaufel, nicht geeignet ist, sondern nur zum Schneiden. Dabei ist es aber schon bekannt, daß die Werkzeugelektrodenteile gegen den elektrolytischen Angriff beständig sein müssen und es werden u.a. Platin und andere Edelmetalle, auch rostbeständiger Stahl für die erwähnten Teilelektroden vorgeschlagen.

Es ist weiter die Anwendung einer Testentladung zur Prüfung des Arbeitsapaltes auf dem Nachbargebiet der funkenerosion bereits bekannt, siehe die deutsche Auslegeschrift 1 063 933. Auf diesem Gebiet hat man bereits iiaumformen wie die Gravuren von Schmiedegesenken bearbeitet.

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dieses bekannte Funkenerosionsverfahren zeigt aber den I; acht eil, daß der i'Unkenüb erschlag nur bei einem sehr geringen Abstand zwischen der Werkzeugelektrode und dem werkstück erfolgt, der in der i-iegel unterhalb einem laljimeter liegt, -v'enn der runkenspalt größer als etwa 3 mm ist, erfolgt mit Sicherheit keinerlei Haterialabtragung. dadurch ist von Natur aus sichergestellt, daß aas werkstück zu Beginn der Bearbeitung nur an den Stellen :ait der größten v^indringtiefe der Werkzeugelektrode bearbeitet wird, während die anderen Stellen der rilek- ^rode, die mehr als 5 mm von dem werkstück entfernt sind, kein Material abtragen. 1,'un zeigen aber die /unkenerosicnsverialiren den Nachteil der vergleichsweise geringen Abtragsleistung.

Anders liegen die Verhältnisse bei dem hier in Frage stehenden elektrolytischen Abtragen von Material» Der Elektrolyt fließt hierbei nämlich in einer bestimmten dichtung. Zwar arbeitet hier zu Beginn die Stelle mit der größten ulindringtiefe der Elektrode auch stärker als die übrigen, da hier dieser Fluß der elektrischen -flüssigkeit infolge der Drosselwirkung dieser Stelle beschleunigt ist. Dennoch erfolgt auch in den Bereichen, die vergleichsweise weit von der 'werkzeugelektrode entfernt sind, ein gewisser Materialabtrag, der

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ja zunächst unerwünscht ist. Tatsächlich ist hierdurch bisher ein erheblicher zusätzlicher Materialverlust bedingt gewesen, weil die Gravur od.dgl», die ja bekanntlich die Negativform der Elektrode ist, infolge der unerwünschten vorzeitigen Materialabtragung in diesen Bereichen tiefer gesetzt werden muß als das andernfalls nötig wäre. Man hat sich schon mit diesem Problem befaßt, siehe die USA-Patentschrift 2 095 3>64. Hierbei hat man sich bemüht, die Spannung und die Spaltgröße sorgfältig zu steuern, wobei der Spalt von vornherein verhältnismäßig klein gehalten wurde. Natürlich war dies erst dann möglich, wenn die Elektrode sich bereits um einen ansehnlichen Betrag in das Werkstück hineingearbeitet hatte; und zu Beginn der Bearbeitung war dieses bekannte Verfahren noch nicht wirksam. _:

Ein ähnliches Problem wird auch in der USA-Patentschrift 3 058 895 behandelt. Hier sind die Werkzeugelektroden mit Löchern versehen, durch die die elektrolytische Flüssigkeit hindurchgedrückt wird, um die Abtragsleistung in bestimmten Bereichen zu vergrößern oder zu verkleinern. Auch dieses Verfahren ist aber unzureichend, weil nicht verhindert werden kann, daß auch an selchen χ artien des Werkstücks gearbeitet

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wird, an denen diese Bearbeitung zumindest während einer bestimmten Bearbeitungsperiode unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Materialabtrag an den Stellen mit der größten Eindringtiefe der Elektrode gegenüber den anderen Stellen wesentlich stärker als bisher zu forcieren und an anderen Stellen, zumindest vorübergehend, ganz zu vermeiden.

Es handelt sich also darum, beim Hineinarbeiten einer Formelektrode insbesondere in das nicht vorgearbeitete Werkstück die Materialabtragung zunächst nur an den Stellen mit der größten Eindringtiefe der Elektrode vorzunehmen.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art darin, daß zur Erzeugung einer bestimmten Raumform die Ströme in Abhängigkeit von der Relativstellung zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück gesteuert werden· Dadurch wird eine wirtschaftlicher· Bearbeitung erzielt als bisher, wobei die genaue Raumform schneller als mittels der bekannten Verfahren erreicht wird. Darüber hinaus wird im Vergleich au den bekannten Verfahren etwas, von dem Werkstoff des Werkstückes eingespart, der häufig sehr wertvoll ist. Dadurch

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daß es bei den bekannten Verfahren aus den genannten Gründen erforderlich war, die Gravur od.dgl. Negativform zwecks Erzielung der genauen Raumform etwas tiefer zu setzen als nötig, war es zusätzlich no ^u erforderlich, nach der elektrolytischen Herstellung der Raumform die Oberfläche des Werkstückes durch Spanabnahme zusätzlich zu bearbeiten, damit die Raumform gegenüber den Bezugskanten die vorgeschriebene Tiefe erhält.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Strom an jede Teilelektrode erst dann zugeschaltet wird, wenn seine Oberfläche einen bestimmten Abstand von der Werkstückoberfläche erreicht hat. Dadurch kann also in bestimmten Bereichen die Bearbeitung des Werkstücks vorzugsweise zu Beginn der Bearbeitung ganz entfallen. Dies wxd in der Regel, wie schon erwähnt, an jenen Stellen der Jail sein, an denen die Eindringtiefe der Werkzeugelektrode am kleinsten ist.

weitere vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinwäe auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

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Pig.1 und 2

im senkrechten Schnitt und in schematischer _ ;-, /ßarsteilung eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung von Gesenkhohlformen od.dgl..;

i⁷ig· 5 ein -Schaltbild zur Wiedergabe der elektrischen Kreise, die in der Vorrichtung nach den ¥ig. 1 und 2 Verwendung finden;

jfig. 4- einen Vertikalschnitt in schematischer Darstellung zur Wiedergabe einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei seiner Anwendung auf die Herstellung von Turbinenschaufeln od.dgl.;

Fig. 5 und 6

Schaltbilder für die elektrischen Kreise, wie sie in der Vorrichtung nach üig. 4 verwendet werden;

iig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Schaltvorrichtung für die Vorrichtung und die Kreise nach den Fig. 1 bis 6;

i'ig. Ö eine Ansicht einer anderen schaltvorrichtung, wie sie sich bei der Vorrichtung und den bohaltungen nach den Ifig. 1 bis 6 verwenden läßt;

iig. ν ein c3chaltbild für Kreise, wie sie sich bei der

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Durchführung des Erfindungsprinzips im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 4- verwenden lassen;

Fig. 10 eine idchnittdarstellung und ein Schaltbild zur Erläuterung einer Vorrichtung und einer bchaltung, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommen können;

Fig. 11 ein Blockschaltbild zur Erläuterung verschiedener typischer Verfahren der Stromregelung gemäß der Erfindung;

Fig. 12 bis 15

elektrische Schaltungen, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden können;

Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie 16-16 der Fig. 17;

Fig. 17 eine Draufsicht auf eine typische Werkzeugelektrode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

xⁱig. 18 eine ^ndansicht eines anderen Werkzeuges;

Fig. 19 eine Lndansicht eines weiteren anderen Werkzeuges;

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Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie 20 - 20 der ffig. 19}

Fig. 21 einen Schnitt durch eine Vorrichtung sowie eine Schaltung zur Durchführung anderer Merkmale der Erfindung;

Fig. 22 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Wiedergabe verschiedener Merkmale der Erfindung;

Fig. 23 einen Schnitt längs der Linie 23 - 23 der Fig. 22;

Fig. 24 einen Schnitt zur Wiedergabe eines Verfahrens zur Vorbereitung einer Elektrode gemäß der Erfindung ;

Fig. 25 eine Seitenansicht einer derart hergestellten Elektrode;

Fig. 26 und 27

Endansichten zur Wiedergabe eines Verfahrens zur Herstellung von Elektroden gemäß der Erfindung;

i'ig. 2ö einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des erfindung3gemäßen Verfahrene eignet;

Fig. 29 eine der li'ig. 28 ähnliche Darstellung zur

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Wiedergabe eines l'eiles einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig.2ö;

ü'ig. 30 eine schematische öchnittdarstellung zur Wiedergabe einer anderen Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beginn der elektrolytischen Bearbeitungsstufen;

ii'ige 31 eine vergrößerte Seitenansicht zur Wiedergabe einer Einzelheit aus der Vorrichtung nach i'ig. 30; und in

U¹Ig. 32 eine der l?ig. 30 ähnliche Darstellung zur ifViedergabe der Vorrichtung in einer späteren otufe des elektrolytischen Abarbeitungsvorganges .

typische Auaführungsformen der Erfindung verwenden Werkzeuge und zugehörige Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in den tfig. 1, 2 und 4 wiedergegeben sind. Zur Herstellung einer einzigen Oberfläche, beispielsweise einer Hohlform od.dgl., kann die /orriciitung nach den L· ig. 1 und 2 Verwendung finden. Diese Vorrichtung enthält; einen ü#häusekasben 10 mit einem oberen i'eil 11 und einom unteren Teil 12, die flüssigkeitstlicat liifc— einander verbunden sind. Der Kasten It besifeat eine ^in-

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l'/ii finung 1ί> und einen Auslaßkanal 14- iür den Elektrolyten, ijie GelrVuseteile 11 und 12 bestehen vorzugsweise aus einen festen Kunststoff, wie rolyst;Ten oder einem anderen geeigneten xsoliermoterial. Zum Anschluß des Einlasses 15 und des Auslasses 14- an bchliuiche oder anaer en Leitungen zur -!-ürderumr des Elektrolyten zum Gehäuse 10 und vom Gen-'use 10 kann ein ^eei'jneter üinlaßanscaluii 15 bzw. ein geeigneter Auslaß&nschlub 16 vor- ^ esenen sein.

Im unteren i'eil 12 wird ein Werkstück 1/ festgehalten, das über einen Leiter 18 an die elektrische ctromquelle angeschlossen ist» Im oberen i'eil 11 sitzt eng, jedoch i-enkrecnt verschiebbar, wie es durch uen rfeil 1^ angedeutet ist, ein werkzeug 2.0 bestehend aus einer Vielzahl leitender Glieder 21, die voneinander isoliert sind, iiie Isolation zwischen den leitenden Gliedern 21 ist durch die starken Linien 22 zwischen ihnen angedeutet, da die ,Zeichnung eine noch stärker ins einzelne gehende wiedergabe nicht gestattet. Die Isolation 22 zwischen den leitenden Gliedern 21 kann aus Polytetrafluoräthylen (Tephlon) oder aus jedem anderen geeigneten Isoliermaterial bestehen. Der elektrische Strom wird den leitenden Gliedern 21 durch getrennte, einzeln an die Glieder angeschlossene Leiter 23 zugeführt.

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Die Leiter 23, die voneinander isoliert sind, führen durch das Gehäuse 10 in einer Schutzisolierhülse 24 innerhalb einer Hohlstange 25· Die das Werkzeug vorrückende Stange 25 ist fest an einem Abdeckgehäuse 26 befestigt, welches vorzugsweise aus festem Kunststoff oder anderem Isoliermaterial besteht, das fest an die starre Anordnung der leitenden Glieder 21 des Werkzeuges 20 angeschlossen ist. Die Bewegung der das Werkzeug vorrückenden Stange 25 läßt sich durch jedes geeignete bekannte oder andere Mittel steuern, beispielsweise die Vorrichtung, wie sie in der eingangs erwähnten US-Patentanmeldung 855 873 beschrieben ist. Der Elektrolyt wird unter Druck durch den Anschluß 15 und den Einlaß 13 zugeführt, wie es durch den horizontalen Pfeil 27 angedeutet ist. Der Elektrolyt füllt den Raum zwischen dem Werkzeug 20 und dem Werkstück 17 und fließt über das Werkstück, wie es durch den Pfeil 28 angedeutet ist, zum Auslaß 14 und durch den Anschluß 16, wie durch den waagerechten Pfeil 29 angedeutet. Der Elektrolyt kann dem Gehäuse 10 durch zweckmäßige übliche oder andere Einrichtungen, beispielsweise eine Motorpumpe, zugeführt werden, wobei ein Sumpf zur Aufnahme des aus dem Auslaß 14 austretenden Elektrolyten vorhanden ist.

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Fig* 3 zeigt einen typischen elektrischen Kreis für die Anordnung naeh den Fig. 1 und 2· Das Werkstück ist durch den Leiter 18 an eine Klemme einer Stromquelle 30 angeschlossen, welche normalerweise das Werkstück 17, das an die positive Klemme, wie aus !'■ig. 3 ersichtlich» angeschlossen ist, mit Gleichstrom niederer Spannung, aber hoher Stromstärke versorgt, Die Stromquelle 30 kann jedoch auch Einrichtungen zur Herstellung von Änderungen, beispielsweise einer periodischen Umkehr enthalten, wenn dies für den besonderen Fall erwünscht ist. Jedes leitende Glied 21 des Werkzeuges 20 ist durch seinen Leiter an einen Widerstand 31 angeschaltet, welcher durch einen Schalter 32 an die andere Hemme der Stromquelle 30 gelegt ist. Die Widerstände 31 sind, wie aus Fig.3 ersichtlich, veränderbar, so daß es möglich ist, Spannungen und Ströme zu den einzelnen leitenden Gliedern 21 auszugleichen oder in anderer Weise einzustellen. Die Schalter 32 lassen sich vorzugsweise unabhängig voneinander betätigen, um den Stromanschluß zu den leitenden Gliedern 21 einzeln regeln zu können.

Fig. 4- zeigt eine Vorrichtung, die sich besonders für die Bearbeitung von zwei Oberflächen, vorzugsweise zur gleichen Zeit, beispielsweise bei der Formgebung

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gegenüberliegender Seiten einer Turbinenschaufel auf enge Toleranzen eignet. Ein Gehäusekasten 4-0 enthält einen linken Seitenteil 41 und einen rechten oeitenteil 42, die flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Die Gehäuseteile 41 und 42 bestehen vorzugsweise aus einem festen Kunststoff, beispielsweise Polystyren oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial. Der linke Seitenteil 41 weist eine Einlaßöffnung 43 zur Aufnahme eines mit Gewindeende versehenen Anschlußstückes für eine Leitung 44 zur Zuführung des Elektrolyten auf. Der linke Seitenteil 41 besitzt einen Auslaßkanal 45 in ähnlicher Weise geeignet zur Aufnahme des mit einem Gewindeende versehenen Anschlußteiles einer Leitung zur Abförderung des Elektrolyten aus dem Gehäuse 40.

Das Werkstück 47 wird annähernd mittig im Gehäuse 4G durch Tragglieder 48 festgehalten, die aus festem, leitenden Material oder festem Isoliermaterial bestehen, unabhängig davon, ob es erwünscht ist, einen elektrischen Anschluß an das Werkstück 47 anzubringen oder abhängig von anderen Faktoren der jeweiligen Einrichtung. Im linken Seitenteil 4*1 sitzt eng, jedoch horizontalverschiebbar, wie durch den horizontalen Jrfeil 49 angedeutet, ein Werkzeughalter ?u mit einom Rückglied \A und daran angeschlossenen Halterungs-

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gliedern 52« Das iüickjvlied 5Ί und die Halterungsglieäer 52 bestehen vorzugsweise aus festem Kunststoff oder anderem geeigneten Isoliermaterial. In den Haltegliedern 52 des Werkzeughalters yo sitzt starr ein Werkzeug 53 bestehend aus einer Vielzahl leitender Glieder 54» <*ie voneinander isoliert sind. Die Isolation, die der Einfachheit halber durch die dicken Linien angedeutet ist, kann aus Polytetrafluorethylen ('i'ephlon) oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial bestehen. Der elektrische ßtrom wird den leitenden Gliedern 5^ durch getrennte Leiter 56 zugeführt, die einzeln an die leitenden Glieder angeschlossen sind. Die Leiter 56 sind mit überzügen aus Isoliermaterial versehen, um sie voneinander zu isolieren, oie führen uurch das Gehäuse innerhalb einer hohlen Stange 57· Die »verkzeurvorschubstange 57 ist fest an dem iiückglied 51 befestigt.

Der rechte .Seitenteil 42 des Gehäuses 40 weist eine .^inlaßuffnung 4J¹ zur Aufnahme eines mit Gewindeende versehenen Anschlusses für eine Leitung 44' für die Zuführung des Elektrolyten auf. Der rechte Seitenteil 42 ist lerner mit einem Auslaßkanal 45' versehen, der das Gewindeende eines Anschlußteiles für eine Leitung 4b¹ zur Abiorderung dos Elektrolyten aus dem Gehäuse 40 aufnimmt«

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im rechten ,Seitenteil 42 sitzt; eng, ^jedQßh, wit den horizontalen Pfeil 49» angedeutet_f horizontal schiebbar ein Werkzeughalter 50'» bestehend aus Kückglied 51 ', und starr daran befestigten gliedern 52'. Bas Rückglied 51' und die der 52' bestehen vorzugsweise aus einep festen Kunststoff oder einem anderen Isoliermaterial_t In den HaI-tegliedern 52' des Werkzeughalters 50' ist; ßin Werzeug 53' starr befestigt» das aus einer Vielzahl leitender Glieder 54' besteht, die voneinander isoliert sind· Die Isolierung ist zweckmäßigkeitshalber nur durch die starken Linien 55' angedeutet. Der elektrische ötrom wird den leitenden Gliedern yv^% durch getrennte, einzeln angeschlossene Leiter 56' zugeführt. Die Leiter 56' sind mit Überzügen aus einem Isoliermaterial zur gegenseitigen Isolierung versehen und führen durch das Gehäuse 40 in einer hohlzylindrischen Stange 57'· Die Werkzeugvorschubstange 57' ist an dem Rückglied 51' starr befestigt. Die Bewegung der WerkzeugvorSchubstangen 57 und 57' kann durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise die einfache Doppelnocken-Vorschubanordnung nach der genannten US-Patentanmeldung 855 873 gesteuert werden.

Der Elektrolyt wird dem linken Teil 41 des Gehäuses 40,

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wie durch den senkrechten Pfeil 58 angedeutet, unter Druck durch die Leitung 44 und die Einlaßöffnung zugeführt, füllt den Raum von den Traggliedern 48 und dem Werkstück 47 zu den Haltegliedern 52 und dem Werkzeug 53 > und fließt nach unten durch den vorhandenen Spalt und aus dem Auslaßkanal 45 und die Leitung 46, wie es durch den senkrechten Pfeil 59 angedeutet ist. In ähnlicher Weise wird der Elektrolyt unter Druck dem rechten Teil 42 des Gehäuses 40 zugeführt, wie es durch den senkrechten Pfeil 58' angedeutet ist. Der Elektrolyt fließt durch die Leitung 44' und die Einlaßöffnung 43', füllt den Kaum von den Traggliedern 48 und dem Werkzeug 47 zu den Haltegliedern 52' und dem Werkzeug 53' und fließt nach unten durch den vorhandenen Spalt und durch den Auslaßkanal· 45' und die Leitung 46", wie es durch den senkrechten Pfeil 59' angedeutet ist. Der Elektrolyt kann dem Gehäuse 40 durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise einen üblichen Sumpf und eine Pumpe nach der US-Patentanmeldung 855 873 zugeführt werden.

iⁿig. 5 zeigt einen typischen elektrischen Kreis für die Anordnung nach ffig. 4. Das Werkstück 47 ist durch einen Leiter 63 an eine Klemme einer Stromquelle 60 angeschlossen, die einen niedrige Spannung und hohe

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Stromstärke aufweisenden Gleichstrom zu dem an die positive Klemme angeschlossenen Werkstück 47 zuführt, wie man aus Fig..5 erkennt. Die Stromquelle 60 kann jedoch auch Einrichtungen zur Herstellung von Änderungen, beispielsweise einer periodischen Stromrichtungsumkehr enthalten, falls dies für besondere Zwecke erwünscht ist. Jedes leitende Glied 54 des Werkzeuges ist durch seinen eigenen Leiter 56 an einen Widerstand 61 angeschaltet, der durch einen Schalter 62 an die andere, negative Klemme der Stromquelle 60 gelegt ist. Die Widerstände 61 sind normalerweise veränderlich, wie man aus Fig. 5 erkennt, wodurch es möglich ist, Spannungen und Ströme zu den einzelnen leitenden Gliedern 5^ auszugleichen oder in anderer Weise einzustellen. Die Schalter 62 werden unabhängig voneinander gesteuert, um den Anschluß des Stromes zu den leitenden Gliedern 5^ einzeln regeln zu können. Jedes leitende Glied 54' des Werkzeuges 53' ist durch seinen Leiter 56¹ an einen Widerstand 61^l: angeschaltet, welcher durch einen Schalter 62' an die andere negative Klemme der Stromquelle 60 gelegt ist. Die Widerstände 61' sind normalerweise veränderlich, wie man aus Fig. 5 erkennt, um die Spannungen und Strome zu den einzelnen leitenden Gliedern 54· auszugleichen oder in anderer Weise einzustellen.

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Die üßh&liev 62* werden normalerweise unabhängig voneinander geregelt , u» (Jen Stromansehluii zu den leitenden Gliedern 54* einzeln au regeln,

Fig, 6 zeigt; einen anderen fcypisahen elektrischen Kreis, wie er für die Vorrichtung nach x'ig· ^ Verwendung finden kann» Jedes leitende Glied 5^ dee «erkzeuges 53 ist durch seinen Leiter pb an einen Widerstand b6 angeschaltet, welcher über einen Schalter o7 an einer ivlenme einer Stromquelle bS liegt, uie Widerstünde 66 sind normalerweise, wie aus i'ig.b ersichtlich, veränderlich, so daß es möglich ist, aie opannungen und ütröme zu den einzelnen leitenden Gliedern ^A auszugleichen oder in anderer .ieise einzustellen. Die schalter 67 werden normalerweise unabhängig voneinander betätigt, um den Stromanschluß zu den leitenden Gliedern 5^ einzeln zu regeln. Jedes leitende ulied y±^x des "Werkzeuges 55* ist dui^Cii seinen Leiter 5^>' an einen Widerstand 66' angeschaltet, welcher über einen Sehalter 67' an der anderen Klemme- der Stromquelle 65' liegt. Die Widerstände ob¹ sind, wie aus Fig. ο ersichtlich, normalerweise veränderlich, so daß es möglich ist, die Spannungen und Ströme zu den einzelnen leitenden Gliedern 54' auszugleichen oder in anderer V.eise

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einzustellen. Die Schalter 67^r werdesm unabhängig· voneinander betätigt» tim dean, ozu den leitenden Gliedern 54- einzeln zu regeln. Bas Werkstück 4-7 ist nicht an die Stromquelle 65 angeschlossen, sondern wirkt als Bipolarelektrode zwischen den Werkzeugen 55 un*L 55* ähnlich wie nach der US-ratentanmeldung 181 71?· Wie man bei 68 erkennt, liefert die Stromquelle 65 einen Wechselstrom mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke, jedoch gewöhnlich üblicher Frequenz oder einen periodischen umgekehrten Gleichstrom, so daß die leitenden Glieder 54- und die untere Oberfläche des Werkstückes 4-7 abwechselnd kathodisch und anodisch sind, während die leitenden Glieder 54-' und die obere Oberfläche des Werkstückes 47 abwechselnd anodisch und kathodisch sind. Die leitenden Glieder 54 und 54' haben zweckmäßig Oberflächen aus Platin oder anderem leitenden Material, das der anodischen Auflösung im Elektrolyten und unter den Verfahrensbedingungen widersteht. Der Kreis nach Fig. 6 entspricht vorzugsweise demjenigen nach Fig. 5» wo es unzweckmässig ist, eine elektrische Verbindung zum Werkstück herzustellen, und wo es erwünscht ist, Ströme mit Kom ponenten hoher Dichte durch geringe Querschnittsberei che des Werkstückes zu vermeiden, wie sie beispiels?--

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weise bei der elektrochemischen Bearbeitung dünner Turbinenschaufeln unter Verwendung des ivreises nach Pig. 5 vorliegen. Ändere Vorteile der bipolaren Arbeitsweise ergeben sich aus der US-Patentanmeldung 181 717-

Ein typisches Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur ölektrolytischen Entfernung von Material von der oberen Oberfläche des Werkstückes 17 in der Vorrichtung nach den jj'ig«, 1 bis 13 besteht darin, daß man das Werkstück 17 in das Gehäuse 10 so einsetzt, daß seine obere Oberfläche gegenüber dem Werkstück 20, jedoch außer Kontakt mit ihm derart liegt, daß die gewünschte Form, wie sie beispielsweise durch die Form der unteren Oberfläche des Werkzeuges 20 wiedergegeben ist, im Werkstück 17 durch elektrolytische Entfernung, des Materials von diesem Werkstück entsteht. Der Elektrolyt wird, wie durch die Pfeile 27, 28 und 29 angedeutet, zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Werkzeuges 20 und des Werkstükkes 17 zugeführt. Die gegenüberliegenden Oberflächen werden aufeinander zu bewegt und durch das Werkstück 17, den Elektrolyten und wenigstens eines der leitenden Glieder 21 des Werkzeuges 20 wird, wie der Kreis in i'ig. 3 zeigt, Strom zugeführt.

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Der Strom wird an Jedes leitende Glied 21 des Werkzeuges 20 angeschlossen, wenn seine überfläche einen ■ vorbestimmten Abstand, gewöhnlich nicht mehr als ca· 0,75 mm, von der Oberfläche des Werkstückes 17 erreicht. Die Ströme werden geschaltet durch Schließen" der Schalter 32 in den richtigen Zeitpunkten und zwar entweder von Hand oder automatisch. Die Schalter 3>2 lassen sich einzeln schalten und somit sind die den leitenden Gliedern 21 zugeführten Ströme getrennt regelbar. Die Regelung der Ströme kann ein einfaches Abschalten der einzelnen Ströme umfassen, jedoch auch in einer riegelung der Stromstärke durch von Hand oder automatisch erfolgendes Einstellen der einzelnen veränderbaren widerstände 31 umfassen. Die Ströme an den leitenden Gliedern können in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten rrogramra geregelt werden.

Die Ströme zu den leitenden Gliedern 21 des Werkzeuges 2u lassen sich in Übereinstimmung mit den relativen Lagen von V/erkzeug 20 und 'Werkstück 17 steuern. Befinden sich das Werkzeug 20 und das werkstück 1y in den -Kelativstellungen nach I¹ ig· 1, dann wird der Strom nur an das unterste vorstehende leitende lilied 21 angeschlossen. Bewegt sich das werkzeug 20 nach unten, dann wird das foaterial vom werkstück 17 im Bereich

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gegenüber dem sicn am tiefsten erstreckenden leitenden Glied 21 entfernt. Dann kommen benachbarte leitende Glieder 21 in den gewünschten Spaltabstand und der Strom wird auch an sie angeschaltet, Setzt das Werkzeug 2u seine Abwärtsbewegung fort, dann wird der Strom an immer mehr leitende Glieder 21 angeschaltet. Schließlich wird der Strom an alle leitenden Glieder in dem Augenblick angeschaltet, in dem das leitende Glied 21 am rechten Jinde, das als letztes die enge Nachbarschaft zum Werkstück Λ( erreicht, in den gewünschten Spaltabstand kommt. Anschließend bleiben alle leitenden Glieder 21 an die Stromquelle angeschaltet, bis das Werkzeug 20 in die in x'ig. 2 wiedergegebene Lage vorgerückt ist, wo die Ausnehmung im Werkstück 17 die gewünschte Form und 'fiefe angenommen hat. Der opalt ist im wesentlichen der gleiche über die gesamten gegenüberliegenden Flächen von Werkzeug 20 und Werkstück 17.

Die Schalter J2 werden dann zur Abschaltung aller leitender Glieder 21 geöffnet, die Zuführung des Elektrolyten wird abgeschaltet und das Werkzeug 20 wird nach oben in die in Jig. 1 wiedergegebene Stellung zurückgezogen. Der untere Teil 12 wird vom oberen Teil 11 des Gehäuses 10 getrennt und das Werkstück 17 wird entfernt und vom Leiter 18 abgeschaltet. Ein neues

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Werkstück 17 wird an den Leiter 18 angeschaltet und in den unteren Teil 12 des Gehäuses 1u eingesetzt. Die Teile 11 und 12 werden aneinander befestigt, die Elektrolytzufuhr wird angeschaltet und das Verfahren wird wiederholt.

Die Vorrichtung nach den Fig. 4- und 5 wird in der gleichen Weise zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens doppelt und vorzugsweise gleichzeitig auf den entgegengesetzten Oberflächen des Werkstückes 4-7 verwendet. Findet der Kreis nach Fig. 6 anstelle des Kreises nach Fig.5 Verwendung, dann wird das Verfahren in der gleichen Weise ausgeführt, außer daß das am engsten stehende leitende Glied 54· und das am engsten stehende leitende Glied 54·' auf den entgegengesetzten Seiten des Werkstückes 4-7 gleichzeitig mit Hilfe ihrer entsprechenden Schalter 67 und 67' an die Stromquelle 65 angeschaltet werden, so daß ein vollständiger Stromkreis durch das bipolare Werkstück 4-7 entsteht. Vorzugsweise wird das nächste, den vorbestimmten Spaltabstand erreichende leitende Glied 54- oder 54·' an die Stromquelle 65 im gleichen Zeitpunkt angeschaltet, in dem das nächste, am nächsten stehende leitende Glied 54·' oder 54- auf der anderen Seite des Werkstückes 47 angeschaltet wird, um die Ströme durch die einzelnen leitenden Glieder 54- und 54-'

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auszugleichen. In ähnlicher Weise wird, je mehr leitende Glieder 54- und 5^' in den vorbestimmten Spaltabstand gelangen, der Strom an die leitenden Glieder 5^ und 54·' vorzugsweise paarweise angeschaltet und zwar jeweils ein leitendes Glied auf jeder Seite des bipolaren Werkstückes 4-7, um einen ausreichenden Ausgleich des Stromes durch die einzelnen Glieder 54- und 5^' aufrecht zu erhalten. Es ist erlaubt oder vorzuziehen, unterschiedliche Ströme in unterschiedlichen leitenden Gliedern 54- und 54·' zu haben, dann können die Ströme selbstverständlich in verschiedener anderer Weise angeschaltet werden. Die meisten Verfahren zur Regelung der einzelnen Ströme und anderen Merkmalen der Erfindung werden nur im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach den ]?ig.1 bis 3 beschrieben. Diese Verfahren und Merkmale lassen sich leicht auf die Vorrichtung nach den Fig. 4- bis 6 anpassen und zwar einfach durch Verdoppelung oder andere geringere Abänderungen innerhalb des fachmännischen Wissens·

In einigen Spe-zialfällen kann ein gut geschulter und erfahrener Arbeiter die einzelnen Ströme zn den leitenden Gliedern vorzugsweise mit Hilfe von zeitweiligen Strommessungen regeln, ohne daß ihm ein besonderer Schaltplan vorliegt. Gewöhnlich arbeitet man jedooh

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mit einem vorbestimmten Programm für das .anschalten des Stromes an jedes leitende Glied des Werkzeuges, wenn dessen Überfläche in einen vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des Werkstückes kommt. Iiach den Pig. 1 bis 3 und 7 können die Ströme in einfacher Weise in Übereinstimmung mit den .Relativlagen von Werkzeug und Werkstück geregelt werden. Da die obere Oberfläche des Werkstückes 17 im wesentlichen flach und die Form des Werkzeuges 20 bekannt ist, kann der Strom zu den verschiedenen, einzelnen leitenden Gliedern 21 des Werkzeuges 20 angeschaltet werden, wenn die Werkzeugvorrückstange 25 verschiedene vorbestimmte Stellungen einnimmt.

Das Prinzip ist schematisch in Fig. 7 wiedergegeben. Die Schalter nach Fig. 3 sind in Einzelpol-Mehrfachkontaktschelter 32a nach Fig. 7 vereinigt, die einen beweglichen Kontakt 70 aufweisen, der an einer auf einer Stange 25 einstellbaren Iaolierhülse 71 befestigt ist. Die Hülse 71 ie* ijectoch in einer festen Stellung darauf fixiert. Außerdem ist eine Vielzahl fester Kontakte 72 vorgesehen, die jeweils an die Widerstände 31 angeschaltet sind. Der bewegliche Kontakt 70 ist durch einen ΙλΙ%βτ 73 an die Negntivklemme der Stromquelle 30 nach Fig. 3 angeschaltet

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und die "widerst nde 31 sind an die einzeln leitenden Glieder ΖΛ der Jif> 3 gelebt. Die festen kontakte 72 sind derart angeordnet, daß der bewegliche Kontakt 70 mit jeden der festen kontakte 72 jeweils schließt, wenn das über seine Widerstände 31 daran angeschlossene leitende Glied 21 den gewünschten bpaltabstand von der Oberfläche des Werkstückes 17 erreicht.

"nie .Stellungen der festen KontaKte 72 relativ zueinanuer sind durch die ?orm des Werkzeuges 20 bestimmte i)ie Lage der Anordnung der festen Kontakte 72 relativ zum beweglichen Kontakt 70 auf der Werkzeu^vorrückstange 25 ist bestimmt durch Einstellen der richtigen Lage iür den oberen Kontakt 72, welcher natürlich an das unterste vorstehende leitende Glied 21 des Werkzeuges 20 angeschlossen ist. Lies erfolgt einfach durch Vorrücken der Stange 25ι bis das unterste vorstehende leitende Glied 21 gerade die Oberfläche des Werkstückes 17 berührt, und anschließendes einstellen der entsprechenden Lagen der Kontakte 70 und 72 derart, daß der bewegliche Kontakt • 70 zuerst den oberen festen Kontakt 72 bei einem bestimmten Spaltabstand von dieser Lage des Werkzeuges 20 und der Vorrückstange 25 berührt. Eine feinere Einstellung und eine größere Genauigkeit erhält man natürlich dadurch, daß man den beweglichen Kontakt 70 durch ein

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Untersetzungsgetriebe zwischen ihn und der Werkzeugvorrückstange 25 antreibt, statt ihn unmittelbar darauf zu montieren, wie es der Einfachheit halber in Fig. 7 wiedergegeben ist. Man kann noch weitere offenbare Verfeinerungen der Einzelheiten vornehmen. Beispielsweise können die Kontakte 70 und 72 des Schalters 32a an Heiais zur Betätigung der Jiinzelßchalter 32 der Fig. 3 angeschaltet werden, so daß sie nicht den großen, in dem elektrochemischen Bearbeitungsverfahren erforderlichen Strömen ausgesetzt sind.

Fig. 8 zeigt schematisch eine Anordnung, bei der die gegenüberliegenden Oberflächen des Werkzeuges 20 und des Werkstückes 17 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit aufeinander zu vorgerückt und die Ströme in Übereinstimmung mit der Zeit geregelt werden, während der die Oberflächen derart vorgerückt sind. Der Schalter $2a nach Fig. 7 ist in der Schaltung nach Fig. 8 durch einen Zeitschalter 32b mit einem Drehkontakt 75 und einer Vielzahl fester Kontakte 76 ersetzt. Der Drehkontakt 75 ist durch einen Leiter 77 an die negative Klemme der Stromquelle 30 der Fig. 3 angeschlossen und die festen Kontakte 76 sind an den Widerstand 31 und zwar jeweils ein Kontakt an jedem Widerstand ange·-

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schaltet. Die Widerstände 31 sind an die einzelnen leitenden Glieder 21 nach 3?ig· 3 angeschaltet, iJie Vorrückstange 23 des Werkzeuges 20 wird, wie durch den rfeil 19 angedeutet, mit einer vorbestimmten gleichmäßigen Geschwindigkeit angetrieben und der drehbare Kontakt 75 des Zeitschalters 32b wird mit vorbestimmter, gleichmäßiger Geschwindigkeit gedreht. Die festen Kontakte 76 sind derart eingestellt, daß, wenn die Werkzeugvorrückstange 25 und der drehbare Kontakt 75 bei den vorbestimmten richtigen Relativstellungen begoeonen haben und mit den entsprechenden, vorbestimmten gleichen Geschwindigkeiten vorrücken, der drehbare Kontakt 75 dede^r der festen Kontakte 76 berührt, wenn das daran angeschlossene leitende Glied 21 über seinen Widerstand 31 den vorbestimmten Spaltabstand von der Oberfläche des Werkstückes 17 erreicht.. Die Stellungen der festen Kontakte 76 relativ zueinander sind durch die Form des Werkzeuges 20 bestimmt, während die Geschwindigkeiten und Ausgangsstellungen der Werkzeugvorrückstange 25 und des drehbaren Kontaktee: 75 durch einfache Berechnung und Einstellung festgelegt werden. Ist das System einmal für ein gegebenes Werkzeug 2Q kalibriert, dann kann es wiederholt benutzt werden und liefert genaue und reproduzierbar fertig bearbeitete Produkte·

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Während man die automatischen Regelungen nach den Fig. 7 und 8 gewöhnlich vorzieht, läßt sich das in Fig. 7 wiedergegebene Verfahren durch Ziehen der entsprechenden Schalter 32, sobald die 'Werkzeugvorschubstange 25 die richtigen vorbestimmten Stellungen, die sich auf einem Meßgerät oder einem anderen Stellungsanzeiger abzeichnen, zieht. In ähnlicher Weise läßt sich das durch das System nach Fig. 8 wiedergegebene Verfahren von Hand verdoppeln durch Ziehen der entsprechenden Schalter 32 in den richtigen vorbestimmten Zeitpunkten bei inzeige auf einer Stoppuhr oder einem anderen Zeitmeßgerät.

Ifig. 9 zeigt einen Kreis ähnlich dem nach Fig. 3» jedoch mit einer zusätzlichen Vorrichtung, wodurch die an die leitenden Glieder des Werkzeuges angeschalteten Ströme getrennt entsprechend festgestellten Werten der Abstände zwischen den Oberflächen der leitenden Glieder und des Werkstückes geregelt werden, wie beim Kreis nach Fig. 3 ist das Werkstüok 17 durch den Leiter 18 an die positive Klemme der Stromquelle 30 angeschaltet und jede« leitende Glied 21 des Werkzeuges 20 liegt über seinen Leiter 23 an einem Widerstand 31, der durch einen Schalter 32 an die negative Klemme der Stromquelle 30 angeschaltet ist. Der Kreis nach

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jL-'ig. 9 enth· It außerdem ein Strommeßgerät 80, beispielsweise ein iufipermeter oder ein Hilliamperrneter und gegebenenfalls ein Auf zeicimungsmeßgerät zwischen jedem Leiter 25 und Widerstand 51» und einen Schalter 81 zwischen der Stromquelle JO und dem Schalter 52· Ein Kelaissolenoid 82 und ein einstellbarer Widerstand 83 sind an jedem Widerstand 51 angeschaltet, wobei das Relaissolenoid 82 so sitzt, daß es seinen zugeordneten, normalerweise offenen Schalter y2 betätigt, wenn ein vorbestiramter gewünschter Strom zum zugehörigen leitenden Glied 21 des Werkzeuges 20 fließt.

An das obex^e .,nde jedes Widerstandes 51 ist ein Schalter 84 angescnaltet, der durch ein Solenoid 85 betätigt wird, um die Verbindung zu einem Einzelpol-Doppelzug-Schelter 86 herzustellen, otehen die Schalter o1 und 8υ in der Stellung nach !""ig· 9» dann sind die Schalter 84 an die negative Klemme der Stromquelle 50 angeschaltet· bteht der Schalter 86 in seiner anderen Stellung, dann sind die ochalter 84 an eine Klemme einer Spannungsquelle öy angeschaltet, deren andere Klemme am Werkstück 17 liegt. Ein periodischer Impulsgeber 88 erregt die Solenoide 85 in vorbestimmten Intervallen und sorgt dafür, daß die normalerweise offenen Schalter 84 geschlossen werden. Ist der Schalter 89 geschlossen, dann erregt der perio-

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dische Impulsgeber 88 auch;" das Solenoid 90, so daß es den normalerweise geschlossenen Schalter 81 öffnet.

Der Kreis nach Figo 9 kann zur getrennten Steuerung der Ströme zu den leitenden Gliedern des 'Werkzeuges entsprechend den festgestellten Werten der Abstände zwischen den Oberflächen der leitenden Glieder und des Werkstückes Verwendung finden. Die Abstände zwischen dem Werkstück und den einzelnen Leitenden Gliedern werden als Funktion des Widerstandes des dazwischen befindlichen Elektrolyten festgestellt. Der Widerstand des Elektrolyten zwischen dem Werkstück und einem gegebenen leitenden Glied wird periodisch gemessen, indem man eine konstante Spannung zwischen diesen Gliedern aufbringt und den sich ergebenden Strom mißt. In vorbestimmten Zeitabständen erregt der periodische Impulsgeber 88 die Solenoide 85, so daß diese die Schalter 84 schließen und auf die leitenden Glieder 21 von der Stromquelle JO Spannung aufgegeben wird, während die Solenoide 85 durch den Impuls vom periodischen Impulsgeber 88 erregt werden. Die Spannung wird vorzugsweise für eine Zeit aufgebracht, die geringer a]s 1/10 der Periode zwischen den aufeiianderfolgenden Aufbringungen der Spannung ist. Auf diese Weise kann der periodische Impulsgeber 88 einen Ein-Sekundenimpuls jeweils alle 15 Sekunden aufbringen, so daß die auf die

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leitenden Glieder 21 über die Schalter 8A- aufgebrachte Spannung 1/15 üer Gesamtzeit des Impulses dauert.

Der Strom durch jedes leitende Glied 21 fließt auch durch den Widerstand $1 und das in .Reihe damit geschaltete Strommeßgerät 80· Der Spannungsabfall am widerstand 31 wird auf das Solenoid 82 und den daran angeschalteten einstellbaren Widerstand 83 aufgebracht. Der Widerstand 83 ist so eingestellt, daß das Solenoid 82 den.Schalter 32 schließt, wenn der Strom durch das Strommeßgerät 80 und das leitende Glied 21 gleich oder großer als-die vorbestimmta Größe ist, die man erhält, wenn die Oberfläche des leitenden Gliedes 21 innerhalb eines vorbestimmten gewünschten Spaltabstandes von der überfläche des Werkstückes 1? liegt.

Wenn das Werkzeug 20 in Richtung des Werkstückes 17 vorrückt, erreicht zuerst das mittelste leitende Glied 21 den gewünschten Spaltabstand. In diesem Zeitpunkt ist der Strom durch das leitende Glied und seinen Widerstand 31 groß genug, um einen Spannungsabfall am Solenoid 82 von solcher Größe hervorzurufen, daß der dem mittelsten leitenden Glied 21 zugeordnete Schalter 32 schließt. Solange keine un-

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gewöhnlichen Zustände auftreten, bleibt der Spalt annähernd derselbe und die Spannungsquelle 30 bleibt an das mittlere leitende Glied 21 durch ihren Schalter 32 angeschaltet, welcher durch das Solenoid 82 in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Die Solenoide 82 und die dazugehörigen Schalter 32 sind vorzugsweise so ausgelegt, daß der Schalter 32 mit etwas geringerem Strom zum leitenden Glied 21 geschlossen gehalten werden kann als er erforderlich ist, um den Schalter 32 zum ersten Male zu schließen. Dies vermeidet eine fehlerhafte Arbeitsweise, die von leichten Stromänderungen herrühren kann, falls das. System zu überempfindlich ist.

Später erreicht das rechte leitende Glied 21 den gewünschten Spaltabstand und wird an die Stromquelle 30 durch seinen Schalter 32 angeschaltet. Noch später wird das linke leitende Glied 21 durch seinen Schalter 32 an die Stromquelle 30 angeschaltet» Das Tätigwerden jede3 Solenoids 82 gibt ein Meß für den Widerstand des Elektrolyten und regelt den Strom zu seinem leitenden Glied 21 auf der Basis "mn - nicht an". Soll die Größe des Stromes geändert und das Anschalten an die Stromquelle 30 geregelt werden, dann wird das Solenoid 82 durch ein Hilfesystem ersetzt oder mit einem

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Hilfssystem kombiniert, um die Einstellung des regelbaren Widerstandes 31 zu steuern.

Während man eine uatomatische Steuerung gewöhnlich vorsieht, können die Ströme von Hand durch einen Arbeiter gesteuert werden, der die ochalter $2 periodisch schließt und uie Leßgeräte 80 abliest, wobei er den Schalter geschlossen läßt, wenn der otrom einem vorbestimmten Wert entspricht oder ihn überschreitet· Der Arbeiter kann ferner den Widerstand 31 bei Bedarf von Zeit zu ^eit nachstellen. Bei Handbetrieb ist ein Großteil der ochaltung nach Fig. 9 nicht erforderlich, 'i'ataächlich reicht der Kreis nach Fig. 3 mit einem in Iteihe mit jedem leitenden Glied 21 geschalteten Heßgerät für den Handbetrieb. Um die Regelung der Ströme zu vereinfachen, können die,leitenden Glieder 21 so konstruiert werden, daß jedes mit dem gleichen Oberflächenbereich mit dem Elektrolyten in Berührung steht. Der Kreis nach Fig. 9 läßt sich verwenden, wenn die Oberflächenbereiche unterschiedlich sind, jedoch läßt sich trotzdem jedes Solenoid 82 leicht durch seinen zugeordneten einstellbaren Widerstand 83 einstellen.

Will man nicht die gleiche Stromquelle 3^ zum elektrolytischen Entfernen des Materials und zum feststellen des

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opaltabstandes verwenden, dann wird der behälter öS in seine andere Stellung gestellt, in der er die ochalter 64- an die Spannungsquelle 87 anschließt, ^ewöhnlich schließt man auch den ochalter 89, so daß der periodische Impulsgeber 68 über das solenoid 90 den Schalter 81 öffnet und die Stromquelle 30 vom Kreis während periodischer Zeiträume abschaltet, wenn die opannungsquelle 87 über die ochalter 84 in den Kreis geschaltet ist. ^iie wirkungsweise entspricht im wesentlichen der oben beschriebenen Wirkungsweise, außer daß die durch uie Spennungsquelle 87 zugeführte Spannung in der Größe oder in der Art oder in beiden von der der otromquelle 30 unterschiedlich sein kann und die Schalter 32 so ausgebildet sind, daß sie auf die Solenoide 82 ansprechen, wenn sie durch sie erregt werden.

In einigen !'allen kann die Spannungsquelle 87 eine Wechselspannung zu dem Kreis zuführen, wobei die Schalter $2 darauf ansprechen und so konstruiert sind, daß sie, wenn sie einmal geschlossen sind, auch geschlossen bleiben, bis sie von Hand oder unter vorbestimmten Bedingungen, beispielsweise bei Beginn des nächsten Impulses vom periodischen Impulsgeber 88, geöffnet werden. Ein Vorteil der Verwendung von wechselstrom, insbesondere mit hohen Frequenzen von ca. 20 kHz und darüber

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besteht darin, daß der opalt zwischen jedem leitenden Glied 21 und dem werkstück iy unmittelbar proportional dem Widerstand des dazwischen befindlichen Elektrolyten istr. Dies vereinfacht jede gewünschte Regelung der Stromstärke als funktion des Spaltabstandes, Wird andererseits der Widerstand gegen Gleichstrom gemessen_t dann ist die Bezeichnung zwischen dem Gesamtwiderstand und dem Spalt zwischen dem leitenden Glied 21 und dem 'Werkstück 17 nicht einfach proportional. Der widerstand gegen(Gleichstrom/'ist eine komplizierte Funktion des opaltabstandes und wächst mit wachsendem Spalte bomit sind Gleichstrommessungen weniger geeignet als .vechselstrommessungen zur Steuerung der Stromgröße als Punktion des ^paltabstandes, jedoch bequemer, wenn der strom nur zwischen einschaltung und Ausschaltung geregelt werden soll.

In einem Verfahren, bei dem der Abstand zwischen dem werkstück 17 und einem gegebenen leitenden Glied 21 periodisch als !Funktion des Widerstandes des zwischen ihnen fließenden Elektrolyten ist, erhält man eine hohe Genauigkeit durch Verwendung eines Kreises, welcher den Widerstand des Elektrolyten zwischen zwei leitenden Oberflächen bekannten Flächeninhalts

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und bekannten Abstands enthält, um üngenauigkeiten zu vermeiden, die sich sonst aus Änderungen des Widerstandes des Elektrolyten ergeben können. Ein solcher Kreis- ist in Fig, 10 wiedergegeben. Das Gehäuse 10 und die darin befindliche Apparatur sind die gleichen wie bei der Äusfuhrungsform nach den if ig.. 1 und 2o Mormelektroden 94- und 95 sind flüssigkeitsdicht in einem Block 96 aus Polystyren oder einem anderen Isoliermaterial montiert. Durch den Block 96 führt ein Kanal 97t durch welchen der elektrolyt vom Einlaß 98 in Pfeilrichtung 99 zum Einlaß 15a des Gehäuses 10 fließt, welches als Auslaß des Blockes 96 dient. Der elektrolyt fließt dabei, wie durch die Pfeile 27? 28 und 29 angedeutet, durch den öpalt zwischen dem iVerkzeug 20 und dem Werkstück 17 und dann durch den Auslaß 14- und das Auslaßanschlußstück 16. .

Um jede Änderung des Abstandes zwischen den elektroden 9²J- und 95 zu vermeiden, weisen diese elektroden vorzugsweise Oberflächen aus Platin oder einem anderen .leitenden Material auf, das gegen anodische Abtragung durch den im Gefäß 10 verwendeten Elektrolyten beständig ist. Die Elektroden 94- und 95 sind im üblichen Abstand vorzugsweise nicht mehr als 0,7 mm voneinander entfernt montierte Der Einfachheit

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halber kann der Spalt zwischen den Elektroden .94 und der gleiche op alt sein, der zwischen^ den leitenden Gliedern 21 und dem werkstück 1V vorgesehen ist. Wo die leitenden Glieder 21 gleiche Überflächenbereiche in Berührung mit dem .Elektrolyten aufweisen, können die ilektroo.en 94 und 9b ebenfalls die gleichen Überflächenbereiche besitzen. Die Elektroden 9^*und 95 und der jilektrolyt zwischen ihnen bilden einen Zweig einer VJheatstone' schen-Brückenschaltung zwischen den Punkten B und A, während ein leitendes Glied 21,. das werkstück" 1y und der iSlektrolyt zwischen ihnen uen anderen 2weig der brücke zwischen . den i-umcveii 3 w>d C bilden, -Üin einstellbarer VJiderstand lüu nimmt den dritten ^weig dei" Brücke zwischen den i-unkten A und D ein, .während der vierte Dweig der Brücke zv/ischen den ί unkten -ü. und G durch einen anderen einstellbaren Widerstand 101 gebildet wird_o j^ine '.,echselstromquelle 1C£ ist über die Punkte A und 0 gescxialtet. iine ¥eststellvorriclitinig, die in ?ig. .1ü als oolenoid 103 wiedergegeben ist, ist über die Punkte B und D geschaltet. Das Bolenoid 105 hält im erre^aen Zustand einen norfiiirlerweise geschlossenen Schalter 1"U^ geöffnet, der im gesclrlossenen ijustand^ das leitende ulied 21 mit; der negativen Llemme einer Gleichstromquelle 105 verbindet, oeren positive Klemme durch den Leiter 18 an das Werkstück 1'7 angeschaltet -ist. Der Schalter. 1G4- ist so kon-

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struiert, daß er, nachdem er durch das erregte Solenoid 103 offengehalten und bei Stromloswerden des Solenoids 103 geschlossen wurde, geschlossen bleibt, bis. er von Band oder unter vorbestimmten Bedingungen zurückgestellt und durch das Solenoid 103 geöffnet wird.

Die Widerstände 100 und 101 werden derart eingestellt, daß die Brücke ausgeglichen ist, wenn das leitende Glied 21 den vorbestimmten .öpaltabstand vom Werkstück I'/ erreicht, wenn das Werkzeug 20 in Richtung des Werkstückes 17 vorrückt, wird die Brücke unausgeglichen und liefert- eine Potentialdifferenz zwischen den Punkten B und D, welche das Solenoid 103 erregt, wodurch der schalter 104 in der in B¹Ig. 10 wiedergegebenen offenen Stellung gehalten wird. Eückt das Werkzeug 20 in die Stellung, in der das leitende Glied 21 in den gewünschten Spaltabstand vom Werkstück 17 kommt, dann wird die Brücke ausgeglichen, es gibt keine Potentialdifferenz zwischen den Punkten B und D, das Solenoid 103 wird stromlos -und der Schalter 104 läßt sich in seine normalerweise geschlossene Stellung auslösen, in der er die Stromquelle 105 mit dem leitenden Glied 21 verbindet. Aus Zweckmäßigkeitsgründen zeigt B'ig,10 den Brückenkreis in seiner .Anschaltung an ein leitendes Glied 21 des Werkzeuges 20. "vorzugsweise wird jedes · leitende Glied 21 einzeln in einer bestimmten ifolge in

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den Brückenkreis entweder von Hand oder automatisch zusammen mit seinem ihm zugeordneten eigenen Solenoid IO3 und seinem Relaisschalter 104 eingeschaltet.

In einigen MIlen, wenn beispielsweise die Oberfläche des-Werkstückes 17 ziemlich rauh ist, ist es wünschenswert, den an ein gegebenes leitendes Glied angeschalteten Strom in Abhängigkeit von einem festgestellten Wert des Abstandes zwischen den nächsten Punkten des leitenden Gliedes und des Werkstückes zu steuern. Dies erfolgt, dadurch, daß man den Kreis nach j?ig, 9 'verwendet, wobei der Schalter 86 in seine obere, den Kreis an die Spannungsquelle 87 anschaltende Stellung bewegt wird. Für diesen Zweck liefert die Spanmings?- quelle 87 zwischen dem leitenden Glied 21 und dem Werkstück I7 eine Spannung, die ausreicht, um einen !Funken über die vorbestimmte Strecke durch den Elektrolyten an der Stelle zu erzeugen, wo die Stromzuführung durch das leitende Glied 21 erwünscht ist.. Der periodische Impulsgeber 88"sorgt dafür, daß die Spannungsquelle 87 periodisch wie bei den anderen im Zusammenhang mit B¹Xg. 9 beschriebenen Verfahren augeschaltet wird. Jeder einstellbare Widerstand 85 wird so eingestellt, daß sein Solenoid 82 den Schalter 32 ' nur dann schließt, wenn der Strom durch das Strommeß-

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gerät 80 und das leitende Glied 21 der große Strom ist, der entsteht, wenn die Spannung einen Funken zwischen dem leitenden Glied 21 und dem Werkstück ■1/ erzeugt· Hierbei handelt es sich um einen wesentlich größeren Strom als· er durch die Gleichspannung über den Elektrolyten dort erhalten werden kann, wo die engsten Stellen auf dem leitenden Glied 21 und dem Werkstück 17 weit genug voneinander entfernt sind, um einen i'unkenschlag zu vermeiden.

Das Verfahren kann statt automatisch bei Bedarf auch von Hand durchgeführt werden. Der .arbeiter braucht nur jedes Strommeßgerät 80 abzulesen und, falls der Strom wesentlich den normalen Bereich der ohne funkenbildung erzielbaren Ströme überschreitet, ist dies eine Anzeige dafür, daß die Spannung der Spannungsq uelle 87 einen Punkenüberschlag zwischen den eng-. sten Stellen auf dem leitenden. Glied 21 und dem Werkstück 17 erzeugt hat, was anzeigt, daß der Abstand zwischen den engsten Stellen gleich oder kleiner als der vorbestimmte üpaltabstand ist, worauf der Arbeiter den Schalter 32 schließt.

Ein anderes Verfahren zur feststellung nicht nur, ob die engsten Stellen sich innerhalb eines"vorbestimmten. AbStandes befinden, sondern auch dafür, welcher 109852/0200

Abstand sich zwischen den engsten Stellen befindet, ist in Big. 11 wiedergegeben« äin Sägezahngenerator 110-erzeugt eine Spannung, die periodisch mit der Ze it zunimmt, wie es durch die Wellenform bei 111 angedeutet ist. Der Generator 11U kann ferner eine einfache bpannungsquelle, ein motorbetriebenes Potentiometer und ein iiberlastungsrelais oder andere äquivalente, elektronische Schaltelemente enthalten, deren Einzelheiten für den i'achmann selbstverständlich sind» Der Ausgang des S&gezahngenerators 110 ist an ein Aufzeichnungsvoltmeter 112 angeschaltet. .■Wenn der Schalter 115 periodisch schließt, 'was entweder durch" den Arbeiter oder durch einen periodischen Impulsgeber, wie nach J?ig.. 9 erfolgt, dann wird der Ausgang des Säg-ezahngenerators 110 zwischen ein leitendes Glied 21 und das Werkstück 17 geschaltet*

Beim fehlen eines Funkens zwischen dem leitenden Glied 21 und dem Werkstück 17 liefert der Sagezahngenerator 110 eine Ausgangsspannung» die von dem Zeitpunkt an, in dem der Schalter 113 geschlossen wrd, bis zu einem Maximalwert zunimmt,'wie es durch den gestrichelten Teil der bei 111 angedeuteten Welle aufgezeichnet ist. Biese Maximalspannung reicht gut aus, um einen funken in Abständen innerhalb des Arbeitsbereiches und eine

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beim elektrochemischen Bearbeitiingsverf ahren gemanscht© Steuerung zu erzielen. Liegt somit der· Abstand zwischen den engsten Streuen auf dem leitenden Glied 21; isindL dem Werkstück 17 innerhalb des gewünschten· Bereiches, dann wird ein Funken erzeugt,,, bevor der Ausgang des Sv.gezahngenerators 11:0 die maximale Spannung erreicht, die erzielbar ist. Wird der Funke erzeugt,, dann läßt ein überlastungsreiais oder eine andere, auf die Belastung ansprechende Vorrichtung im Kreis des Sägezahngenerators 110 die Ausgangsspannung aufhören, bevor sie nach Erreichen eines Zwischenwertes (wenn der Sägezahngenerator 110 im wesentlichen einen Kondensatoraufladekreis enthält) weiter steigt, wie es in*dem voll ausgezogenen Teil der Welle bei 111 zu erkennen ist. Ist der Widerstand zwischen dem Sägezahngenerator 110 und dem leitenden Glied 21 sowie dem Werkstück 17 vernachlässigbar, dann fällt die Spannung im wesentlichen auf Null, wie es durch die voll ausgezogene Linie bei 111 dargestellt ist, und zwar wegen des sich bei der Funkenbildung ergebenden praktischen Kurzschlusses. Ist jedoch der Widerstand nicht vernachlässigbar, dann kann die auf die Belastung ansprechende einrichtung, beispielsweise ein überlastungsreiais, im Sägezahngenerator 110 die Ausgangsspannung wesentlich reduzieren oder sogar abschalten, wenn der Ausgangsstrom wegen der Fun-

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kenbildung zwischen dem leitenden Glied 21 "und dem Werkstück 1 ψ wesentlich zunimmt»

Bas Jnfzeiciinxinssiroli;mei;8r 112 gibt die Größe der Spannung ,an, die den Funken erzeugte, wobei eine Einstellung-, wie hel 114 des .Stromreglers 115 entsprechend, der Größe der Spannung erfolgt, die den Funken lieferte» Die Stromregelung 115 keoin, ein geeignetes Servosystem zur Lieferung gewünschter. Ströme durch das leitende Glied 21 unabhängig vom Abstand zwischen den engsten Stellen auf dem leitenden Glied 21 und dem Werkstück 17, wie er durch das Aufzeichnungsvoltmeter 112 angegeben wird, enthalten, wobei die Ströme durch die leitenden Glieder 21 durch Einstellung der zugeführten-Spannungen geregelt werden.

Ein-■ Vorteil der i'unkenentladungaverfahrön zur Steuerung besteht darin, daß diese Verfahren auf dem Abstand zwischen den engsten Stellen auf dem leitenden Glied und dem Werkstück basieren und damit ein wesentlich besse~ rer Schutz gegen Funkenbildung, Bogenbildung oder Kurzschluß in dem elektrolytischen Abtragverfahren liefern als die früher beschriebenen Verfahren, welche den durchschnittlichen Abstand zwischen dem leitenden Glied und dem Werkstück feststellen. Ein weiterer Vorteil der

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Punkenentladuhgsverfahren ist darin zu sehen, daß sie unabhängig vom Oberflächenbereich des leitenden Gliedes sind. So brauchen z.B. die leitenden Glieder in einem Werkzeug nicht überall die gleichen Oberflächenbereiche zu haben und die Oberflächenbereiche brauchen noch nicht einmal bekannt zu sein. Die lunkenentladungsverfahren haben allerdings den Nachteil, daß sie eine geringe Beschädigung am Werkzeug und am Werkstück hervorrufen können. Die lunkenspannung sollte nicht öfter als zur richtigen Steuerung angelegt werden, um diese Beschädigungen auf vernachlässigbaren Werten zu halten. iJine Kombination eines JunkenentladungsVerfahrens mit einem v/iderstandssteuerverfahren kann in einigen Eällen erwünscht sein.

Ein wichtiger Vorteil aller Verfahren zur getrennten .Regelung der Ströme zu den leitenden Gliedern des Werkzeuges besteht darin, daß sie eine größere Genauigkeit bei der Formgebung liefern als es mit einem festen Werkzeug oder mit einem Werkzeug möglich ist, das aus Segmenten besteht, die jedoch nicht aufeinander isoliert sind. Ein weiterer wichtiger Vorteil der getrennten Steuerung selbst der einfachsten An- und Aussteuerungen besteht darin, daß die Menge des Materials, die über diejenige hinaus entfernt wird, die zur Lieferung der gewünschten

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Form;notwendig ist, herabgesetzt wird, .„ie bereits festgestellt, wird bei der elektrochemischen Bearbeitung mit einem festen Y/erkzeug das Material gleichzeitig nicht mir von cien Flächen entfernt, die überschüssiges Metall enthalten, sondern auch,"allerdings wegen des größeren Spaltes mit geringerer Geschwindigkeit, von den anderen Flächen. Um IJngenauigkeiten im fertigen vverkstück zu vermeiden, ist es im allgemeinen notwendig, den rohen öchmiedling oder anderen Formling wesentlich dicker als das gewünschte Endprodukt zu machen. Durch Verwendung eines be^mentwerkzeuges nach der vorliegenden Erfindung und durch Zuführung von Strom zuerst nur zu den leitenden Werkzeuggliedern, die gegenüber den Flächen liegen, welche den meisten Haterialüberschuß auf v/eisen, und durch regelung der ^röße der ötröme auf jedes gewünschte Ausmaß während des Bearbeitungsvorganges läßt sich jedoch eine wesentlich bessere Genauigkeit erreichen und die Menge des Überschusses, der entfernt werden muß, wird herabgesetzt, oomit kann die in dem rohling vorhandene abzuarbeitende Hülle wesentlich herabgesetzt werden, wodurch man nicht nur Material, sondern auch Bearbeitungskosten spart.

Beim elektrochemischen Herausarbeiten einer Höhlung nach den Fig* 1 and 2 unter Verwendung eines festen ",veriiseuges muß eine wesentliche Materialmengre vom rechten ώπ 109852/0200

der HohlusBg entfernt werden, bevor· das Material am linken. Ende auf die· gewünschte Eiefe herausgearbeitet ist, i-mfl es ist notwendig» noch weiter einzudringen, wobei man schließlich! über die gesamte Ausnehmung die gewünschte Form erhält» Bei Verwendung des Segmentwerkaeuges nach den B'ig. Λ und 2 erhält das Segment am rechten linde keinen Strom bis nahezu zum Ende des Bearbeitungsvorganges und bis die gesamte Ausnehmung die richtige Form nach Fig. 2 erhalten hat, wobei nur eine minimale Eindringung über die gewünschte Tiefe erforderlich ist.

Ein anderer Vorteil, der sich aus der vorliegenden Lrfinaung ergibt, ist die Möglichkeit eines Schutzes gegen eine wesentliche Beschädigung infolge von Kurzschlüssen. Bei der elektrochemischen Formgebung treten zufällige Kurzschlüsse ziemlich häufig wegen eines unerwarteten Kontaktes zwischen dem Kathodenwerkzeug und dem Werkstück auf. Bei dem bekannten Verfahren, v/o Ströme von 1000 bis 10.000 Amper üblich waren, verwendete man gewöhnlich ein einstückiges V/erkzeug und der Kontakt zwischen dem werkstück und dem Werkzeug führt zu einem schädigenden Bogen, in dem ein sehr hoher Strom über einen kleinen Elektrodenbereich fließt. liies führt zu einer großen Auskehlung im Werkzeug, eine Zerstörung seiner Genauigkeit und einer Auskehlung oder einen durch Wärme

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in ¥erksifctJLck_t der ein SaclisclLJLeÜen desselben, erforderlich aaeliifc. Beim Bohren kleiner iÖcner oder bei anderen jirfoeits vorgängen, wo die Fläche und der Gesamtstrom gering sind, ist.es möglich,, einen gewissen Schutz gegen schädigende Bögen durch Einbau eines Ballastwiderstandes in den Kreis zu erzielen. Beim Bohren eines !.ochesbei 1 Imp erg und 6 Volt mit einem Ballastwiderstand von 3 Ohm im Kreis wird, wenn der Elektrolysewiderstand 6 Ohm beträgt und wenn dieser plötzlich wegen eines Kurzschlusses verschwindet, der Strom durch den Ballastwiderstand auf 3 Amperebeschränkt, so daß die Beschädigung verringert wird. Bei einem großen ^lektroverformvorgang unter Verwendung eines festen Werkzeuges ist es unpraktisch, einen Baliastwiderstand zu verwenden und wegen des großen aufgebrachten Stromes liefert Jeder Ballastwiderstand nur" einen geringen oder gar keinen Schutz. Mit einer. Segmentelekiirode ist es jedoch möglich, einen Ballastwiderstand zu verwenden, und große, in Segmente unterteilte Werkzeuge'wirksam zu schützen, da der Strom zu jedem Segment gering genug ist, um wirksame Ballastwiderstände in jedem Kreis zu'Jedem Segment ohne unzulässige Leistungsverluste möglich zu machen.

Die Widerstände 31 nach den Fig, 3 und 9, die Wider- . stände 61 und 61' nach S¹Ig. 5 und die Widerstände 66

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und 66' nach Eig. 6 dienen als Schutzballastwiderstände sowie als Spannungs- und otromeinstellmittel. Ist eine Einstellung nicht erforderlich, dann können diese Widerstände durch ii'estwiderstände oder -leitungen ersetzt werden, welche die leitenden Glieder an die Schalter anschließen, oder man kann die Stromquelle von solcher Größe und Länge wählen, daß der gewünschte Ballastwiderstand entsteht.

Ein anderer Vorteil bei der Verwendung eines Werkzeuges aus einer Vielzahl von leitenden Gliedern mit gegenseitiger Isolierung ergibt sich aus Fig. 12, v/o der Strom durch Anschluß wenigstens zweier leitender Glieder 21 an eine Stromquelle 120 zugeführt wird, so daß der Strom von einem derart geschalteten Glied 21 durch den Elektrolyten zum Werkstück 1? und dann durch den Elektrolyten zum anderen, derart geschalteten Glied 21 fließt. Das Werkstück 17 leitet den Strom hier bipolar. Wie man aus Fig. 12 erkennt, sind das erste, dritte und fünfte leitende Glied 21 durch einen Leiter 121 an eine Klemme der Stromquelle 120 angeschlossen, während das zweite, vierte und sechste Glied 21 durch einen Leiter 122 an die andere Klemme der Stromquelle 120 angeschlossen sind. Wie man bei 123 erkennt, liefert die Stromquelle 120 einen Wechselstrom mit nied-

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riger Spannung und hoher Stromstärke von gegebenen-

falls üblicher Frequenz oder einen periodisch umgekehrten Gleichstrom, so daß die Hälfte der leitenden Glieder 21 abwechselnd kathodisch und anodisch ist, während die andere Hälfte abwechselnd anodisch und kathodisch ist und die obere Oberfläche des Werkstükkes 17 den Strom zwischen ihnen bipolar leitet. Die Oberflächen der leitenden Glieder 21 bestehen vorzugsweise aus Platin oder anderem leitenden Material, das gegen anodische Abtragung durch den verwendeten Elektrolyten beständig ist. .

!'ig. 15 zeigt den Grundbipolarkreis nach Fig. 12 verdoppelt zur Verwendung mit einem Paar von Werkzeugen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4. Abwechselnde leitende Glieder 54 und 5^¹' auf jeder Seite des Werkstückes 47 sind durch einen Leiter 125 an eine Klemme der Stromquelle 124 angeschlossen, während die andere Hälfte der leitenden Glieder 54 und 5^' durch einen Leiter 126 an die andere Klemme der Stron^elle 124 angeschlossen ist. Wie man bei 127 erkennt, enthält die Stromquelle 124 eine Wechselstromversorgung oder wird durch periodisch umgekehrten Gleichstrom gespeist, Die Wirkungsweise ist ähnlich'der im Zusammenhang mit Fig» 12 beschriebenen Wirkungsweise und der Strom fließt zum Teil durch das Werkstück 47 von oben nach

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diern 5^- uadL leifeeaäLeii Grii.ed.eom. 54-*» dlie a^ ©nrfcgegemge— setete KSueamess. des· StaceÄqnaelie 12% aaagesclaaXiseis sind, wie es bein kreis nach- KLg. 6 der lall ist»

Fig. 14- zeigt eine bipolare Betriebsweise atmlich derjenigen nacii IS¹Xg₀ 12» wobei die leitenden Glieder in wenigstens einer Gruppe von dreien an eine stromquelle mit Dreiphasen-wechselstrora oder Drehstrom angeschaltet sind. Die Glieder o'eder Gruppe sind entsprechend an die drei ünzelphasenausgänge dieser !Stromquelle gelegt. Wie man aus Fig. 14 erkennt, sind das erste und vierte.leitende Glied 21 des Werkzeuges 20 durch einen Leiter 151 an die Phase A der Stromquelle I3G, das zweite und fünfte leitende Glied 21 durch einen Leiter 1J2 en die zweite Phase B der otromquelle, und schließlich das dritte und sechste leitende Glied 21 durch einen Leiter 133 an die dritte Phase 0 der Stromquelle angeschaltet· Das werkstück 17 leitet bipolar mit den leitenden Gliedern 21 und die Wirkungsweise ist ähnlich derjenigen bei der Ausführungsform nach Fig. 12, außer daß die Ströme in den leitenden Gliedern 21 um 120° Phasen verschoben im Kreis nach Fig. 14, statt um 180° Phasen verschoben wie beim Kreis nach Fig. 12 sind. "Die Oberflächen der leitenden Glieder

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1515135

bestehen w^r-ZTagsw-eiüSB aus JPlatin öder ©iiaem anderen aerial ₉ das ibei dem verwendeten ülektro—

ist» llsib as iMppaktfLseh., ©ine elektoisGihe' Verbin- zwm. WeiPlosllJüek. 17 She-Ezaistellen, dann läßt die durch die gestrichelte linie van der gemeinsamen Klemme U der Dreiphasen-Stromqiielle I3O zum Werkstück 17 führende leitung 134 weg. Sollen alle vier Klemmen einer X—Drehstromquelle angeschlossen werden, dann muß allerdings die bei angedeutete Verbindung vorhanden sein. Bei einer solchen Verbindung bestehen die Oberflächen der leitenden Glieder 21 aus Titanium, Tantalum oder einem anderen Material, das Gleichrichterwirkung hat. Bei solchen Oberflächen liefert der Kreis nach ']?igi ^v 14' bei Einschluß der Verbindung 134 eine HaIbweliengleichrichtung derart, daß das Werkstück I? immer* anodisch ist und jedes leitende Glied 21 zwischen kathodisch leitendem und nicht leitendendem Zustand wechselt..

Fig. 15 zeigt"ein Verfahren ähnlich demjenigen nach Fig. 14 unter Verwendung zweier 'Werkzeuge, wie bei der Äusflihrungsform nach den Fig. 4 und 13. Die leitenden Glieder'54 und 54^J sind durch die Leiter 136,

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137 und 138 an eine Dreiphasen-Stromquelle 135» und zwar an die drei einzelnen Phasen A, B" bzw. C angeschaltet. Ist es beispielsweise für Gleichrichterbetrieb erwünscht, dann kann das werkstück 4? auch an die gemeinsame Klemme N einer Vier-Dreh-Y-otromquelle 135 angeschaltet werden, wie es durch die gestrichelte Linie 139 angedeutet ist. Die wirkungsweise ist ähnlich derjenigen bei der ochaltung nach IT ig. 14-, wobei ein Teil des otromes von oben nach unten und von unten nach oben durch das «erkstück 47 zwischen den leitenden Gliedern ^A- und den leitenden Gliedern 5^' wie beim Kreis nach χ'ig. 13 fließt. Bei den bekannten Verfahren unter Verwendung eines einstückigen «/erkstückes muß das werkstück an der ütrcmquelle angeschaltet werden und solche Verfahren können nicht an einen bipolaren Betrieb wie nach den i'ig. 12 und 14 angepaßt v/erden. Bei früheren Verfahren zur Herstellung von l'urbinenradschaufeln

und anderen Ärbeitsvorgangen unter Verwendung zweier Werkzeuge, die jeweils aus einem Stück bestehen, ist ein bipolarer Betrieb nur mit gewendetem Gleichstrom und j^inphasenv/echselstrom möglich. Die !Erfindung ermöglicht den bipolaren Betrieb unter Verwendung von Dreiphasenwechselstrom oder Drehstrom, wie sich aus

1'¹Ig. 15 ergibt.

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Me kreise nach den Jig, 12, 13, 14- und 15 machen es nicht erforderlich, die Werkstücke an die Stromquellenanzuschließen. Jedoch sollten außer dort» wo die gestrichelten Linienverbindungen nach den Fig». 14-ünd 15 Verwendung finden, die Spalte zwischen den Werkstücken und den Elektroden wesentlich geringer sein als die Dicke der Isolation zwischen den Elektrodensegmenten. Sind die Spalte'zwischen den Elektroden und den Werkstücken zu groß gegenüber dem Abstand zwischen den Elektrodensegmenten, dann fließt der meiste Strom durch den Elektrolyten zwischen den Segmenten statt von einem Segment zum Werkstück und vom Werkstück zum anderen Segment.

Zur Vereinfachung sind die in den Fig. 5, 5» 6 9 wiedergegebenen Widerstände und Schalter in den Fig. 12 bis 15 weggelassen. Die verschiedenen, von H^^nd erfolgenden und automatischen Einstellungen und ötromregelungen, wie sie im Zusammenhang mit den anderen Figuren der Zeichnungen beschrieben sind, lassen sich offenbar auch bei der Ausführung des Verfahrens verwenden, wie es in den Fig. 12 bis 15 wiedergegeben ist.

Beim Arbeiten mit öegmentwerkzeugen nach der vor-109852/0200

liegenden Erfindung, können: Zusfe&nde auftreten, beispielsweise wenn die· Spannung mi ein leitendes Glied und nicht am eik benachbartes leitendes Glied angeschlossen ist,, 'bei denen ein leitendes Glied, selbst als bipolare -Elektrode zwischen einem benachbarten leitenden Glied und dem werkstück wirkt. Unter solchen Umständen enthalten vorzugsweise die aktiven Oberflächen der leitenden Glieder des Werkzeuges ein Material, das im wesentlichen frei von anodischer elektrischer Auflösung im Elektrolyten ist. .fc-in bevorzugtes I'iaterial ist Fiatin, da es der anodischen Auflösung in Elektrolyten, wie sie allgemein in elektrochemischen Bearbeitungsverfahren Verwendung finden, beispielsweise schwefelsäurehaltigen, natriumchloridhaltigen oder aus Mischungen dieser Dtoffe bestehenden Elektrolyten, sowie alkalischen Elektrolyten, wie Natriumhydroxyd, ausreichend au widerstehen vermag. Palladium, Platinlegierungen und Palladiumlegierungen zeigen ebenfalls eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen anodischen Angriff in den meisten Elektrolyten.

Wo eine solche bipolare Wirkung auftritt, kanu jedoch eine geringe Haterialmenge vom Werkstück im Bereich in der haiie der katliodischen Plächenbereiche der leitenden .Glieder, die bipolar leiten, entfernt werden. Um die bi-, polare Wirkuni; zu verhindern, enthalten die aktiven Ober-

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flächen der leitenden Glieder des Werkzeuges ein Eaterial., das unangreifbar wird, wenn es im Elektrolyten anodisch gasch-cuLtet wird» Titan, Santa! waä. gewisse 'i'it.anlegiei«ungen wer-den !unangreifbar., wenn man sie in den meisten, !Üblicherweise verwendeten Elektrolyten, !beispielsweise die allgemein verwendeten Schwefelsäure- und liatriumchloridelektrolyten, anodisch schaltet. Nickel wird unangreifbar, wenn man es in alkalischen Elektrolyten, beispielsweise Fatriumhydroxyd und Baliumhydroxyd anodisch macht. So können zur Verhinderung einer bipolaren Wirkung der aktiven . Oberflächen der leitenden Glieder des Werkzeuges Titan oder Tantal enthalten und, falls es sich um einen alkalischen Elektrolyten handelt, enthalten die aktiven Oberflächen Kickel. Diese Materialien sind weniger teuer als -Platin und lassen sich mindestens ebenso leicht wie rostfreier Stahl bearbeiten. Sie widerstehen bipolaren.Strömen wegen der unangreifbaren anodischen "Flächen, die sowohl das leitende Glied des Werkzeuges als auch das benachbarte Werkstück vor unerwünschter anodischer Auflösung schützen.

Zur Herstellung der Segmentelektroden kann man verschiedene Konstruktionsmaßnahmen treffen, um die Vielfalt von Werkzeugformen, die beim Elektroformen erforderlich

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sind, zu erzielen. Die Konstruktion hängt von der i'orm und der gewünschten Genauigkeit sowie von wirtschaftlichen Faktoren ε-.b, beispielsweise der erforderlichen Lebensdauer der .,erkzeuge ausgedrückt durch die Anzahl der zu produzierenden identischen werkstücke.

Die üg. 1o und 17 zeigen ein „erKzeug mit einem l-iuster von gleichflächigen quadratiscnen Hetallsegmenten 145, die voneinander durch eine geeignete Isolation 146 getrennt sind. V/ie bereits diskutiert, kann jedes Segment Teil eines getrennten elektrischen Parallelkreises mit Einrichtungen zur opaltabtastung und Spannungsregelung sein. Die Elektrode nach den i'ig. 1ö und 17 kann man für das Ausnehmen einer Aushöhlung rechteckiger Form mit flachem Boden verwenden. Sie kann auch zur Llektroformung einer flachen Oberfläche auf einem anfänglich unregelmäßigen uerkstück dienen.

ü'ig. 18 zeigt ein Werkzeug mit einem Muster von gleichflächigen runden oep-,menten 147, die voneinander durch die Isolation 148 getrennt sind. Runde Segmente sind manchmal quadratische Segmente wegen ihrer leichten Verfügbarkeit in Form eines Drahtes oder einer Stange vorzuziehen, Die runden Segmente können jeden Durchmesser von ca» 0,025 ram bis zu 12 inm und darüber aufweisen. Beispielsweise kann der Drahtdurchmesser 0,1 mm

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heiraten, während aie Isolation an ue:i on^sten stellen 'eine .'.reite von υ,025 mm aufweist, .beer gt äer oe_,iuentdurcnmesser y_y2 mm mit einem Isoliorüberzug von ü,G25

ram, dann ergeben sich ca. 64 bis 7^ oegmente auf 6,45 cm

Hat die im Werkstück zu erstellende iorm einen sigen 'querschnitt, dann kennen die leitenden Glieder des ..erkseu[_,es zweckmäßig aus Lamellen bestehen, die in j-,benen senkrecht zur j/bene des gleichmäßigen Querschnittes angeordnet sind. Jie I⁷Ig. 19 und 2ü zeilen ein werkzeug aieser .art, in dem die bejmente lange itechtecke 149 sind, die die Isolation 1^° voneinander trennen. Ein solches '..erkzeug laut sicli einfach konstruieren und man kann dabei die Technologie zur lerstellun^ von iransfornatorschichtkernen zur ivnwendung bringen.

u"ig. 16 zei^t ferner eine ötufe bei der Herstellung einer Werkzeugelektrode mit einer Konturenoberflache. Die gewünschte Kontur für die Bearbeitung der Fläche der Elektrode ergibt sich durch übliche Bearbeitungsteclmiken, wie Abschleifen oder Abfräsen. Im allgemeinen verwendet man ein kodell der zu erzeugenden Form zur Führung des ochneidkopfes während der bearbeitung.

Gemäß der Erfindung weist bei Verwendung von oe.^mente] ek-109852/0200 BAD original

troden mit Spalttast- und Spannungsregelung der endgültige Spalt einen vorgewählten bekannten Wert auf. Falls erwünscht, können der Gleichgewichtsspalt und der endgültige Spalt derselbe sein, da man. Einrichtungen vorsehen kann, um den Spalt während der Elektrοformung zu regeln· Gewöhnlich erlaubt die Gestalt die Auswahl eines konstanten Wertes über die gesamte Oberfläche für den Gleichgewichtsspalt und den endgültigen Spalt. Bei der vorliegenden Erfindung vereinfacht die frühere Kenntnis des endgültigen Spaltes sehr stark die anfängliche Auslegung einer Konturelektrode, die nach der Herstellung die endgültige Werkzeugelektrode ist und identisch bearbeitete Produkte ohne Rücksicht auf die anfänglichen Konturen des Werkstückes ausarbeitet. In den meisten Fällen bedarf eskeiner anschließenden Bearbeitung der Werkzeugelektrode durch Versuch und Fehlermethoden und das Gesamtergebnis ist eine größere iieproduktionsgenauigkeit der gewünschten Form des Werkstückes bei wiederholten Arbeitsvorgängen.

Las werkzeug kann, wie aus Fig. 21 hervorgeht, elektrolytisch geformt werden. Der Kreis ist ähnlich demjenigen nach Fig. 3, jedoch sind die Anschlüsse an die Stromquelle umgekehrt. Ein leitendes Formglied 152 ist an die negative Klemme einer Gleichstromquelle 153 angeschlos-

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sen, deren positive Klemme über getrennte Schalter an die einzelnen leitenden Glieder 155 des zu erstellenden Werkzeuges 156 angeschaltet ist. Dia leitenden Glieder 155 sind durch isolierende Abstandshalter 157 voneinander isoliert. Die Spannungen zu den einzelnen leitenden Gliedern 155 und die zugeführten Ströme können durch jedes der beschriebenen Verfahren abhängig von der gewünschten Genauigkeit geregelt werden. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei den Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung von Kathoden bestehend aus einer Vielzahl von leitende^ voneinander isolierten Gliedern, außer, daß beim vorliegenden Arbeitsgang die Stromriohtung umgekehrt ist. Das formende Glied 152 hat die gleiche Form wie sie durch das Werkzeug 156 später geliefert wird, wenn dieses als Kathode in einem Elektroformverfahren geschaltet wird·

Einer weiteren Überlegung bei der Elektroformung von Segmentwerkzeugelektroden bedarf die Entfernung der Isolation zwischen den Segmenten, die infolge der anodischen Auflösung eines üieiles des Segmentes freigelegt wird. Bei einigen Isoliermaterialien ergibt sich dabei kein Problem, da die freiliegende, nicht mehr abgestützte Isolation rasch durch den mit hoher Geschwindigkeit strömenden Elektrolyten abgebaut wird, während die abgestützte, nicht über die Elektrode in der fertigen Werkzeugelektrode

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vorragende Isolierung gegen diese abtragende Wirkung des Elektrolyten gestützt ist. Bei stärker gegen Abtragung widerstandsfähigen Isoliermaterialien kann man dem Elektrolyten zur Erhöhung, der Geschwindigkeit der Abtragung ein Schleifmittel zusetzen.

Ein Untersehneiden der Isolation unter die Konturoberfläche der Werkzeugelektrode stört die .arbeitsweise mit der Segmentelektrode nicht. Der Zweck der Isolation ist die Verhinderung einer körperlichen Berührung und elektronischen Leitung zwischen benachbarten Segmenten. Me anfängliche Konstruktion der Elektrode kann nicht leitende Abstandshalter 157 lediglich an dem vom Konturende entfernten Oberteil der Elektrode wie nach Fig. 21 vorsehen, um jedes Segment außer körperlicher Berührung mit den benachbarten Segmenten zu halten. Eine solche Anfangskonstruktion vereinfacht die^lektroformung der Segmentwerkzeugelektroden, da keine freiliegende Isolation au entfernen ist. Nach der Elektroformung der Werkzeugelektrode wird der Abstand zwischen den Segmenten bei Bedarf mit Isoliermaterial ausgefüllt.

Bei Werkzeugen mit vielen Segmenten ist es gewöhnlich vorzuziehen, daß die Segmente alle bekannte überflächenbtreiohe aufweisen, um die Spalttast- und Spannungarege-

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lungskreise zu vereinfachen. Jedoch ist es nicht notwendig, daß die Segmente gleiche Oberflächenbereiche, gleiche Querschnittsflächen oder sogar gleiche Form aufweisen. Die Iig. 22 und 23 zeigen ein Segmentwerkzeug, in dem die Segmente so ausgebildet sind, daß sie mit besonderen Formen in Teilen dea Werkzeuges übereinstimmen. Das Werkzeug 160 weist vier Segmente 161, 162, 163 und 164- auf, die voneinander bei 165 isoliert sind. Das be^ment 161 umgibt vollständig die anderen drei degmente 162, 163 und 164, die konkav, konvex, rechteckig sein oder jede gewünschte Gestalt entsprechend der im werkstück 166 herzustellenden Form aufweisen können. Der Vorteil der besonderen Aufteilung nach diesen Figuren besteht augenscheinlich darin, daß das Segment 162 zur teilweisen Formung der gewünschten Gestalt dienen kann, bevor Spannung zu den Segmenten 163» 161 und 164 in der Reihenfolge zugeführt wird, wie es das Absenken der Ausnehmung im Werkstück 166 erfordert.

imines oder mehrere der Segmente 161 bis 164 kann man selbstverständlich bei Bedarf in eine Vielzahl von Segmenten unterteilen· In den Fig. 22 und 23 ist ein Segmentwerkzeug wiedergegeben, bei dem wenigstens· einige der Grenzen zwischen benachbarten leitenden Gliedern an Stellen bedeutender Änderungen der im Werkstück zu erstellenden Form angeordnet sind. ru*M.

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Die Pig· 24 und 25 zeigen das vorher beschriebene Wickelverfahren zur Herstellung einer Elektrode nach l^ig. 18, das sich insbesondere zur Erzeugung von elektroden mit einer großen Anzahl von Segmenten pro Flächeneinheit eignet.

Nach Fig. 24 wird ein isolierter Draht 170 von ca. 0,1mm Durchmesser und mit einem Isolationsüberzug 171 mit einer Dicke von ca. 0,0125 mm auf einen zylindrischen Kern aufgewickelt, der einen Umfang wenigstens gleich der gewünschten Länge der Segmente aufweist. Die Breite des Kernes 172 ist wenigstens gleich der längsten Abmessung der zu erstellenden Werkzeugelektrode und der Draht T/0 wird auf den Kern 172 aufgewickelt, bis sich eine Dicke von wenigstens gleich'der anderen Abmessung der anderen Elektrode ausbildet. Man kann übliche Drahtwickelvorrichtungen zur Erstellung einer dicht gewickelten Spule verwenden, wobei die Isolation benachbarter Teile des Drahtes 170 sich in der ersten Lage berühren. Die zweite Lage wird so aufgewickelt, daß jeder i'eil des Drahtes iyO in dem von zwei benachbarten Drahtteilen in dem darunterliegenden Schicht gebildeten i'al zu liegen kommt. Mit den weiteren Lagen fährt man in gleicher Weise fort. Nachdem die Spule vollständig gewickelt ist, wird ein Teil von ihr in geeigneter Weise an ihrem Platz gehalten, beispielsweise durch hermetische* Ab-

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dichten in einem Kunststoff oder duroh diohtes Befestigen in einer nicht gezeichneten Metallschicht. Ist die Spule fest zusammengehalten, dann wird der starr gehaltene Teil der opule beispielsweise durch Sägen in einer Hadialebene durch die Achse des zylindrischen Kernes 172 abgeschnitten.

Das fertige Drahtbündel wird dann ausgezogen, wobei ein i^nde fest zusammengehalten wird, um die von den jinden der Drähte gebildete plene Oberfläche aufrechtzuerhalten, während man den anderen Enden der Drähte sich relativ zueinander zu bewegen erlaubt, da die äußeren Drähte länger als die inneren sind. Die am Ende 173 in I?ig. 25 gebildete plane Oberfläche kann zum elektrolytischen Abarbeiten Verwendung finden, wenn Strom durch Anschluß der anderen Drahtenden bei 174 durch die Drähte geschickt wird. Soll die Elektrode eine andere als eine plane Form liefern, dann labt sich Material vom Ende 173 abtragen, wie es durch die gestrichelte Linie 175 angedeutet ist, um die gewünschte Oberflächenform zu erhalten.

Die iig. 26 und 27 zeigen ein arideres Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach IPig. 18. Das Verfahren besteht darin, daß man mit einem leitenden Metall,

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beispielsweise Aluminium, das ein isolierendes Oxyd bildet, die Seiten einer Vielzahl leitender Glieder über eine wesentliche Fläche überzieht, wobei man an einem Ende beginnt, jede Fläche weiter mit einem leitenden Metalloxyd, beispielsweise Bleioxyd, überzieht, die leitenden Glieder in einem Bündel zusammenfaßt, wobei ein Ende eine Oberfläche bildet und die überzogenen flächen benachbarter Glieder miteinander in Berührung stehen, die Oberfläche unter Schaltung des Bündels als Anode in einem Elektrolyten elektrisch verformt, der die anodische Abtragung des Materials der Glieder und der darauf befindlichen überzüge ermöglicht, das Bündel auf eine solche Temperatur erhitzt, daß der Sauerstoff aus den äusseren überzügen in die inneren überzüge unter Bildung einer Schicht des elektrisch isolierenden Oxydes um jedes leitende Glied diffundiert und damit die äußeren Überzüge der Glieder miteinander zum Haften bringt, wobei sich die Oberfläche zur Verwendung in elektrolytischen Verfahren eignet, wenn Strom durch Anschliessen der anderen Enden der leitenden Glieder an eine Stromquelle zugeführt wird.

Nach .B¹Ig. 26 kann jedes Segment aus otahldraht 180 mit einem dünnen Elektroniederschlag von Aluminium 181 von 0,0125 mm Dicke und einem KLektroniederschlag von Blei-

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oxyd 182 von ca. Q,025 mm Dicke bestehen. Die Drähte 180 werden nach Fig. 26 zusammengestellt und zusammengehalten. Das Bündel wird als Anode geschaltet und unter Verwendung eines hodells nach i"ig. 21 elektrisch geformt. Man verwendet ein Gemisch aus Säure oder einen anderen geeigneten Elektrolyten, der Metall von Stahl, Aluminium und Bleioxyd anodisch abträgt, bei denen es sich jeweils um elektrische Leiter handelt, wach der Formung der Elektrode wird sie auf eine Temperatur erhitzt, bei der der Sauerstoff in Bleidioxyd in die Aluminiums chic ht 181 diffundiert, so dafs eine Alurainiuraoxydschicht 183 (1'¹Ig. 27) entsteht, die nicht leitend ist und jedes Segment 180 von den anderen Segmenten isoliert. Man kann einen weiten Temperaturbereich anwenden, v/obei jedoch die Reaktion bei höheren Temperaturen rascher vor sich geht. Die Materialien müssen jedoch unter ihren Schmelzpunkten gehalten werden. Das fleidioxyd wird teilweise durch Verlust von Sauerstoff in Bleioxyd 184 (Pig. 27) umgewandelt, welches eine geringere Leitfähigkeit als Bleidioxyd aufweist, jedoch nicht ein so guter Isolator wie Aluminiumoxyd ist. Das Bleioxyd dient hauptsächlich zur Verankerung der isolierten Segmente aneinander zur Herstellung einer kompakten Elektrode. Die Oberfläche der .elektrode wird glatt poliert und auf die Stahlsegmente 180 wird ein Elektroniederschlag von Platin aufgebracht. Das PIa-

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— bo —

tin achlägt sich auf dem Aluminiumoxyd 183 oder dem Bleioxyd 184- nicht nieder, da sie relativ zum Stahl 180 nicht leitend sind.

Die i'ig. 28 und 29 zeigen eine verwandelbare werkzeugelektrode, wie sie in mehreren anderen Figuren wiedergegeben ist, jedoch mit dem Vorteil, daß sie an verschiedene iormen angepaßt werden kann.

Das verfahren zur Herstellung einer solchen .elektrode besteht darin, daß man eine Vielzahl länglicher leitender Glieder in enger Nachbarschaft parallel zueini-nder und isoliert voneinander, sowie relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbar zusammenstellt, die relativen Längsstellungen der zusammengestellten Glieder so einstellt, aexi durch die benachbarten !enden dieser Glieder annähernd aie rewünschte Oberflächenform entsteht, unu oie Glieder in ihren Relativstellungen nunmehr fixiert, wobei die von den benachbarten Enden gebildete, annähernde Oberfläche sich für die Verwendung in elektrolytischen Verfahren eignet, wenn der otrom durch Anschluß der anderen j^nden der leitenden Glieder an die Stromquelle zugeführt wird, üie helativlängsstellungen v/erden durch Verschieben der uenachbarten itfiden gegen eine Oberflacne mit im wesentlichen der gewünschten Gestalt festgelegt. 1st eine maxi-

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male Reproduktionsgenauigkeit und Glätte erwünscht, darm wird das Material von der von den benachbarten binden gebildeten angenäherten Oberfläche abgetragen, um die gewünschte Oberflächenform zu erzielen, was beispielsweise durch Elektroformen der angenäherten Oberfl?-'ehe auf die gewünschte Oberflächen-orm erfolgt, wobei die leitenden Glieder jedoch als Anoden geschaltet sind. Die leitenden Glieder werden vorzugsweise in ihren Relativstellungen vorübergehend fixiert, so daß man sie später lösen und in andere Relativstellungen verbringen kann. Diese fixierung erfolgt beispiels- weise durch festklemmen der Glieder in ihren Eelativstellungen oder durch Anpressen jedes Gliedes gegen ein Material, das so angeordnet ist, daß es das Ende fixiert, das dem die annähernde I'orm bildenden Ende abgewendet ist, wobei man mit Hilfe elastischer Glieder jedes Glied fest gegen ein begrenztes, im wesentlichen inkompressibles Medium andrückt·

So kann beispielsweise eine Elektrode 190 veränderbarer iOrrn nach den B'ig. 28 und 29 eine Vielzahl länglicher leitender Glieder 19"I, Einrichtungen, beispielsweise das Gehäuse 192 und die Abteile 193 zur Halterung derselben in enger Nachbarschaft und paralleler Anordnung, sowie, wie bei 194 in t'ig. 28 erkennbar, gegen-

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seitiger Isolierung und relativ zueinander in Längsrichtung beweglich, Einrichtungen zur Einsteilung der relativen Längsrahmen der Glieder 191 zur annähernden Ausbildung der gewünschten Qberflächenform durch die benachbarten Enden 195» Einrichtungen zur Befestigung der Glieder 191 in ihren Relativstellungen und Einrichtungen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Enden der leitenden Glieder aufweisen, die den die annähernde Überflächengestalt bildenden Enden abgewendet sind. In Fig. 29 besteht die Halterung aus einer Vielzahl benachbarter Trennwände 193 jeweils eine für jedes leitende Glied 191 und aus einem Isoliermaterial, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, welche sich eng, jedoch verschiebbar um die Glieder 191 legen.

Polytetrafluoräthylen, das allgemein unter dem Handelsnamen Tephlon bekannt ist, ist ein geeignetes Isoliermaterial mit sehr niedrigem Reibungskoeffizienten. Es ist außerdem gut widerstandsfähig gegen den Angriff normaler, bei der i^lektroformung verwendeter Elektrolyten. Es eignet sich nicht nur vorzugsweise für die i'rennwfinde 193 in #ig. 29t sondern auch für die Isolation 194 auf den leitenden Gliedern 191 in x'ig. 28. Beispielsweise werden die I'itansegmente

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genau mit einer Toleranz von - 0,0025 mm auf eine gute Oberflächenbeschaffenheit mit weniger als 5 Mikrozoll RMS geschliffen und dann mit Polytetrafluoräthylen bis auf eine gleichmäßige Dicke von 0,025 mm - 0,0025 mm besprüht. Die Isolierung, der Segmente wird dann bis zur optischen Glätte poliert. Dieses Verfahren sichert einen Uleitsitz der einzelnen Segmente und eine genau bekannte uuerschnittsfläche für jedes Segment.

Die ;_,instellvorrichtungen bestehen aus einrichtungen zum Ansetzen der benachbarten xäiden 195 gegen eine Oberfläche, die im wesentlichen die gewünschte Form aufweist, durch Druck von Hand oder unter der Einwirkung der Schwere nach Fig. 28 oder durch hydraulischen Druck nach Fig. 29· Das Modell Λ^6 des gewünschten iToduktes kann mit einer Materialschicht 197 ausgelebt sein, deren Dicke gleich der Dicke des endgültigen Spaltes ist. Lie leitenden Glieder 191 werden jegen die Abstandsschicht 197 aui dem Kodell 196 so gepre.it, daß die von den unteren ^nden 195 gebildete überfl-'.cne der Kontur des elektrochemischen Hegativs des l-iodells 196 angenähert ist. Werden die Klammern 198 angezogen, dann behalten die zaiden 195 <iie gewünschte Kontur.

Die Trennwände 193 in Fig. 29 erstrecken sich vorzugs-

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weise über die entgegengesetzten oberen J^nden 199 der leitenden Glieder 191 und die .Einstellvorrichtung enthält elastische Einrichtungen, beispielsweise l'edern 200, welche die Glieder 191 in Längsrichtung von den anschließenden unteren Enden 195 abdrucken, sowie Einrichtungen, beispielsweise die Rohre 2G1 zur herstellung einstellbarer Mengen eines im wesentlichen inkornpressiblen hediums in den Trennwänden 193 über den oberen Enden 199 der Glieder 191 zur Begrenzung der Lage dieser Enden 199· Die iedern 200 und die das Druckmittel liefernden Einrichtungen 201 können als Komponenten von Befestigungsvorrichtungen in Kombination mit beispielsweise Ventilen 202 dienen, welche die Menge des Druckmittels in den irennwänden 193 im wesentlichen konstant hält.

Die Federn 2üG können mit den leitenden Gliedern 19 sowohl mechanischen als auch elektrischen Kontakt haben, wobei jeweils für jedes Glied 191 eine Feder 2uG vorgesehen sein kann. Sie können ferner als Bauteile elektrischer Anschlußmittel in Verbindung mit einer Vielzahl von Kontakten 2OJ dienen, die elektrisch jeweils an eine der Federn angeschlossen sind. Die Kontakte 20$ haben zweckmäßig die Form von Stempeln zur Aufnahme von Stöpselverbindungen für- die zu einem

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Steuerkreis führenden Drähte, In Fig. 28 sind biegsame Drähte 204- zwischen die Kontakte 2OJ und die engeren -inden 199 der leitenden Glieder 191 eingeschaltet.

Die Befestigungsvorrichtungen enthalten Einrichtungen zum Lösen der Glieder 191 aus ihren Relativstellungen bei Bedarf, beispielsweise durch Lossohrauben der Klemmschrauben 198 nach Fig. 28 oder durch Offnen der Ventile 202 nach Fig. 29 zur nirmögliohung einer Rückstellung in andere Relativlängsstellungen der leitenden Glieder 191 mit anschließendem Fixieren in diesen anderen Stellungen.

Die .enden 195 äer leitenden Glieder 191 geben nicht genau ein Duplikat einer glatten gekrümmten überfläche, sondern lediglich eine stufenweise Annäherung der gekrümmten Oberfläche wieder. Die Größe jeder Stufe hängt von der Breite des Gliedes 191 und der Winkelkrümmung des Teiles 196 relativ zur Achse des leitenden Gliedes 191 ab. Für große Segmente 191 können die Stufen durch anschließendes Bearbeiten beseitigt werden. Das Verfahren zur Annäherung der Kontur mit beweglichen Segmenten reduziert das Ausmaß der Abarbeitung auf ein praktisches Mnimum. In einigen Fäl-

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len sind die Stufen tragbar, beispielsweise wenn es sich um flache Konturen handelt und die leitenden Segmente nur klein sind. In solchen Fällen braucht man die Stufen nicht abzuarbeiten. Sind die Segmente in ihrer lage festgeklemmt, dann ist die Werkzeugelek-

trode bereit, für die Elektroformung. Da der Verschleiß am Y/erkzeug beim Elektroformen vernachlässigbar ist, läßt sich das Werkzeug bei verschiedenen Formgebungen durch Wiederholung des Verfahrens des Anpressens der Segmente gegen ein neues Modell und Festklemmen desselben in ihrer Lage erneut verwenden.

Die vielseitige Elektrode nach Fig. 29 eignet sich insbesondere für das Schaufelformen mit zwei gegenüberliegenden Vverkzeugelektroden, wie es in Fig. 4 wiedergegeben ist. Bei der Durchführung wird ein genaues Modell der Turbinenschaufel einschließlich einer Hülle entsprechend dem endgültigen Spalt bei der Befestigung «wischen den beiden Werkzeugelektroden eingesetzt. Di· Elektrodensegmente werden dann hydraulisch gegen das Modell angedrückt und in ihrer Lage fixiert. Durch Formen der Elektroden in Relation zu der Fixierung, die die Schaufel hält, werden Imgenauigkeiten in der öchaufelhalterung automatisch berücksichtigt und kompensiert. Bei der Formung der v/erkzeugelek-

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troden werden Grenaschalter eingesetzt, um den Vorschub der ..erkzeuge an den genau richtigen stellen zu unterbrechen. Jird somit das Hodell entfernt und ein ^escniniedeter riohling eingesetzt und elektrogei'ormt, dann ist das }jidprodukt eine genaue wiedergabe des I-iOdells.

-L-de ':.· ig. ⁷jS~> bis 52 zeigen Verfahren und Vorrichtungen ^.emäi:. der vorliegenden Erfindung, wobei die Lage der leitenden Glieder des Werkzeuges getrennt regelbar ist und vorzugsweise in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm geregelt wird, welches entsprechend der iieie des vom Werkstück gegenüber jedes leitenden Gliedes zu entfernenden haterials bestimmt ist. Vorzugsweise werden die leitenden Glieder anfänglich annähernd im gleichen Abstand von der Oberfläche des Werkstückes eingestellt. Jedes leitende Glied wird in dichtung des Werkstückes vorgerückt, wobei das Glied, demgegenüber die größte Materialtiefe zu entfernen ist, zuerst mit dem Vorrücken beginnt, das der nächstgrößten, zu entfernenden I-iaterialtiefe gegenüberliegende Glied mit dem nächsten Vorschub beginnt usw. Der Vorschub der nachfolgenden Glieder beginnt Jeweils in einer bestimmten stellung der bereits vorrückenden Glieder·

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Die Spalte zwischen den leitenden Gliedern und dem V/erkstück werden vorzugsweise über die überfläche des Werkstückes beim Vorrücken der Glieder und Entfernen des Materials vom Werkstück annähernd gleich gehalten. Die otröme zu den leitenden Gliedern werden vorzugsweise entsprechend den angegebenen Prinzipien getrennt geregelt, wobei man die oben erwähnten geeigneten Kreise oder zweckmäßige Abänderungen davon zum einsatz bringt. Gewöhnlich wird der ötrom an jedes leitende Glied bei Beginn von dessen Vorwärtsbewegung in dichtung des Werkstückes angeschaltet.

Zur formung einer einzelnen Oberfläche beispielsweise bei der Herstellung von Gesenken oder anderen Hohlräumen kann man die Vorrichtung nach den I^ig. bü bis 32 verwenden. Zur Formung einer Vielzahl von oberflächen zur gleichen Zeit wird die Vorrichtung lediglich für jede überfläche so verdoppelt wie die Vorrichtung nach if'ig. 1 und 2 bei der Vorricntung nach >ig. 4 verdoppelt ist. Kach den iig. 3ü und 32 enthalt ein Gehäusekasten 210 einen oberen Teil 211 und einen unteren Teil 212, die miteinrjider flüssigkeitsdicht verbunden sind, jedoch eine Einlaßöffnung 213 urui einen Auslaßkanal 214-für den Elektrolyten freilassen, hie Gehäuseteile 211 und 212 bestehen vorzugsweise aus einem festen Kunst-

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stoff, beispielsweise Polystyren oder einem anderen ge-■· eigneten Isoliermaterial. Ein Einlaßanschlußstück 215 und ein Auslaßanschlußstück 216 dienen zum Anschluß des Einlasses 213 bzw. des Auslasses 214· an bchläuche oder andere Leitungen, die den Elektrolyten zum und vom Gehäuse 210 führen.

Im unteren ifeil 212 wird ein Werkstück 21V festgehalten, das durch einen Leiter 218 an die Stromquelle angeschlossen ist. Mit Paßsitz, jedoch in senkrechter dichtung getrennt verschiebbar, befindet sich im oberen ^:reil 211 eine Vielzahl von leitenden Gliedern 200, die, wie bei 221 erkennbar, voneinander isoliert sind. Ae Isolation 221 besteht vorzugsweise aus einem ιberzug auf jedem · leitenden Glied 22u aus Polytetrafluorethylen (l'ephlon). Jedes leitende Glied 220 ist mit einem Schlitz 222 versehen, wie man auch aus i'it. 31 erkennt« Eine fest im oberen x'eil 211 des Gehäusekastens 210 befestigte Stange 223 greift durch die Schlitze 222 in den leitenden Gliedern 220 zur Begrenzung der Extremsteilungen, zwischen denen die leitenden Glieder 220 bewegt werden können.

Der Elektrolyt wird unter DrucK. "dem Anschlußstück 21i> und dem Einlaß 213 zugeführt, wie es durch den hox*i-

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zontalen Pfeil 224 angedeutet ist. i/er elektrolyt füllt den Kaum zwischen dem v/erkstück 217 und den leitenden Gliedern 220 und fließt horizontal zum Auslaß 214 und durch das Anschlußstück 216, wie es durch den horizontalen Pfeil 22p angedeutet ist. Der Druck des Elektrolyten übt eine aufwärts gerichtete Kraft ouf die leitenuen ülieler 220 aus und hält sie in ihrer oberen j^xtrerastellung nach J?ig. 3^ beim '.'ehlen einer stärkeren, nach unten gerichteten kraft. jJer elektrolyt wird den Gehäuse 210 durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise über eine Pumpe ε-.us einem Sumpf zugeführt.

Oberhalb der leitenden Glieder 22u und in senkrechter !Lichtung entsprechend dem Pfeil 226 verschiebbar, aber rait Paßsitz angeordnet, befindet sich ein i.urvenkörper 227, der im wesentlichen dem Negativ der Jorm entspricht, die im Werkstück 217 hergestellt werden soll, üer Kurvenkörper 227 kann ein altes einstückiges Wericzeug sein, das zur Herstellung der gleichen j?'orm nach bekannten elektrochemischen Abtragungsverfahren verwendet worden ist. Am Kurvenkörper 227 ist eine Vorschubstange 228 starr befestigt. Sowohl der Kurvenkörper 227 als auch die Vorschubstange 228 sind aus leitendem Material hergestellt. An die Stange 228 ist ein Leiter 229 zur Zuführung von Strom durch die Stange 22ö und den Kurven-

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körper 227 &u üen leitenden Gliedern 22u angeschlossen, sobald diese mit dem Kurvenkörper 22? in Eingriff kommen.

Bei Beginn der .&lek tr ο formung, wo sich die leitenden Glieder 220 in ihren Ausgangsstellungen nach Fig. 30 befinden, wird ütrom nur dem leitenden Glied 220 zugeführt, welches sich mit dem untersten 'feil des kurvenkorpers 227 in Berührung befindet. Sobald der Kurvenkürper 227 nach unten vorrückt, ber nrt er nach und nach weitere leitende Glieder £20, bis schließlich fest am ^nde des Vorganges, wie aus -ig. 52 ersichtlich, alle Glieder mit Ütrom versorgt werden. Die Bewegung der den Kurvenkörper vorrückenden otange 228 läßt sich durch übliche bekannte Einrichtungen steuern.

ijie Vorricntunr nach den Fig. ^u bis 32 ist eine besonaers einfache Vorrichtung zur durchführung des erfindungsgemäi:en Verfahrens zum elektrolytischen Abtragen von hatei'ial von der Oberfläche eines Werkstückes. Die Vorrichtung er.t;h^;;lt eine Vielzahl eng benachbarter, leitender Glieder 220, die voneinander isoliert sind und mit ihren unteren benachbarten Enden annähernd eine vorbestimmte Oberfläche definieren. Der untere Teil 212 des Gehäuses 210 liefert eine Einrichtung zur Halterung der Oberfläche des Werkstückes 217 genau gegenüber, jedoch ohne Berührung mit den unteren benachbarten Enden

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der leitenden Glieder 220. Die Anschlußstücke 215 21o dienen zur Zuführung eines Elektrolyten zwischen die Oberfläche des Werkstückes 21? und die unteren benachbarten Enden der leitenden Glieder 220. Der Kurvenkörper 227 ist so geformt, daß er die Lage der leitenden Glieder 220 relativ zum Werkstück getrennt in Übereinstimmung mit einem Programm steuert, das entsprechend der Tiefe des von jedem Werkstück 217 gegenüber jedem leitenden Glied 220 zu entfernenden Materials bestimmt ist. Der Leiter 218, der Leiter 229» die Vorschubstange 228 und der Kurvenkörper 227 führen Strom zum Werkstück 217» zum Elektrolyten und zu wenigstens einem leitenden Glied 220 zu.

Der obere Teil 211 des Gehäuses 210 und die Stange 223 stellen anfänglich die leitenden Glieder 220 mit ihren unteren benachbarten Enden annähernd im gleichen Abstand von der Oberfläche des Werkstückes 217 ein. In 5¹Ig. 30 ist die Oberfläche des Werkstückes 217 eben und die unteren benachbarten Enden der leitenden Glieder 220 definieren anfänglich im wesentlichen eine ebene Oberfläche. Ist die Anfangsoberfläche des Werkstückes nicht eben, beispielsweise bei der Formung von 'i'urbinenschau- ^eIn, dann vrird die ötange 223 entsprechend ausgebildet. Der Kurvenkörper 22/ ist so geformt, daß beim Vorrücken

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jedes leitenden Gliedes 220 in Richtung des Werkstückes ' 217 die JNocke 227 zuerst mit dem Vorschub des Gliedes 220 beginnt, demgegenüber die größte Materialtiefe vom Werkstück 217 entfernt werden soll. !Dann beginnt der Vorschub des nächsten leitenden Gliedes 22ü, demgegenüber sich die nächstgrößte, zu entfernende Materialtiefe beginnt usw. jeweils von vorbestimmten Stellungen der bereits vorrückenden Glieder aus.

Das Material wird elektrolytisch vom werkstück 217 unter den vorrückenden leitenden'Gliedern 220 mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sie vorrücken, entfernt und somit werden die Spalte zwischen den leitenden Gliedern 220 und dem Werkstück 217 über die ganze Oberfläche des Werkstückes 217 annähernd gleich gehalten, jjer Strom zu jedem leitenden Glied 220 wird getrennt geregelt, wobei der Strom durch den Kurvenkörper jedem leitenden Glied 220 bei dessen Vorrücken in xiichtung des Werkstückes 217 zugeführt wird.

Die Vorrichtung nach den Fig. $0 bis 32 laut sich offenbar so cbändern, daß man eine getrennte iiegelung über die Stromstärke in den leitenden Gliedern 220, einen Schutz durch Ballastwiderstände, bipolare Anschlüsse, betrieb mit jjrehstrom und verschiedene tm-

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dere, bereits angegebene Merkmale enthalt. Ken kann noch kompliziertere Einrichtungen beispielsweise zum getrennten Vorrücken der leitenden Glieder 22u verwenden. Bei Verwendung bekannter Automationseinrichtungen und Verfahren lassen sich die leitenden Glieder 220 in jeder gewünschten Weise zur ochaffung jeder gewünschten Form innerhalb der Grenzen der Abmessungen der Vorrichtung vorrücken, bo kann beispielsweise durch getrennt gesteuerten Antrieb für jedes leitende Glied 220 die Vorrichtung automatisch so betrieben werden, daß eine vorbestimmte Anzahl von werkstücken mit einer gewünschten ersten Form, dann eine vorbestimmte Anzahl von V/erkstücken mit einer gewünschten zweiten Form usw. entsteht, .eine solche Ausrüstung kann als Hniveraalelektrolyt-Abtragsmaschine bezeichnet werden.

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Claims

P 1p 15 195-8 München, den

⁴i^lhe Steel Improvement _,_

and iorge Company J3 ^Δ ^5 101 W/Ma

'Heue Patentansprüche

1. Verfahren zum elektrolytischen Abtragen von Material mittels einer ^verkzeuselektrode, die aus mehreren gegeneinander isolierten Teilelektroden Desteht, denen getrennt regelbare Strome zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer bestimmten Raumform die Ströme in Abhängigkeit von der Relativ-Stellung zwischen der l;erkzeugelektrode und dem Werkstück gesteuert werden.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom an jede Teilelektrode erst dann zugeschaltet wird, wenn &eine Oberfläche einen bestimmten Abstand von der werkstückoberfläche erreicht hat.

5.. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen den Teilelektroden und der Werkstückoberfläche laufend festgestellt wird·

Neue Unterlagen (Art 7 $ I Abs. 2 Nr. I Satz 3 des Änderungsges. v. . 0 1 se,;

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Strome zu den Teilelektroden in 'Übereinstimmung mit einem vorgegebenen irogremra gesteuert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugelektrode mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgt und die Ströme den Teilelektroden in Abhängigkeit von der Zeit zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage der Teilelektroden getrennt geregelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Jeweilige Lage der einzelnen Teilelektroden nach einem vorbestimmten Programm gesteuert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm in Abhängigkeit von der Materialtiefe erstellt wird, die vom Werkstück gegenüber jeder Teilelektrode zu entfernen ißt»

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9. Verfahren nach Ans'pruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die ΐeilelektrode, die die größte Vorscliubtiefe zu erreichen hat, mit dem Vorschub zuerst beginnt, worauf die Elektrode mit der nächst größeren Vorschubtiefe folgt, usw·

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitsspalte der einzelnen Teilelektroden annähernd gleich gehalten werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die 'feilelektroden in an sich bekannter Weise in Ebenen der Vorschubrichtung liegen.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle 'f-eilelektroden an die Kathode anschließbar sind.

Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Trennftigen »wi-

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sehen den Teilelektroden an Stellen einer merklichen Änderung der herzustellenden Kaumform angeordnet sind.

Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeich net durch Einrichtungen zum Anschließen des Stromes an jede Teilelektrode durch die Vorschubbewegung.

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