DE1565285A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Werkstuecken durch elektrochemische Bearbeitung - Google Patents

Description

Dr. Hu«o Wilde·* »ω-*. 10. ^zember 1965

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Angelder: U— 1565285

AijüOCIATBD BNGINEBRlNG LIMITED, Leamington Spa (Warwickshire), Kenilworth Road 60, England

Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken durch elektrochemische Bearbeitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken durch elektrochemische Bearbeitung und insbesondere die "nwendung eines elektrochemischen Bearbeitungavorgangee zum Entgraten von Metall oder metallischen Werkstücken, welche in großer Anzahl,z.U. durch liassenproduktion, hergestellt werden«

Wenn an derartigen Werkstücken Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden, wie z»B. das ^ohren von Löchern oder das Fräsen von Zahnrädern, weist der Bereich des Metalls an den Kanten der bearbeiteten Fläche oftmals Grate auf, die durch einen nachfolgenden Arbeitsgang entfernt werden müssen· Bisher mußten diese Grate im allgemeinen von Hand entfernt werden, indem sie z.B. abgefeilt wurden, was natürlich zeitraubend und kostspielig ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von Metallwerkstücken mittels . elektrochemischer Bearbeitung, d.h., daß ein "erkzeug in nächste Nähe des Teils des Metallwerkstückes gebracht wird, welches entgratet werden soll, und daß das Werkzer$ und das Werkstüok in einen elektrischen Schaltkreis gebracht werden»

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wcbei das Werkstück eine Anode und das Werkzeug eine Kathode bildet, so daß ötrom von dem Werkzeug zum "erkstück aurch einen Elektrolyten flleSen kann, der sich zwischen ihnen befinaet.

aemäß einem Merkmal der Erfindung ist das *erkzdug zum Entgraten so geformt, daß e3 mindestens teilweise sait Jer i'orm des Werkstücks oder einem Teil des Werkstücks übereinstiiMit, welches gerade entgratet werden soll.

Die Erfindung sieht ebenfalls ein Ver'ahren zur Herstellung eines beim Entgraten von Werkstücken zu verwendenden *erkzeuges vor, indem ein "erkatück, welches vorzugsweise schon entgratet ist, ale Muster zur Herateilung des Werkzeugs zum Bntgraten anderer ähnlicher Werketücke mittels elektrochemischer Bearbeitung verwendet wird·

Gemäß einer Ausführungeform der Erfindung wird so vorgegangen, daß "etall oder eine Metalllegierung ait einem beträchtlich niedrigerem Schmelzpunkt als das Werkstück uz* den Teil des Werkstücks herumgegossen wird, welches das Auster darstellt, um so ein Werkzeug mit einer ^xorm bzw. Gestaltung auszubilden, die mit einem Teil mi* des Werkstück übereinstimmt, welches entgratet werden soll und welches zur ^rollführung der nachfolgenden Entgratungavorgänge mittels eines elektrochemischen Bearbeitungsvorganges verwendet wird.

Nach einer änderen Ausführungsform der Erfindung wird das Bntgratungswerkzeug durch einen umgekehrten Bearbeitungsprozess hergestellt, d.h., indem ein Teil, welches zur Herstellung des Werkzeuges verwendet wird, und das Werkstück in einen elektrochemischen Bearbeitungskreis so angeschlossen werden, daS das Werkstück eine Kathode und das Werkzeugteil

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eine ^node darstellt, so daß während eines nachfolgenden elektrochemischen Bearbeitungsvorgangs Material vom Werkzeugteil entfernt and veranlaßt wird, eine Gestalt oder Form anzunehmen, die wenigstens zum Teil mit dem Werkstück übereinstimmt. Das auf diese leise hergestellte Werkzeug kann nun zur Durchführung des Kntgritens durch elektrochemische Bearbeitung verwendet werden, indem es so in einen betriebsbereiten Schaltkreis eingeschaltet wird, daS das Werkzeug die Kathode und ein Werkstück, welches entgratet werden soll, die Anode bildet, wodurch die Grate vom Werkstück entfernt werden« Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist, um irgendeine wesentliche Erosion oder Entfernung tob Metall des Werkstücke zu vermeiden, d.h., wenn es nicht gerade zu entfernender Grat ist, mindestens ein Teil des *erkzeugs alt einer isolierenden Schicht versehen oder dirket aus isolierendem Material hergestellt, um so die elektrochenischen Bearbeitungsvorgänge auf den Bereich oder auf die Bereiche zu begrenzen, in denen Grate auftreten·

Sie Jt^rfindung sieht ebenfalls Bntgratungawerkzeuge vor, welche durch die Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können· Andererseits wird durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten eines Werk—

Stückes durch elektrochemische Bearbeitung geschaffen, wobei das zu entgratende Werkstück mit der zu entgratenden Oberfläche um eine geringe Entfernung vom Entgratungawerkzeug entfernt liegt, uo so einen Arbeitsspalt bzw, eine Öffnung für die elektrochemische Bearbeitung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück zu lassen, und das Werkstück sowie das Werkzeug werden von einer Einfassung bzw. einem Gefäß aufgenommen, durch welches der Elektrolyt so geleitet werden kann, daß er

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durch den ^upalt zwischen dem *erkzeug und Werkstück fließen kann, wodurch außerdem das Verschütten von -"lektrolytflüssigkeil; oder das Versprühen von Dämpfen vermieden oder vermindert wird·

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, wird, wenn der elektrochemische Bntgratungsvorgang beendet ist, der iUektrolytfluß angehalten, und es wird komprimierte Luft oder ein anderes Gas in das Gefäß gebracht, um so das Ablassen des Elektrolyten aus dem Gefäß zu unterstützen und wenigstens teilweise das Werkstück zu trocknen, bevor es aus dem Gehäuse entfernt wird. Auf diese Weise kann durch den ^leitrolyten Korrosion oder Rosten des Werkstücks vermindert oder vermieden werden,

iiie Erfindung wird nun anhand der anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen»

Fig. 1 eine geschnittene perspektivische 'i'eilansicht einer Ausführungsform des Entgratungswerkzeugs nach der Erfindung zum Entfernen von Graten an Zahnrädern,

Fig. 2 ein Verfahren zur Herstellung des Entgratungswerkzeugs nach *'ig. 1,

Pig. 3 eine richnittansicht einer anderen Ausführungeform für ein Entgratungswerkzeug,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform für ein -^ntgratungswerkzeug und

Fig. 5 ein -^usführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur durchführung des Verfahrene nach der Erfindung.

Nach *ig. 1 besteht ein •''•ntgratungswerkzeug zum Entgraten eines Zahnrades aus einem Gußstück 1 aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, wie z.B. eine Wismuthlegierung, die unter den Warenzeichen "Cerrotru" bekannt ist, und dieses ^ußstück ist mit einem mit Gewinde versehenen Buckel oder Nabe versehen,'mit deren Hilfe es an einer Maschine zur elektro-

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chemischen Bearbeitung festgelegt werden kann. Das Guß-stück ist mit einem verzahnten Teil 3 versehen, dessen Zahnteil und ""tiordnung der Zähne mit dem oder mit der des Zahnrades Übereinstimmt, welches entgratet werden soll· Die Nabe ist mit einem oder mehreren Keilen od.dgl. versehen, so daß das Gußmetall starr an ihr befestigt werden kann.

Diese Werkisugart kann so hergestellt werden, wie es die Fig. 2 zeigt. Bin zu entgratendes Zahnrad 4 ist auf einem Spanndorn 5 in einer Gießform 6 festgelegt, welche mit einer öffnung zur Aufnahme der mit Gewinde versehenen Nabe 2 versehen ist. Das Gießmetall 7 wird in die i'orm bis zu einer teilweise über den Seiten des Zahnrades 4 stehenden Höhe gegossen, wie es dargestellt ist. Das Metall verbindet sich mit der Nabe mittels des mit Gewinde versehenen Teils auf der Nabe innerhalb der form· Nachdem das Metall erstarrt ist, wied das Gußstück aus der Form entfernt, und das Zahnrad 4 sowie der Dorn 5 werden vom Gußteil befreit, wonach die obere Oberfläche des Gußstücks bearbeitet wird, um ein Werkzeug herzustellen, welches eine innere Gestalt oder Struktur der Zähne aufweist, welche der der Zähne 3 in Fig· 1 ähnlich ist. Bs sei hier bemerkt, daß in dieser Ausführung die Nabe 2 hohl ist und daß ihre Bohrung von einem Teil 5a des Spanndoms ausgefüllt wird, während des Gießvorganges. Nachdem der Dorn entfernt ist, kann die Bohrung zum Beschicken des Werkstücks während des Bntgratungsvorganges mit Blektrolytflüssigkeit verwendet werden·

Wenn das Werkzeug nun in nächste Nähe oberhalb der Oberfläche einte Zahnrades, weichte tntgratet werden soll, gebracht ltt, um to eintη Arbeitsspalt «wischen diesen Teilen su schafftn,

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wenn die Zähne auf dem Werkzeug den zu entgratenden Flächen auf dem Zahnrad gegenüber liegen- und wenn ein Elektrolyt durch die öffnung zwischen dem Werkzeug und den Zahnrad nindurchgeleitet wird, während eine Gleichspannung zwischen das Zahnrad und das Werkzeug gelegt wird, so daß das Zahnrad eine Anode und das Werkzeug eine Kathode bildet, dann werden die Grate duroh elektrochemische Bearbeitungevorgänge ohne wesentliche Entfernung von anderen Metallteilen des Zahnrades entfernt.

Bs ist verständlich, daß bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung Werkstück und Werkzeug während des ganzen elektrochemischen Bntgratungevorgangs in festgelegten Stellungen verbleiben, während sich die kleine. Öffnung bzw. der Abstand zwischen ihnen, der in der Größenordnung einiger Tausendstel Zentimeter liegen kann, vergrößert, wenn die Grate entfernt werden. Üblicherweise können die Grate in wenigen Zehntel Sekunden entfernt werden, obwohl die genaue Zeit natürlich von der Größe der Grate und den genauen Bedingungen abhängt, unter denen die elektrochemische Bearbeitung durchgeführt wird, wie es unter Fachleuten bekannt ist«

Fig. 3 zeigt eine ander· Werkzeugfora 8 nach der Erfindung, die auch wieder für das Entgraten von Zähnen auf Zahnrädern gedacht ist. Dieses Werkzeug ist besonders für Zahnräder vorgesehen, die eine hervorspringend· Habe oder einen Buckel aufweisen, die oder der in den Hohlrau· 9 des Werkzeugs während des Bntgratungsvorgangs einpaßt. Der Rand des Werkzeugs ist mit Zähnen 10,auf die ofen beschrieben· Weise versehen worden, und der Hohlraum im Werkzeug hat eine isolierend· Auskleidung 11, z.B. Epoxyharz, um die elektrochemisch· Erosion der labe des Zahnrades

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während des ^ntgratens zu verhindern.

Fig. 4 zeigt eine weitere *'orm für ein Werkzeug, welches wiederum zum Entgraten eines mit einer Nabe versehenen Zahnrades pedacht ist« Das Werkzeug besteht grundsätzlich aus einem Me t.all teil 1", 3er aus "eyeing bestehen kann und einen Hohlraum 1ί zur ^ÄuΓηahme der Nabe des Zahnrades hat_t und schließlich mit Bbenen oder nbflachungen 14 versehen ist, mit Hilfe derer er in einer Maschine zur elektrischen Bearbeitung festgelegt werden -atm. Der H-ind des «erkzeugs weist wellige Voraprünge 15 auf, die in ihrer Anzahl den Zähnen auf dem Zahnrad, welches bearbeitet werden soll, entsprechen. Der Hohlraum ist mit einem isolierenden Überzug aus Epoxyharz bedeckt. Das Werkzeug wird durch einen umgekehrten Bearbeitungsvorgang hergestellt, d.he der zylinderische Teil 12 mit einem ebenen Rand wird bei einem elektrochemischen Bearbeitungskreis in nächste Nähe zu einem. Zahnrad von der zu bearbeitenden Art gebracht, um so einen Arbeitsspalt bzw. eine Öffnung zwischen ihnen zu definieren, und zwar so, da^R das Werkzeug 12 die Anode und das Zahnrad die Kathode darstellte Ss findet dann die elektrochemische Bearbeitung des Werkzeugs statt, so daß die Zähne die Formierung einer Reihe von Vorsprüngen 15 bewirken, wie es in der *ig· 4 dargestellt ist«, Wenn das Werkzeug nun als Kathode in einen elektrochemischen Kreis gebracht wird, wobei ein Zahnrad, welches entgratet werden soll, die Anode bildet, und wenn die Vorsprünge gegenüber den zu entgratenden Flächen angeordnet werden, dann können die Entgratungsvorgänge durchgeführt werden·

Fig., 5 zeigt die ^usführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens des Entgratens gemäß der Erfindung*

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Mn zu entgratendes Zahnrad 18 ist auf einer Basiefläche mit der zu entgratenden Oberfläche nach oben festgelegt und in seiner stellung mittels eines Bolzens 20 festgesetzt, der sich durch die Mitte des Zahnrades hindurch erstreckt«, Uaa Jüntgratungswerkzeug 21 ist oberhalb des Zahnrades durch hier nicht dargestellte Mittel befestigt, und zwar so, daß ein schmaler Arbeitsspalt 22 zwischen dem Werkzeug und dem Zahnrad bestehen bleibt, durch den der Elektrolyt fließen kann« Das Zahnrad und das Werkzeug sind relativ zueinander ausgerichtet, so daß die Vorsprünge auf dem Werkzeug den Flächen des Zahnrades gegenüberliegen, weiche entgratet werden sollen. Dieses kann durchgeführt werden, indem geeignete Anzeigemittel für einen oder beide l'eile, nämlich für das Zahnrad und das Werkzeug, vorgesehen werden· Es kann also ein Zapfen oder eine Schraube genommen werden, die von der Basis getragen wird und sich in den Raum zwischen zwei spezielle Zähne auf dem Zahnrad hinein erstreckt. Die Anordnung wird von einer Einfassung bzw. einem Gehäuse 23 aufgenommen, welches genau um das Loch herum faßt und mittels eines ^-ingea 24 gegen die Basis 19 abgedichtet ist. Der Elektrolyt wird durch die Leitung 25» durch die Bohrung 26 im Werkzeug 21 in den Innenraum, durch den Arbeitsspalt 22 zwi»chen Werkzeug und Zahnrad und durch Leitung 27 aus dem Gehäuse geführt, wobei die Leitung 27 mit der Einfassung 23 verbunden ist.*uf diese Weise ist der Elektrolyt innerhalb dee Gefäßtee bzwl innerhalb der Einfassung eingeschlossen, und es tritt kein Verschütten des Elektrolyts auf, noch kann Dampf oder versprühter Elektrolyt während de· Bearbeitungsvorgangs entweichen· Bs ist selbstverständlich,

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daß das Zahnrad 18 und das Werkzeug 21 so in einen elektrischen Schaltkreis eingesbaaltetsind, daß das Zahnrad während des elektrochemischen Bearbeitungsvorgangs die Anode und das Werkzeug die Kathode bildet» Bin Druckventil 28 kann in der ^Auslaßleitung 27 zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Drucks innerhalb des Gefäßes eingebaut werden. Nach dem Entgratungsvorgang wird die Zufuhr des Elektrolyts durch Schließen des Ventils 29 in der Leitung 25 abgestellt, und der Elektrolyt wird aus dem Gehäuse ausgelassen. Zur Erleichterung der ^lektrolytabfuhr kann nun komprimierte Luft in die Einfassung bzw. in daa Gehäuse durch den A_naohluß 30 eingelassen werden, um irgendwelche verbleibendenBlektrolytreste herauszublasen und um wenigstens teilweise das Zahnrad au trockaen·

Während die Erfindung speziell für das Entgraten von Zahnrädern befdarJsben wurde, ist es natürlich möglich, daß das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung ebenso gut bei anderen maschinell bearbeiteten Teilen angewendet werden kann und daß Werkzeuge, die gemag der Erfindung hergestellt sind, leicht sum Entgraten anderer derartiger Teile gefertigt werden können.

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Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entgraten von Metallwerkstücken durch elektrochemische Bearbeitung, bei dem ein Werkzeug in nächster Nähe zu dem zu entgratenden Teil des Werkstücke angeordnet

wird und bei dem das Werkzeug und das Werkstück in einem elektrischen Schaltkreis liegen, wobei das Werkstück eine Anoede und das Werkzeug eine Kathode bildet, so daß Strom vom Werkzeug zum Werkstück durch einen ^lektrolyten fließen kann, der steh zwischen ihnen befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Entgraten verwendete Werkzeug so geformt wird, daß es mindestens teilweise mit dem Werkstück oder einem Teil des Werkstücks übereinstimmt, welches entgratet werden soll.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug, welches zum Sntgraten von Werkstücken verwendet wird, hergestellt wird, indem ein Werkstück, welches bereits entgratet wurde, als Muster zur Herstellung des Werkstücks verwendet wird·

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß Metall oder eine Legierung mit einem beträchtlich niedrigerem Schmelzpunkt als das entgratete Werkstück um einen Teil des das Muster bildende Werkstück herumgegossen wird, um so ein ferkzeug herzustellen, welches eine Gestalt aufweist, die mit einem Teil des zu enteret enden Werkstücks übereinstimmt und zur Durchführung der nachfolgenden Bntgratungsvorgänge verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das entgratende Werkzeug durch einen umgekehrten ^earbeitungs-

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prozess hergestellt wird, und zwar indem ein Teilstück, welches zur Herstellung dew Werkzeugs verwendet wird, und das entgratete Werkstück in einen Schaltkreis zur elektrochemiechen Bearbeitung gebracht werden, wobei das Werkstück eine Kathode und das -. .Werkzeugteil eine Anode bildet, so daß während eines naehfolgenden elektrochemischen Bearbeitungsvorgangs Material vom Werkzeugteil entfernt und veranlaßt wird, eine Gestalt anzunehmen, die mindestens teilweise mit dem Werkstück übereinstimmt und indem darauf depr auf diese Art hergestellte Werkzeug zur durchführung der Bntgratungsvorgänge benutzt wird*

5· Vorrichtung zum Entfernen von braten an einem Werkstück mittels elektrochemischer Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß das zu entgratende Werkstück mit der zu entgratenden Oberfläche in geringer Entfernung von einem entgratenden Werkzeug liegt, um so einen Arbeiteschlitz für die · elektrochemische Bearbeitung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück freizulassen, und daß das Werkzeug und das Werkstück in einem abgeschlossenen Raum oder Gehäuse liegen, durch das der.Elektrolyt"so- geleitet werden kann, daß er durch den Spalt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück fließt, wodurch das Versehütten des Elektrolyts oder das Versprühen verunreinigender Dämpfe vermieden bzwi vermindert wird«

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Entgratungsvorgahgee der Elektrolytfluß abschaltbar ist und daß komprimierte Luft oder ein anderes Gas in das Gehäuse einlaßbar ist, um so das Abgleiten des Elektrolyts auf dem Gehäuse zu unterstützen und mindestens teilweise das Werkstück zu trocken, bevor es aus dem Gehäuse entfernt

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7. Vorrichtung nach ^Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeigemittel auf dem Werkzeug und Werkstück oder nur auf einem der beiden Teile, vorgesehen sind, damit das Werkstück £enau in Bezug auf das Werkzeug für den Bntgratungsvorgang ausgerichtet werden kann.

8. Werkzeug nach den -Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung irgendwelcher wesentlicher Brosionserscheinun^en oder zur Verhinderung der Entfernung von anderem Werkstückmaterial als die Grate iuhtxck mindestens ein Teil des Werkzeugs mit einer isolierenden Lage versehen ist o^er aus isolierendem Material hergestellt ist, um die
elektrochemische Bearbeitungswirkung auf den Bereich oder die Bereiche einzuschränken, in denen die Grate auftreten·

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material Epoxyharz ist.

10. Werkzeug nach den ^Ansprüchen 8 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus einer Legierung mit
einem niedrigen Schmelzpunkt, z.B. einer Wismuthlegierung, hergestellt ist.

11. Werkzeug nach den Ansprüchen 8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer mit gewinde versehenen Nabe ausgeführt ist, mittels derer es in einer Maschine zur Durchführung dee Entgratungsvorgangea festgelegt werden kann·

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fabe mit einer Bohrung verwehen ist, welche der Zufuhr des Elektrolyts zum Werkzeug während des Entgratene dient.

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13. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8-12 inabesondere zum Entgraten von Zahnradzähnen, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem geriffelten oder verzahnten" Teil versehen ist, dessen Form und Anordnung der Zähne mit der des zu entgratenden Zahnrades Übereinstimmt·

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