DE1565331A1

DE1565331A1 - Verfahren zum elektrolytlschen Bohren

Info

Publication number: DE1565331A1
Application number: DE19651565331
Authority: DE
Inventors: Glew Derek Aubrey; Wilson John Francis; John Goddard
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1964-09-04
Filing date: 1965-09-03
Publication date: 1970-06-25
Also published as: GB1130561A; DE1565331B2; DE1565331C3

Description

Unterlagen für die Offenlegungsschrift ' *_A_^

; Patentanwälte ■■"·'■ Dr. Ing. H. Nsgendank

Dip1. Ing. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmitz

■ · ' 2 Hamburg 36 .

. 15 O5 331 O _v Neuer Wall 41

Bristol Siddeley...

9. Juni 1969

Verfahren zum elektrolytischen Bohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Bohren, bei dem ein rohrförralges Werkzeug aus elektrisch

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leitendem Material, das bis auf das Bearbeitungsends mit einem äußeren überzug aus Isolierstoff versehen ist, in ein Werkstück vorgeschoben wird, während ein Elektrolyt dureh das Werkzeug und durch das zu bohrende Loch gedrückt wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt (französische Patentschrift I.273.632). Für größere BohrgeschwindigkeitGn muß der Fluß des Elektrolyts am Bearbeitungsende des Werkzeugs vergrößert werden, wobei Jedoch die Schwierigkeit auftritt, daß ein turbulenter Fluß des Elektrolyts am Bear-beitungsönde Schwingungen des Werkzeuges verursaoht. Bis zu einer bestimmten Bohrgesohwindigkeit wird durch einen guten isolierstoffübeszug mitjeiner

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Wandstärke von wenigstens 0,1 nun ein Kurzschluß zwisehen der schwingenden Werkzeugspitze und der Lochwand verhindert. Man stellt jedoch fest, daß der Durchmesser des Loches ungleich ist und die Lochwand eine ausgeprägte Welligkeit hat. Dabei dürfte es sich um eine Folge von Änderungen der Schwingungsamplitude handeln. Bei höherer Bohrgesohwlndigkeit verringert sich der Loohdurchraesser, so daß es höherer Einlaufdrücke des Elektrolyts bedarf, um einen ausreichenden Fluß durch das kleinere Loch aufrechtzuerhalten. Dies

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hat aber eine verstärkte Schwingung des Werkzeuges zur Folge. Schließlich kann das Bearbeitungsende des schwingenden Werkzeuges einen Kurzschluß verursachen, der infolge der hohen Elektrolytgeschwindigkeit und der Wirkung des elektrischen Stroms der Isolierstoffüberzug zersplittert oder abblättert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Werkzeug so- auszubilden, daß Schwingungen des Bearbeitungsendes, die Kurzschlüssen führen, vermieden sind. Dies ist insbesondere beim Bohren von längeren Löchern und verhältnismäßig geringen Durchmessern wesentlich.

Die Aufgabe 1st bei dem Verfahren der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß daduroh gelöst, daß die Spitze

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Werkzeuges gegen die Seitenwand des Loches gedrückt, wird und mit einer nahe dem Bearbeitungsende angeordneten, gegen das Werkzeug isolierten abnutzungsfesten BrUhrungsstim an der Bohrlochwand anliegt,und daß die seitliche Abtragung des Bearbeitungsendes seinen durch die Berührungsstirn festgelegten Abstand von der Bohrlochwand gleich ist.

Die seitliche Kraft, mit der die Spitze des Werkzeuges gegen die Bohrlochwand gedruckt wird, verhindert das Schwingen des Werkzeuges. Je größer die seitilohe Kraft ist, desto größer kann der Elektrolytfluß und folglich die Bohrgeschwindigkeit des Werkzeuges sein. Die seitliche Kraft ist aber in der Praxis von der Abnutzung der Berührungsstirn abhängig· mit der das Werkzeug an der Bohrlochwand anliegt. Der Lochdurchmesser sowie die Oberflächenbeschaffenheit der Lochwand« ist bei dem erfindungs· gemäßen Verfahren besonders gleichmäßig.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UntersnäprUohen gekennzeichnet.

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Nachstehend ist anhand der Zeichnung die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt In vergrößertem Maßstab durch das Bearbeitungsende eines in einem zu bohrenden Loch angeordneten Werkzeuges«

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 In Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht der Gesamtlänge eines Werkzeuges gemäß einem zweiten Beispiel,

Fig. 4 einen Längsschnitt In vergrößertem Maßstab

durch eine Werte zeugspitze gemäß einem dritten Beispiel,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Beispiel.

Im Beispiel gemäß Flg. 1 und 2 ist ein Teil des Werkstückes 10 an der Spitze In der Arbeltsstellung in einem Loch in einem Werkstück 12 gezeigt. Während des Bohrens wird das Werkzeug hinsichtlich des Werkstücks ständig gedreht. Das Werkzeug umfaßt ein langes, schlankes Metallrohr 13, an dem in der Nähe seines Bearbeitungsendes eine Buchse 14 aus Plastik, wie Nylon, FVC oder Polytetrafluoräthylen,

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das verhältnismäßig hart ist und bei dor Arbeitstoraporatur (etwa 40⁰C ) eine gute Gleitoberfläche bietet/ befestigt ist. Die Buchse 14 kann mittels Epoxy-Harz oder anderer Klebstoffe am Rohr befestigt sein und ist von der Rohrspitze etwas zurückgesetzt, wobei der hervorstehende Teil 15 des Rohrs glockenförmig ausgebildet ist, um die Turbulenz im Pluß des Elektrolyts zu verringern, und als Kathode arbeitet» Durch das Zurücksetzen der Buchse 14 wird ein seitlicher Bearbeitungseffekt verursacht der · den Lochdurchmesser erhöht, so daß die Werkzeugspitze mehr Arbeitsspielraum hat.

Der Elektrolyt wird praktisch durch das Rohr Ij5 bei einem Druck von über 3,5 ^₂ eingespeist und kommt durch das

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gebohrte Loch 11 wieder heraus. Die Flußrichtung kann ebensogut umgekehrt sein. Ein geeigneter Elektrolyt besteht aus einer wässrigen Lösung von zwei Gewichts-^ Natriumchlorid und achtzehn Gewiohts-# Natriumnitrat.

Die Außenoberfläche des Rohres 15 oberhalb der Buchse 14 ist mit einem Überzug l6 aus Isolierstoff versehen. ■ Dieser kann 7. B. ein PVC-Lack oder eine Lage klebendes Plastikband sein, vorzugsweise aber eine Lage Keramik,

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die durch Flammensprühen odor Plasniabogen-Sprühen aufgetragen und daraufhin mit einem Mantel aus Epo:cy- oder einem anderen Laok abgedichtet wird.

Eine Seite der Buchse 14 an der Spitze des Werkzeuges wird mittels einer Feder 17, die zwei in der Buchse lA in einer Umfangsnut 19 sitzenden Arrne 13 und zwei federnde Vorsprünge 20 in Form von Armen, die die gegenüberliegende Seite des Loches berühren, aufweist, einseitig gegen die Seitenwand des Loches gedrückt. Die Feder kann aus einem Metall mit passiver Oberfläche bestehen, das von elektrolytischen Vorgängen nicht angegriffen wird. Die Buchse wird vorteilhaft auch mit mehreren Längsnuten ausgestattet, die beim Entfernen des Elektrolyts behilflich sind.

Die Maße sind beispielsweise:

Stärke der Rohrwand 13 0,254 nun

Stärke der Buchsenwand 14 0, J58l mra

Stärke des Isolierstoffüberzuges 1,27 mm

äußerer Rohrwanddurchmesser ' 2,0 mm

äußerer Buchsenwanddurchmesser 2.82 irun

Durchmesser des Loches 11 3*05 J-i

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Dos Bohren beginnt durch Einführen der Workzeugspitae In ein Loch in einem FUhrungsblock 22 aus Isolierstoff, der an der Oberseite des Werkstücks festgemacht ist,Das Werkzeug wird durch eine bekannte Ausrüstung relativ zum Werkstück vorgeschoben und gedreht, wobei die Einspeisung von Elektrolyt und elektrischem Strom gleichzeitig aufrechterhalten werden. Die Drehung verliilft dem Arbeitsvorgang zu größerer Genauigkeit.

In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel 1st das Werkzeug 10 im Ganzen Ähnlich dem des ersten Beispiels. Die Feder 17 let aber weggelassen; stattdessen weist das Werkzeug eine bei IQa. mit strichpunktierten Linien angedeutete Krümmung auf, so daß das Werkzeug geradegestreokt und,vorgespannt wird, wenn es In das Loch eingebracht wird. So wird eine seitliche Kraft zwischen der Buchse 14 an der Werkzeugspitze und der Seitenwand des Loches erzeugt. Die Krümmung geht zu der Seite der Buohse 14 hin, die als BerUhrungeitlrn dient.

Das Rohr 13 1st vorzugsweise ein gezogenes Rohr aus rostfreiem Stahl, das von Hand in die gewünschte Form gebogen werden kann. Das Ausmaß der Krümmung ist so, daß das Rohr mit den o.a. Abmessungen eine seitliche Kraft von 80 bis 120 g erzeugt, wenn das Rohr geradegestreckt wird.

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Beim dritten Beispiel, das in Fig., 4 gezeigt lot, wird der Druck des Elektrolyt zur Erzeugung einer seitlichen Kraft zwischen der Buchse 14 und der Lochwand il verwendete Für diesen Zweck ist durch das Rohr I3 und die Büchse 14 an einer Seite der Werkzeugspitze eine Öffnung 23 vorgesehen« Ein Teil des unter hohem Druck durch das Rohr eingespeisten Elektrolyts tritt seitlich durch die Öffnung 23 aus* und folglich wird eine Schubkraft in der entgegengesetzten Richtung erzeugt, die die Budhse an die Lochwand drückt.

Fig. 4 zeigt außerdem eine andere Ausführung dez* BUöhse Ϊ4. Diese Ist mit einer oberen, am Anfang verlaufenden Nut versehen, die einen Ring 24 aus Metall oder einem Karbid enthält, z.B. Wolframkarbid, und .mit einer unteren tfcnfangsnut 25, die mit Längsnuten 26 Verbindung hat, unj Elektrolyt von dei* BerÜhrungsstirn der Buchse wegztiträhsportieren.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführung, in der die Abnutzung durch die relative Drehung zwischen Werkzeug und Werkstück vermindert ist. In diesem Beispiel ist eine innere Buchse 14a an dem Rohr 13 befestigt, und eine

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äußere Buohse 14b kann sich relativ zur inneren Buchse drehen, wobei sie axial durch Plansohe oder dergleichen (nicht gezeigt) festgehalten ist. Dadurch-kann die äußere Buchse um dieJLochwand rollen.

Beide Buchsen können aus Material mit guten Glelteigen-

r schäften bestehen, z.B. Polytetrafluqäthylen. Die Innere Buohse kann aber auch aus Poly.tetrafluoräthylen und die äußere aus gesintertem Wolframkarbid bestehen.

Zum Bohren runder Löcher wird es vorgezogen, das Werkzeug relativ zum Werkstück zu drehen. Alternativ kann aber auch ohne Drehung gearbeitet werden, und es ist daher möglich, Werkzeuge mit einem Bearbßitungsende von nichtkreisförmigem Querschnitt zum Bohren nicht-kreisförmiger Löcher zu verwenden.

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Claims

AO

Patentansprüche 1. Verfahren zum elektrolytischen Bohren, bei dom ein

^/ rohrförmiges Werkzeug aus elektrisch leitendem Material, das bis auf das Bearbeitungsende mit einem üußeren überzug aus Isolierstoff versehen ist, in ein Werkstück vorgeschoben wird, während ein Elektrolyt durch das Werkzeug und durch c-is 2U bohrende Loch gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß.die Spitze des V/erkzeuges (lO) gegen die Seitenwand des Loches (ll) gedrückt wird und mit einer nahe dem Bearboitungsonde angeordneten, gegen das Werkzeug isolierten abnutzungsfesten Berührungsstirn an der Bohrlochwand anliegt, und daß die seitliche Abtragung dos Bearbeitungsendes seinem durch die Berührungstir-n festgelegten Abstand von der Bohrlochwand gleich ist.
2. Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (lO) nahe seinem

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&_Uf $£$ ^er Eeriihrüngssfcirn gegeniife öineii gegen das tjerlczeüs isolierten fedfcriiden Vor'op'rung ^2öj besitzt;

J, Werkzeug häeii Äinköprüeh 2, öadüieii gckehngeier^ieti daß die BöHiiirungGötiih lind dör födernde Yorsprun^ (£0) öti einör· Buohsö (ik) öüs oirifem Pinöi.lkmater"ial> claa gute ÖleiteigenseHüfteri het, angeordnet; feinß.

4; Werkzfeüß zum JDUrdHführen dfcö" Verfeh^oria natjh ÄnsprucH 1,

hhcti däi3 däfe Werksöüg (IC) eine Vorwelsfci die die Spitzö doö i/erijücüges fefegen Ö16 H

•j. Vierkaeüg haöh Aheprüch 4, äädüreh gckeiiiiseichnelii dcS hnhe öetii BfeärTbeitungsehdß eirits ßuch&e (l4a) aüe Pi ihäfceriai arigöö^änöt i^t und feine freifeerö Buchse ( diese drehbar*

$. Wörkaeüg zvxa Euf'ciii'^ireii des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gelEerlnzfeieÜnet-, Saß das Vierltzeug (ίο) nahe äei-

neni BearbeifeuhsSfefiöe auf öer der BerÜhrünssstirri je^-eii-Überli©sSBhde.n Seite iaihc Öfitiüng (£3) zuni &öifeiiehen Aus Von E16ki;röiyb aus den Röhi* (i3) aufweist.

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