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Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung von Metall
und Metallteilen Die Erfindung bezieht sich auf-eine elektrochmische Bearbeitung
und insbesondere auf die Anwendung einer elektrochemischen Bearbeitung für das Entgraten
von Metall oder metallischen Werkstückent die in Mengen in einer technischen Massenproduktion:
erzeugt werden.
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Wenn mechanische Beqrbeitungsvorgänge an solchen Werkstückent z,B.
das Bohren von Löchern oder das Schneiden von Getriebezähneng durchgeführt werdeng
besitzt der Metallbereich an den Kanten der bearbeiteten Zone häufig Grate, und
diese Grate müssen durch einen anschließenden Vorgang entfernt werden, Bis heute
sind die Grate im allgemeinen durch einen Handvorgang entfernt worden# z*Bo durch
'#legfallg was zeitaufwendig und kostspielig ist.
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Die Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entgratung
metallischer Werkstücke mittels einer elektrochemischen Bearbeitung vorg d,h, die
Anordnung eines Werkzeuges in unkittelbarer Nähe des zu entgratenden Teils des metallischen
Werkstückes und das Schalten des Werkzeuges und des W.erkstückee in einen elektrischen
Kreisq wobei das Werkstück eine Anode und das Werkzeug eine Kathode bildetp so daß
Strom vom Werkzeug zum Werkstück durch einen Elektrolyten fließen-kann, der zwischen
ihnen vorhanden is to
Bei der Durchführung einessolchen Verdahrens
werden das Werkzeug und daß zu entgratende Werketück während des Entgratungsvorganges
in festen Stellungen gehaltenp d,h, mit anderen Wortenp daß kein Vorrücken des Werkzeuges
gegen das Werk3tück oder umgekehrt vorliegtv wie es allgemein der Fall istg wenn
elektrochemische Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden.
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Zur Zeit wird mit vorhandenen Maschinen der elektrochemische Entgratungsvorgang
an einer Serie gleicher in Massen produzierter Teile an jedem Teil in der gleichen
festgelegten Zeit durchgeführt. Diese festgelegte Zeit wird berechnet aufgrund einer
gegebenen zugeführten Spannung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück und einer
spezifischen Zusammensetzung# Strömungsgröße und Temperatur des Elektrolyten, um
eine gegebene Metallmenge zu entferneng die in der Praxis genügtp um die Grate abzutragen,
jedoch nicht das Werkstück in dem Bereich, wo die Grate ;g liegen könneng
in unerwünschter Weise erodierto In der Praxis jedoch ändert sich bei einem solchen
Verfahren die Menge des Metalls, die während der festgelegten Zeit tatsächlich entfernt
wird mit den Änderungen der Speisespannung und mit der Leitfähigkeit des Bletrolyten,
die veranlaßt wirdv durch Änderungen seiner Zusammensetzung und seiner Temperatur.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daring ein Verfahren zum Entgraten
von in Massen hergestellten Metallteilen oder metallischen Teilenp welches im wesentlichen
unabhängig von Änderungen in der Speisespannung oder von der Zusammensetzung oder
von der Temperatur dea Blektrolyten ist, Gemäß der Erfindung wird der Entgratungsvorgang
durch Messen der Blektrizitätemenge gesteuert# die zwischen dem zu
entgratenden
Teil und dem entgratenden Werkzeug fließt. jomit, da es eine-gegebene Anzahl Coulomb
erfordertg um eine gegebene Metallmenge zu äntferneng.wirdg wenn das Verfahren fortgesetzt
wird bis diese Strommenge geflossen istv.die gewünschte Metallmenge entfernt. Das
Verfahren ist dadurch im *esentlichen unabhängig von der Speisespannung und Elektrolytänderungeng
da es sich selbst regeltg denn# wenn der Strom abfällt infolge Änderungen der Speiseapannung
oder des It#lektrolyteng wird die Zeit ansteigen, bis die gewünschte Anzahl Coulomb
verbraucht ißty während umgekehrt, wenn der Strom a-nsteigtp die Zeit zum Verbrauch
der gewünschten Anzahl Coulomb abfallen wird.
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Von einem anderen Gesichtspunkt her sieht daher die .Erfindung ein
Verfahren zum Entgraten von Metall ode r metallischen Werkstücken durch elektrochemische
Verarbeitung vorg wobei das Verfahren fortgesetzt wirdg bis eine festgelegte Anzahl
Coulomb verbraucht worden ist.
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Das Verfahren nach der Fxfindung kann durchgeführt werdeng indem ein
Coulombmeter in Serie mit dem 2tromweg zwischen dem entgratenden Werkzeug und dem
zu entgratenden Werkstück geschaltet wird. Dieses Coulombmeter kann eine elektromechaniache
Vorrichtung enthalteng z,B, ein Ampere-Sekundenmeter oder eine elektrische Schaltung
zum Messen der Blektrizitätemenge, In jedem Fall wird das Coulombmeter vorgeseheng
um den Strom abzuschalteng wenn eine gewünschte Anzahl Co.ulomb verbraucht worden
ist, Die> Erfindung wird nun im einzelnen anhand eines Ausführungsbeispieles der
Zeichnung erläutertg und zwar zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltschema
einer Vorrichtungsaueführung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
-Figo 2 ein ichaltschema einer weiteren Ausführung der Vorrichtung.
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, Nach Fig, 1 wird ein Wechselstrom über einen Transformator
1
und einen Gleichrichter 2 zugeführt, um einen unge-glätteten Gleichatrom
zu erreicheng der zwischen einem entgratenden Werkzeug 3
und einem zu entgratenden
Werkstück 4 fließto Das Werkstück und das Werkzeug werden in festen Stellungen mit
dem gewünschten Arbeiteapalt-zwischen ihnen gehalten, Das Werkstück bildet eine
Ano.,de und das Werkzeug eine Kathodeund ein £Elektrolyt strömt durch den Spalt
zwischen dem Werkzeug und dem Werkstückt Ein Coulombmeter 59 bestehend aus
einem Ampere-Sekundenmotorg welches aus einer bekannten Wirbelstromacheibe sein
kanng wird in Serie mit dem Stromweg geschaltet und enthält Schalterg die durch
das Coulombmeter betätigt werdeng um den Strom abzuschaltengwenn -die gewünschte
Coulombmenge durch den Entgratungsvorgang verbraucht worden ist, Entsprechend Fig,
2 wird ein Viechseletrom über die durch eine Soleoidspule- 20 gesteuerten Kontakte
10 und den Transformator 11 einer Brückengleichrichterachaltung 12
zugeführt. Diese erzeugt einen ungeglättäten Gleichstrom# der zwischen dem Werkstüok
13 und dem entgratenden Werkzeug'14 fließt# die in festen Stellungen mit
einem gewünschten Arbeiteapalt zwischen ihnen gehalten werden* Der -k;lektrolyt
wird veranlaßt# durch den Spalt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück zu fließen*
Das Coulombmeter 15 enthält Transistoren TR19TR2 und TR39 die paralleI.zu
einer Gleichspannungequelle geschaltet sind. Der Eingang zum Coulombmeter ist über
einen Nebenschluß angeschlossen# bestehend aus einem Widerstand 169 der in
Serie mit dem Otromweg zum Werkstück 13 liegt» Das Coulombmäter enthält ebenfalls
einen Kondensator 019 der an den Eingang des Transistors TR1 gelegt ist
und
der aus dem Nebenschluß 16 über einen veränderlichen Widerstand Rl aufladbar
ist. Dieser Widerstand und gewünschtenfalle auch Cl können-im Wert verändert
werdeng um den Arbeitsbereich des Coulombmeters zu verändern* Zusätzlich enthält
da@ Boulombmeter Relais R1A9 RILB und RIC und deren zugehörigen Kontakte sowie einen
Widerstand R29 einen Kondensator C2 und einen Startknopf 17.
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Die Arbeitsweise der Schaltung zur Durchführung eines Entgratungavorganges
ist folgende. Der Druckknopf 17 wird niedergedrückt unddas Relais
A wird momentan betätigt durch den ladestromp der zum Kondensator
02 fließt, Sobald das Relais RU anspringt# schließen sich die Kontakte RIJL-1 und
RLL-2. Die Kontakte RLL-1 vervollständigen die Schaltung# um dan Ralain R1B über
den normal geschlossenen Kontakt RLC-2 zu erregen und der Kontakt RL&-2 schließt
den Kondensator Cl kurzt- um zu gewährleinteng daß er nioh zu Beginn
des Arbeitszyklua entlädt* Wenn der Köntensator 02 aufgeladen ist, ist das
Relais RM nicht mehr erregt und öffnet die Kontakte R1A-1 und RLA-2.
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Der Kontakt RIJ3-1 ist nun geschlosseng um das Relais RIB angeschaltet
zu haltent während der Kontakt RIB-2 die Schaltung zur Solenäidspule 20 vervollständigt
über den normal geschlossenen Kontakt RIC-1. Die Erregung der Spule 20 schließt
die Kontakte 10p
um dän elektrochemischen Bearbeitungskreie zu erregen und
den Entgratungsvorgang einzuleiten* Der über den Nebenschluß 16* fließende Strom
erzeugt eine Spannung# die den Kondensator 01
über den Widerstand Rl auflädt,
Die Transistoren TR1 und TR2 sind anfänglich beide halbleitend. Sobald die Iadung
auf dem Kondensator 01 ansteigt, schaltet -die Spannung über den Kondennator
01
den Transistor TR1 anmit der Wirkungt daß der Transitor
TR1 abgeschaltet wirdg bia ein Punkt erreicht ist# wo sich der Transistor TR3 anschaltet
und dadurch die Schaltung über das Relais RIC vervollständigte Nach Erregung dieses
letzteren Relais öffnet sich deren normal geschlossener Kontakt RLO-19 um die Spule
20 abzuschalten und so die Kontakte 10 zu öffnen# womit der Entgratungsvorgang
beendet wird* Der Kontakt RLO-2 öffnet sich obenfalleg um das Relais RLB abzuschalten#
dessen Kontakte sich öffnen, Die Schaltung kehrt nun in den Anfangszuatand zurückg
in welchem die Relais BU und RLB nicht mehr erregt sind, Um
einen neuen Ihtgratungavorgang
zu beginnenp int der Startknopf 17
erneut niedersudrüokon, Obgleich eine eiaphaeige
Gleiohntromquelle und ein Gleiohrichtersynten gezeigt worden eindy kann einedreiphanige
Spannungequelle verwendet werden, Anstatt der Verwendung den Relais RIC und
der Spule 20910 kann der.Gleichrichterkreie eilikongeateuerte Gleichrichter enthalten,
in welchem Fally sobald der Kondensator in der Coulomboteuerung auf den gewählten
Pegel aufgeladen ist# ein Signal der Siteuerelektrode der eilikongesteuerten Gleichrichter
zugeführt wird# um sie abzuschalten und dadurch den Stromfluß zwischen dem Werkzeug
und dem Werkstück und damit den Entgratungevorgang zu beenden.
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Gewünschtenfalle kann anstelle des StaAchaltefs 17
ein4 Entgratungavorgang
durch ein Relais gesteuert werden# welchen nach erfolgreiober Durchführung einen
Tentes arbeitet# um zu gewährleinteng daß kein Zurzechlug zwischen den Werkzeug
und dem
Werkstück vorhanden istp und welches den Betrieb des Coulombmetere
einleitete In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist die Elektrolytzufuhr
und die Kreisströmung nicht dargestellt-und im einzelnen beschrieben worden# da
dies in bekannter Art durchgeführt werden kann.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch einen elektromachanischen
oder anderen Zeitmesser enthalten# der eingestellt wird# um einen Zeitzyklus festzulegen,
der länger ist als die Zeitg, die- normal für einen Entgratungsvorgang benötigt
wird# der durch das Coulombaeter bestimmt wird, Die Bearbeitungemenge der Vorrichtung
beim erfolgreichen Entgraten einer Reihe gleicher Komponenten in einen Massenproduktionsvorgang
ist somit konstant gemachte Dies unterstützt das Einstellen der Geschiiindigkeiten
von Pörderern ododgleg durch die die Komponenten der Batgratungevorrichtung zugeführt
worden* Das Coul-ombmeter arbeitet somit zum Schalten den Gleichstromee zwischen
den Werkstück und den Werkzeug im Zeitzyklus den elektromechanischen
Zeitmos-nern und führtlautomatisch eine Koapensation bei Änderungen in der Welektrolyttempöratur
und-'Leitfähgikeit und Änderungen der Hauptapannung aus.
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Vorteilhaft sind Mittel zum Anzeigen vorgesehen# wenn das Couloabmater
die Beendigung den Entgratungsvorganges am Ende einen Zeitzyklus den Zeitmeaaern
nicht veranlaßt hat*