DE1690554A1

DE1690554A1 - Werkzeugmaschine zur Durchfuehrung von elektrochemischen Bearbeitungen

Info

Publication number: DE1690554A1
Application number: DE19681690554
Authority: DE
Inventors: Haggerty William Andrew
Original assignee: Cincinnati Milling Machine Co
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1967-03-29
Filing date: 1968-02-13
Publication date: 1970-01-08
Also published as: CH475067A; FR1560749A; US3547797A

Description

Patentanwalt Karl A. Brose · . ■

Dipl.-Ing. · .

München - Pullach 16 90 5 54

VYienwStr.2 · Tel. München 790S7O

v/Ha/Bä München-Pullach, ί 3. 5feb-. 68

THE OiNGINNATI MILLING MAGHINK CO., eine Firma nach den Gesetzen des Staates Ohio, 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio, 45209, USA

Werkzeugmaschine zur Durchführung von elektrochemischen

Bearbeitungen

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Anzahl von elektrochemische Bearbeitungen durchführenden Werkzeugen, von denen jedes mit einer die hauptsächliche Bearbeitung durchführenden Oberfläche und einer eine endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche versehen ist und die gleichzeitig in ein Werkstück mit einer entsprechenden Anzahl bereits bearbeiteter Bohrungen bewegt werden, bei welchem Werkstück es sich beispielsweise um eine Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine handeln kann, deren Bohrungen mit sehr genauen Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Abmessung, Anordnung und Ausrichtung der Bohrungen hergestellt werden müssen. Ein Elektrolyt strömt zwischen den Werk zeugen und dem Werkstück hindurch, um das elektrisch leitende Medium zur anodischen Entfernung des Werkstückmaterials zu bilden, wobei der frische Elektrolyt zuerst über die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche jedes Werkzeuges und dann über die zuerst zur Wirkung kommende, die häuptsächliche Bearbeitung durchführende Oberfläche geleitet wird. Die axialen und Querschnittsabmessungen der die endgültige Bearbeitung durchführen den Oberfläche jedes Werkzeuges sind sehr genau festgelegt und werden sehr genau eingehalten, um die herzustellenden Bohrungen mit sehr großer Genauigkeit zu bearbeiten.

Bei der Herstellung und Bearbeitung von Pleuelstangen für Brennkraftmaschinen ist es üblich, bei Verwendung von herkömmlichen Bearbeitungswerkzeugen verschiedene aufeinanderfolgende Arbeits-

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gange zur endgültigen Bearbeitung der Kolbenbolzen-und Kurbeiwellenbohrung durchzufahren. Verschiedene Abmessungen sind mit verhältnismässig großer Genauigkeit bei der Bearbeitung dieser Herstellung aufrechtzuerhalten. Es handelt sich hierbei um den Abstand der Kitten der beiden Bohrungen, den Y/inkel der Achse der Bohrungen in Bezug zueinander, die Bohrungsdurchmesser und die ivreiüform (oder negativ ausgedrückt die Abweichung von der Kreisform) der beiden Bohrungen.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Pleuelstangen wird die Kurbelwellenbohrung in dem Körper der Pleuelstange und in dem entsprechenden, an der-Pleuelstange befestigten Deckel bis auf 0,25 mm der endgültigen Abmessung aufgerieben. Dann wird der Deckel an dem Körper der Pleuelstange befestigt und die Bohrung halbfertig gerieben. Die Kolbenbolzen und die Kurbelweilenbohrung werden dann gleichzeitig mit mit einer Toleranz von + 0,05 mm fertig gebohrt. Der Mittenabstand zwischen den Bohrungen wird mit.einer Toleranz von 0,075 mm eingehalten. Die Verschlußkerbe und die Ölbohrungen werden dann entgrated, beispielsweise durch eine elektrochemische Bearbeitung, woraufhin diese Bohrungen einzeln durch Honen mit einer Toleranz von + 0,02 mm fertiggestellt werden. 5¹Ur das vorstehend beschriebene Bearbeitungsverfahren ist die Tendenz chara-kteristisch, daß die bearbeitenden Werkzeuge durch die mechanischen Kräfte, die durch die nicht gleichmässige Berührung mit der boeits vorgeformten öffnung in dem Werkstück abgelenkt werden, insbesondere dann, wenn die nur roh bearbeitete Bohrung nicht richtig ausgerichtet ist. Wenn die roh bearbeiteten Bohrungen genau ausgerichtet werden könnten, könnte die Anzahl der zur Bearbeitung notwendigen Schritte herabgesetzt werden, wodurch wiederum eine höhere Toleranz in -^ezug auf den'Bohrungsdurchmesser, die Kreisform., den Mittenabstand und die Parallelität der Achsen bedingt wäre, =

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wodurch wiederum Teile größerer Qualität erzeugt würden. Auch können die x'orstehend "beschriebenen Toleranzen herabgesetzt werden, wenn das Werkzeug derart konstruiert \vürde, daß es unempfindlich gegen die ursprüngliche Ausrichtung der roh bearbeiteten Bohrungen ist.

Die Vorrichtung zur Durchführung von elektrochemischen Bearbeitungen nach der Erfindung ist insbesondere zur endgültigen Fertigstellung roh vorgeformter Offnungen und hier wiederum insbesondere in Pleuelstangen oder dgl. geeignet, bei welchen Teilen es sich um Teile mit einer Vielzahl von endgültig und gleichzeitig zu bearbeitenden Oberflächen handelt und bei deren Bearbeitung eine sehr große Genauigkeit nicht nur in Bezug auf die einzelner Oberflächen, sondern auch in Bezug auf die Anordnung der Oberflächen zueinander eingehalten werden müssen. Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung findet keine mechanische Berührung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstuck statt und deshalb sind leine mechanischen Kräfte vorhanden, die das Werkzeug aus seiner ursprünglichen Stellung ablenken konnten, d.h. das Werkzeug wird nicht auf Biegung beansp^cht. Hieraus folgt, daß größere Genauig- ä keiten erreicht werden können und daß zusätzlich weniger Arbeitsgänge erforderlich sind, um den Gegenstand mit den gewünschten Abmessungen endgültig fertigzustellen, als es bisher bei spanabhebenden terkzeugen oder dgx. möglich war.

Weiter unter Berücksichtigung der beispielshaften Bearbeitung dner Pleuelstange werden der Körper der Pleuelstange und der Pleuelstangendeckel zuerst einzeln bis auf 0,25 mm des endgültigen Durchmessers aufgerieben,-also wie in dem bereits erwähnten Beispiel - dann werden die Teile zusammengebaut und auf der die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Vorrichtung nach der Erfindung befestigt. Sowohl die Bohrung für den Kolbenbolzen als

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auch die Bohrung; für die Kurbelwelle werden dann gleichzeitig in ihren endgültigen -Abmessungen in einem einzigen Arbeitsgang fertiggestellt. Es wird also nicht nur die Anzahl der notwendigen Schritte zur Bearbeitung beträchtlich vermindert, sonderndie endgültig erforderlichen Dimensionen können mit sehr viel geringeren Toleranzen eingehalten werden, als dies bisher möglich war, wobei diese Toleranzen nicht durch eine geringe Abweichung von der Ausrichtung der roh bearbeiteten Bohrung beeinflusst werden, da keine mechanische Berührung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug auftritt, die sonst die ursprüngliche Ausrichtung des Werkzeuges verändern wurde.

Erfindungsgemäss wird also eine Werkzeugmaschine zur gleichzeitigen, elektrochemischen Bearbeitung zweier oder mehrerer bereits vorher bearbeiteter Oberflächen in einem Werkstück in einem einzigen Arbeitsgang geschaffen, um diese Oberflächen innerhalb sehr genauer Toleranzen und mit hoher Oberflächengüte herzustellen, wobei auch sehr genaue Toleranzen in Bezug auf die Entfernung zwischen den Oberflächen eingehalten werden.

Diese Werkzeugmaschine nach der Erfindung verwendet eine Anzahl von Werkzeugen, von denen jedes mit einer genau-en, bearbeitenden Oberfläche, die eine verhältnismässig große Wirkfläche zur Bearbeitung der bereits im voraus bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes auf die annähernd endgültige Abmessung und Gestalt bildet und eine endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche aufweist, die der genauen Herstellung der Gestalt und Abmessung der endgültig gewünschten Oberfläche dient. Beispielsweise weist jedes die elektrochemische Bearbeitung durchführende Werkzeug zur endgültigen Herstellung der Öffnungen einer Pleuelstange einer Brennkraftmaschine in einem einzigen Arbeitsgang eine konisch geformte, d.h. sich erweiternde Bearbeitende Oberfläche

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mit einem vorderen Äschnitt auf, dessen Abmessungen derart ausgewählt sind, daß dieser Abschnitt in die bereits vorher bearbeitete Öffnung in dem Wer&stück passt, ohne daß eine Berührung stattfindet, wobei aber die Querschnittsabmessung des hinteren Endes größer ist als die bereits vorher bearbeitete öffnung. In dem Fall, in dem eine Pleuelstange bearbeitet wird, ist die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche, die ^ einstückig mit der die Haupt- und erste Bearbeitung durchfuhrenden w OberfJbhe ausgebildet ist, im Querschnitt kreisförmig und mit einer genau eingehaltenen axialen Abmessung versehen, wodurch eine einheitliche und gleichmässige Abtragung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück über den gesamten Umfang des Werkzeuges sichergestellt ist. Es werden also die endgültig erwünschten Abessungen der fertiggestellten Bohrungen mit großer Genauigkeit erreicht, welches durch die Ausbildung und Gestaltung des die elektr©-chemische Bearbeitung durchführenden Werkzeuges bedingt ist und zwar sogar dann, wenn einige Veränderungen bsi den anderen Parametern des elektrochemischen Verfahrens, beispielsweise bei der Spannung der Temperatur oder der Menge des Elektrolyten oder bei der Vorscbubgeschwindigkeit auftreten. ätk

Durch die Verwendung der Kombination einer geneigten, die Hauptbearbeitung durchführenden Oberfläche zur schnellen Entfernung des Materiales des Werkstückes und einer die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche zur Einhaxtung der endgültigen Abmessung und Gestalt der Oberfläche des Werkstückes werden hervorragende Ergebnisse erreicht. Obwohl es nicht besonders erwähnt zu werden braucht, daß eine kreisförmige Öffnung ohne Drehung des Werkzeuges in dem Werkstück erzielt werden kann, ist es verständlich, daß sehr große Genauigkeiten in Bezug auf die genaue Kreisform der endgültigen Bohrung erreicht werden können, wenn das Werkzeug in einer Prä,zisionslagerung gedreht wird.

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Der Neigungswinkel der ersten die Bearbeitung durchfahrenden Oberfläche ist teilweise durch die, a:af ^·\ε ■·' -rkzeug übertragene

schv/inui^keit Spannung und durch die Vorschuige-/ in das Werkstück festgelegt.

Die Länge dieser Oberfläche hängt von den Abmessungen der im voraus bearbeiteten öffnung in dem Werkstuck und von den Abmessungen der gewünschten, fertiggestellten öffnung ab. Die axiale Ausdehnung der die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche wird so'klein wie möglich gehalten und liegt beispielsweise zwischen 0,075 und 0,125 mm. Diese axiale Ausdehnung wird so k-Lein wie möglich gehalten,um die stärke der. Abtragung herabzusetzen, wobei eine die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche mit einer kontrollierbaren Querschnittsform geschaf-"

fen wird. Bei einer kleinen axialen Ausdehnung der die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche wird die Abtragung oder die Entfernung zwischen der die Bearbeitung durchführenden Oberfläche des Werkzeuges und des Werkstückes und dadurch die Veränderungen der (Je saure abtragung 30 klein wie möglich gehalten werden, wodurch die Veränderungen in den anderen Bearbeitungsparametern in Prozenten ausgedrückt so klein wie möglich gehalten werden, bei we-rlchen anderen Parametern es sich bex- ■■-spielsweise um die Spannung, die Vorscbubgeschwindigkeit und die elektrische leitfähigkeit des Elektrolyten handelt. Auf diese Weise ist es möglich, Abmessungen zwischen sich wiederholenden Bearbeitungen zu wiederholen, wenn erfindungsgemäß gearbeitet v.'ird.

Die die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werkzeuge, die in die Vorrichtung nach der Erfindung eingebaut sind, sind weiterhin mit einer isolierten Oberflache versehen,, die sich unmittelbar an die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche anschließt und bis zu dem hinteren Ende des Werkzeuges ver-

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läuft, um eine weitere elektrochemische Bearbeitung des Werkstückes zu verhindern. Diese isolierte Oberfläche weist im wesentlichen die gleicbai Querschnittsabmessungen auf wie die die endgültig bearbeitende Oberfläche und befindet sich deshalb in einer Ebene mit dieser Oberfläche, was eine gleüimässige und einheitliche tjurömung des Elektrolyten von der isolierten Oberfläche über die die endgültige Bearbeitung durchführende und aber die geneigte Oberfläche zur Folge hat. Das Material, welches zur¹ Isolierung verwendet; wird, ist derart ausgewählt, dais es den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wie das Material, aus dem das Werkzeug hergestellt ist, so daß die isolierte Oberflache und die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberflache während des gesamten Bearbeitungsbereiches des derK-zeuges in einer Ebene miteinander bleiben.

Die die elektrochemische Bearbeitung durchfuhrende Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist insbesondere zur Durchführung · einer abschließenden Bearbeitung in einem einzigen Arbeits gang durchzuführen, und zwar die Bearbeitung einer Anzahl von Bohrungen in einem Werkstück, bei dem es sich beispielsweise um eine Pleuelstange handeln kann. Die vorstehend beschriebenen, die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werkzeuge sind starr an einem herkömmlichen Werkzeugträger befestigt una sie werden gleichzeitig und gleichmässig in das Werkstück hineinbewegt. Da keine mechanische Berührung zwischen dem werkzeug und dem Werkstück auftritt, ist die Möglichkeit der Biegebeanspruchung des Werkstückes, welche eine Abweichung aus der ursprünglichen Ausrichtung zur folge haben würde, auf ein Minimum herabgesetzt und deshalb wird der Abstand zwischen den Mitten und die Parallelität der Achsen der Bohrungen innerhalb sehr enger Toleranzen auf-

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rechterhalten und zwar in 3ehr viel engeren Toleranzen als es bisher "bei bekannten, eine spanabhebende Bearbeitung durchführenden Werkzeugen möglich war. Den theoretisch und ggf. noch auftretenden geringen Kräften, die eine Veränderung der ursprünglichen Werkzeuganordnung bedingen würden, kann ausreichend durch eiiE starke Befestigung entgegengewirkt werden, wenn die Werk- _ zeuge an dem Werkzeugträger befestigt werden, wobei nicht die ™ gleichen Beanspruchungen berücksichtigt werden brauchen, wie bei bekannten Werkzeugen zur spanabhabenden Bearbeitung.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht ist.

Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Teiles

der Vorrichtung nach der Erfindung mit einem . Werkstück, einer Werkstückbefestigung mit Mitteln zur Ausrichtung, einer Anzahl von eine elektro-

A chemische Bearbeitung durchführenden Werkzeugen,

die durch bereits vorausgehend hergestellte Bohrungen in dem Werkstück verlaufen und mit einer Verzweigung zur Zuführung des Elektrolyten, • welche jedes Werkzeug umgibtj

Fig. 2 eine Draufsicht gemäß der Linie 2-2 der Pig. 1, in welcher die Verzweigung für den Elektrolyten und ein Teil einer Werkstückklemmeinrichtung veranschaulicht ist;

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. i , in welchem die öffnungen zur Ableitung des Elektrolyten und die Mittel zur Ausrichtung des Werkzeuges dargestellt sindj

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Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie 4-4 der Fig. 2 in weichem Einzelheiten der Befestigungsmittel für die Verzweigung des Elektrolyten und weiterhin die Verzweigung in abgedichtetem Eingriff mit dem Werkstück veranschaulicht sind}

Fig. 5 eine Draufsicht, in der das Werkzeug an der Befestigung abgestützt und mit den Mitteln zur Aufrichtung in Eingriff mit der "bereits hergestellten bzw. bearbeiteten Bohrung in dem Werkstück gezeigt ist;

Fig. 6 einen Querschnitt gemäß der Linie 6-6 der Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt eines Teiles der Vorrichtung der Fig. mit den die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werkzeugen, die teilweise in die bereits vorher bearbeiteten Bohrungen in dem Werkstück hineinragen}

Fig. 8 einen Schnitt eines eine elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werkzeuges; und

Fig. 9 eine teilweise geschnittene vergrößerte Ansicht eines eine elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werkzeuges zur Veranschaulichtung einer konstruktiven Einzelheit.

Die grundsätzlich mit ΊΟ in Fig. 1 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einer WerkzeugabStützung 11 an der zwei eine elektrochemische Bearbeitung durchführende Werkzeuge 12 und 13 durch Bolzen 14 bzw. 15 befestigt sind. Die Werkstückabstützung 11 ist an einem kraftangetriebenen Teil 16 zum gleichmässigen Vorschub der Werkstücke mit einer vorherbestimmten Vorschubsgeschwindigkeit in Bezug auf das Werkstück befestigt. Die Einzelheiten der Vorschubeinrichtungen sind nicht dargestellt, da sie dem Fachmann auf dem Gebiet der elektrochemischen Bearbeitung gut bekannt sind»

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Jedes Werkzeug ist von einer Verzweigung 20 für den Elektrolyten umgebeten, welcher ebenfalls an der Abstutzung 11 befestigt ist. Diese Y&V./eigungen umgeben jedes Werkzeug und sird in ihrer Arbeitsweise einander gleich, obwohl ihre Abmessungen und ihre Bauteile der Größe des Werkzeuges angepasst sind, die gleich oder verschieden sind, welches von den endgültigen Abmessungen der schließlich zu erzeugenden Bohrungen abhängt. Die Einzelteile des Befestigungsmitteis für die Verzweigung des Elektrolyten wird im folgenden im Einzelnen beschrieben, wobei es verständlich ist, daß jede Verzweigung 20 den Elektrolyten mit einer Geschwindigkeit aufnimmt, die eine glatte, einheitliche und angemessene Strömung desselben nach unten um das Werkzeug und zwischen das Werkzeug und das Werkstück sicherstellt. Eine geeignete, nicht gezeigte Pumpe fördert den Elektrolyten zu jeder Verzweigung.

Ein Werkstück, bei dem es sich beispielsweise um eine Pleuelstange einer Brennkraftmaschine handeln kann, die eine Bohrung 26 für einen Kolbenbolzen und eine Bohrung 27 für einen Kurbelwellenzapfen (Jig. 3) aufweist, ist mit Hilfe einer Befestigung 30 abgestützt. Die Befestigung 30 ist an einem Grundteil 31 an der Maschine befestigt und weist Offnungen 32 und 33 auf, die in entsprechender Weise zu den Bohrungen 26 und 2? in dem Werkstück ausgerichtet sind. Die Öffnungn32 und 33 weisen einen Durchmesser auf, der ausreicht, um die Werkzeuge 12 und 13 ohne Berührung aufzunehmen. Dieses ist insbesondere wichtig, da die Werkzeuge und die Befestigung den entgegengesetzten elektrischen Pol bilden. Mindestens der obere Abschnitt jeder Öffnung 32 und 35 ist erweitert und mit einer elektrischen Isolierung 3^- ausgekleidet, die die Befestigung vor einer anodisehen Abtragung ihres Materiales während der elektrochemischen Bearbeitung schützt»

Ein Mittel zur Ausrichtung des Werkstückes ist innerhalb der Öffnungen 32 und 33 eingerichtet und steht mit der Bohrung 26 und der Bohrung 2? in dem Werkstück 25 im Eingriff, "bevor die Bedienungsperson das Werkstück endgültig an der Befestigung 30 befestigt. Da da's Mittel zum Ausrichten in beiden Öffnungen 32 und 33 gleiche Bauteile aufweist, finden auch gleiche Bezugszeichen für entsprechende Teile Verwendung. Jedes Mittel zum Ausrichten weist ein zylindrisches Teil 36 auf, welches innerhalb der Öffnungen 32 und 33 verschiebbar befestigt ist und mit einem Handgriff 37 versehen ist, der durch einen senkrechten Schlitz

38 in der Befestigung 30 hindurchgeht. Ein waagerechter Schlitz

39 beeinflusst die nach oben gerichtete Bewegungsmöglichkeit des Handgriffes 37 y nachdem dieser von Hand in seine höchste Stellung bewegt und gedreht wurde. Das zylindrische Teil 36 kann auf diese Weise eine von zwei Stellungen annehmen. Die erste Stellung ist in Fig. 1 dargestellt, in welcher der Handgriff 37 aus dem untersten Abschnitt des senkrechten Schlitzes 38 aufliegt. Die zylindri schen Teil 36 sind in ihren zweiten Positionen in Fig. 6 veranschaulicht, wenn die Handgriffe 37 von Hand auf die höchste Stelle des Schlitzes 38 angehoben und dann, in dem waagerechten Schlitz 39 gedreht wurden. Obwohl ein von Hand zu betätigendes Mittel zum Ausrichten des Werkzeuges veranschaulicht wurde, ist es verständlich, daß auch ein automatisch arbeitendes verwendet werden kann.

Ein O-^ing 40 umgibt jedes zylindrische Teil 36 oberhalb des obersten Abschnittes der Schlitze 38, wenn der Zylinder 36 sich in seiner untersten Stellung befindet. Diese O-Einge dichten die Öffnungen 52 und 33 ab und verhindern, daß der Elektrolyt um den Zylinder 36 und durch die Schlitze 38 und 39 nach aussen ' strömt. An dem obesten Abschnitt eines Jeden dieser zylindrischen Teile 36 sind die mit dem Werkstück im Eingriff stehenden 4-1 und 42 zum Ausrichten befestigt. Das Teil 41 weist einon-

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einen kreisförmigen Querschnitt auf und hat einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung 26 in dem Werkstück ist. Das äussere des Ausrichtungsteiles 41 ist mit einer Isolierung überzogen, um eine elektrochemische Bearbeitung desselben zu verhindern. Das Ausrichtungsteil 42 weist im. wesentlichen die Form eines geschliffenen Diamanten auf, wie es in=den Fig. 3 "und 5. dargestellt ist und ist von der Bohrung 27 in dem Werkstück aufgenommen. Beide Amsrichtungsteile 41 und 42 sind an ihrem entsprechenden zylindrischen Teil durch Bolzen 4$ befestigt.

Aus dem vorstehenden wird offenbar, daß die anfängliche Ausrichtung des Werkzeuges an der Befestigung durch Anheben der Handgriffe 37 und durch die darauf folgende Anordnung in den waagerechten Schlitzen durchgeführt wird, um die Ausrichtungsteile 41 und 42 oberhalb 'der oberen Oberfläche der Befestigung 30 an-¹ zuordnen. Das Werkstück wird dann derart angeordnet, daß die Bohrung 26 für den Kolbenbolzen das Ausrichtungsteil 41 und die Bohrung 2? für den Eurbelwellenzapfen das Ausrichtungsteil 42 aufnimmt. Ic; das Werkstück auf diese Weise auf der Befestigung 30 ausgerichtet, werden Klemm-Mi-ttel verwendet, um das Werkstück fest auf der Befestigung zu befestigen, bevor die elektrochemische Bearbeitung beginnt. Wenn das Werkstück einmal befestigt ist, werden die Ausrichtungsmittel in die Öffnungen 32 und 33 zurückgezogen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Das Werkstück 25 ist durch Klemm-Mittel befestigt, die ein Teil der eigentlichen Befestigung bilden. Da die Klemm-Mittel 50 an Jedem Ende des Werkstückes in ihrer Funktion- einander gleich sind, sind für einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Klemmteil 51 - links in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt - ist Z-förmig und mit einem Abschnitt 52 im Eingriff mit der

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oberen Oberfläche des linken Endes des Werkstückes 25 versehen. Das Klemmteil 51» rechts in den Fig. 1 und 5 darstellt ist mit einem gegabelten Ende 53 versehen, welches mit dem Schlitz im Eingriff steht, der in dem Deckel 54 des Werkstückes 25 ausgebildet ist. Diese spezielle Form der Klemmeinrichtung wird natürlich in Abhängigkeit; von der Form des zu bearbeitenden Werkstückes eingesetzt. Es sind also die verschiedensten Abwandlungen der Klemmeinrichtung denkbar, die der Anpassung an verschiedene Werkstückformen dienen, die durch Vorrichtungen nach der Erfindung bearbeitet werden können.

Jedes Klemmteil 51 weist eine Öffnung 55 auf, durch die ein Gewindebolzen 56 hindurchgeht. Ein Ende des Bolzens 56 ist an einem Träger 57 befestigt, der wiederum an der Befestigung 30 mit Hilfe von Schraten oder geeigneten Befestigungsmitteln angebracht ist. Eine Feder 58. umgibt den Bolzen 56 in dem Bereich zwischen dem Träger $'/ und dem Klemmteil 5'I um das Klemmteil 51 nach oben und von dem Träger 57 wegzudrücken. Die Kutter 60 an dem anderen Ende des Bolzens 56 begrenzt die nach oben gerichtete Bewegung des Kiemmteiles 5''·

Das Ende des Klemmteiles 51 ist durch einen Gewindebolzen 61 abgestützt, der mit seinem unteren Ende an dem Träger 57 befestigt ist und verschiebbar mit dem Teil 51 in den langgestreckten Schlitzen in Eingriff steht. Der Bolzen 61 bildet deshalb ein Schwenkteil, um das sich das Teil 51 drehen kann, wobei das Festziehen der Mutter 60 an dem Bolzen 56 zur Folge hat, daß sich das Teil 51 um den Schwenkpunkt bewegt, um den Werkstückabschnitt, der zum Eingriff mit dem Klemmte.il 51 bestimmt ist in diesen Eingriff zu. bringen. Die langgestreckten Schütte 55 und 62 dienen der Sicherstellung der Bewegung des

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Klemmteiles 5'l aus dem entsprechenden Arbeitsbereich/und zwar während ein Werkstück eingebaut oder entfernt wird und während der anfänglichen Ausrichtung desselben.

Nachdem das Werkstück 25 sicher an der Befestigung 30 derart befestigt ist, daß die Bohrungen 26 und 27 in gewünschter Weise mit den die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werk— zeugen 10 und 12 ausgerichtet sind, wird die Werkstüekabstützung

W "Ti relativ zu der Befestigung 30 bewegt, wobei die unteren Oberflächen der Verzweigungen 20 für den Elektrolyten mit den oberen Oberflächen des Werkstückes 25 im Bngriff stenen. Nun wird für die Zuführung des ftiektrolyten zu der Verzweigung gesorgt, und die WerkzeugabStützung wird weiter in Richtung auf die Befestigung bewegt, so daß die Werkzeuge mit ihrer elektrochemischen Bearbeitung der bereits vorher ausgebildeten Bohrungen und 2'7 gleichzeitig beginnt, um diese mit ihren endgültigen Abmessungen herzustellen. Obwohl es nicht im einzelnen dargestellt ist, ist es verständlich, daus die die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Werkzeuge 12 und 13 mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden sind, wohingegen das Werkstück

a 25 über die Befestigung 30 mit dem positiven Pol dieser Stromquelle verbunden ist.

Wie in den Pig. 2 und 4- veranschaulicht, ist jede Verzweigung 20 an der Werkstüekabstützung 11 durch vier Führungsstangen 65 befestigt. Diese Pührungsstangen sind auf die Abstützung 11 aufgeschraubt und verlaufen durch eine Öffnung 66 in dem Körper 67 der Verzweigung. Der Kopf 68 jeder Stange kann von aner erweiterten Öffnung 69 aufgenommen werden, die konzentrisch zu der Öffnung 66 angeordnet ist. Der Kopf 68 liegt an dem innersten Abschnitt der öffnung 69 an, um die nach unten gerichtete Bewegung der Verzweigung 80 in Bezug auf die Stange 65 zu begrenzen» Bine Feder

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/ü drückt die Verzweigung nach untaiund wenn sie ihre äusserste Stellung erreicht hat, ist eine ausreichende Vorspannung vorhanden, so daß die Verzweigung derart mit dem Werjisiäick in Eingriff steht, daß eine ausrechende Dichtung zwischen der Verzweigung und dem Werkstück gebildet wird, die einen Verlust des Elektrolyten, der unter Druck in die Verzweigung eintritt, verhindert. Auf diese Weise "befinden sich "beide Verzweigungen 20
bei der Bewegung der Werkstückabstutzung 11 nach unten mit dem
Werkstück 25 im Eingriff und sind gegen dieses abgedichtet,
wdurch sichergestellt ist, daß der in die Verzweigung zugeführte Elektrolyt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück hinöurchgeleitet wird.Das liaterxal, aus dem die Verzweigung 20, 6/ hergestellt ist, ist ein elektrisch nicht leitendes hater..al, um
zu verhindern, daß der St;rom von den Werkstück 25 in die We rkstückabStützung -Tl geleitet wird.

Der Elektrolyt r-eibst wird den Verzweigungen 20 durch eine Anzahl von Düsen 75 zugeleitet. D.\<. Dillen 75 sind derart angeordnet, daß der Elektrolyt tangential und nach unten gerichtet in Bezug auf die V/erkzeuge 12 und IJ strömt und dadurch eine Drehstrdmung um die Werkzeuge ausführt', bevor er in den Bereich zwischen den bearbeitenden Oberflächen des Werkzeuges und dem Werkstück eintritt'. Diese Anordnung schafft eine glatte und ebene Strömung
des Elektrolyten über die bearbeitenden Oberflächen, welches eine glatte und genaue endgültige Bearbeitung des Werkstückes zu Folge hat. Eine Dichtung 7& an clem oberen Ende jeder Verzweigung besteht aus einem Gummiring 77v-d.er djdit mit dem Werkzeug im Eingriff steht. Diese Dichtung ist bekannt und besteht aus dner
Anzahl von Metallfingern, die den Ring 77 gegen das Werkzeug
drücken. Der Druck des Elektrolyten, beispielsweise im Bereich · von 21 kp/cm unterstützt die Abdichtung des Ringes 77 gegen
das Werkzeug, wobei aber sichergestellt ist, daß sich das Werkzeug nach unten bewrgen kann. Es können auch anders ausgebildete

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Jülektrolytenverzweigungen verwendet werden,- solange eine glatte» ebene und einheitliche Strömung des Elektrolyten über die ■bearbeitenden Oberflächen des Werkzeuges und zwischen den Werkzeugen und dem Werkstück hergesbellt ist.

Jedes der Werkzeuge 12 und 1j ist an der Werkzeugabstützung 11 befestigt und zwar durch Schrauben 14 und 15· Die Werkzeuge 12 und 13 bestehen aus einem zylindrischen Schaft 80, dessen oberer Abschnitt mit einer kreisförmig verlaufenden Lippe 81 versehen ist, die von einer kreisförmigen Öffnung 82mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die Lippe aufgenommen ist. Durch diese Art der Befestigung wird nicht nur eine genaue axiale Ausrichtung der Werkzeuge und eine ausgezeichnete mechanische Abstützung, amdern auch eine größere Oberfläche zur Sicherstellung einer guten elektrisch leitenden Berührung zwischen dem Werkzeug und der Werkzeugabstützung geschaffen. Weiterhin ist die obere Oberfläche des Schaftes 80 senkrecht zu seiner Achse mit hoher Oberflächengüte bearbeitet, wodurch wiederum ein6 große Oberfläche zum Eingriff mit der Werkzeugabstützung 11 sichergestellt ist* Bei einer derartigen Konstruktion, die in Fig. 1 dargestellt ist, liegt eine ausreichende mechanische Festigkeit vor, die hydraulischen Kräften wiedersteht, die auf die Werkzeuge während der Bearbeitung einwirken· Auch wird eine Abweichung der Werkzeuge aus ihrer ursprünglichen Ausrichtung verhindert* , ⁼

Die elektrolytische Lösung stellt den Leiter für den elektrischen Strom dar und sorgt für den nötigen Transport der elektrischen Träger teilchen, um die anodische Abtragung durchzuführen* Diese · elektrolytische Lösung wird durch Mischung von 1,8 kg Natronsalpeter und 0,34 kg Natriumchlorid auf dreißig Liter Wasser gebildet. Diese Mischung wird nach dem passieren-des Arbeitsbereiches einem nicbtgezeigten Rücklauf zugeführt* um mx£ die gewünschte Betriebstemperatur gekühlt zu werden, tüääb. tiffi die aöeräischen Abtragsngsprodukte herauszufiltern, bevor der Elektrolyt

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.erneut über die Abzweigung 20 dem Arbeitsbereich zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück zugeführt wird.

Der Elektrolyt wird einheitlich über die bearbeitenden Oberflächen jedes Werkzeuges geleitet, so daß eine gleichmassige und einheitliche Bearbeitung über den gesamten Umfang des Werkzeuges erfolgt. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird der frisch zugeführte Elektrolyt nach unten - beim Betrachten der Zeichnung - über das Werkzeug geleitet, so daß der Elektrolyt zuerst über die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche und dann über die geneigte bearbeitende Oberfläche geführt wird. Hierdurch.wird verhindert, daß irgendwelche Absetzungen von Verunreinigungen an der endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche des Werkzeuges erfolgt, wodurch eine ungleichmässige Strömung bedingt sein könnte, die eine uneinheitliche Bearbeitung durch uneinheitlich gesteuerte Zustände des Elektrolyten, beispielsweise der Temperatur und der Zusammensetzung im Bereich der die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche zur Folge haben würde. Es ist.jedoch verständlich, daß der Elektrolyt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück in beiden Sichtungen strömen kann» so lange die wesentlichen Zustände des Elektrolyten in gewünschter Weise im Bereich der die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberflächen aufrecht erhalten werden.

Das Werkstück wird in dem Bereich, in dem die Bearbeitung stattfindet bedingt durch die Erhöhung der Temperatur des Elektrolyten und ausserdem durch die freiwerdende Energie durch die Strömung des elektrischen Stromes zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug erwärmt. Die Abmessungen des Werkstückes ändern sich allerdings nicht bemerkenswert durch diese Erwärmung, solange der Zeitraum, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, verhältnismässig

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kurz gehalten wird, d.h. beispielsweise im Bereich von 3 Sekunden liegt, da das Werkstück nur an bestimmten Punkten erwärmt wird und eine verhältnismässig große Zeitspanne erforderlich ist, um diese ortliche Erwärmung über das gesamte Werkstück zu verteilen.

Es ist verständlich, daß die Temperatur ve ränderungen des Elektrolyten, des Werkstückes, der Werkzeuge und der Werkzeugabstützung zur Aufrechterhal^ung der gewünschten hohen Genauigkeit in Bezug auf die endgültigen Abmessungen des Jerkstackes/fiöglichst klein gehalten werden müssen, da diese Veränderungen der Einzeltemperaturen jeder dieser Bauteile eine entsprechende Veränderung der Abmessung der endgültig zu bearbeitenden Bohrung oder des Abstandes zwischen diesen Bohrungen zur Folge haben v/ird. Das Ausmaß dieser Veränderungen und Abweichungen hängt natürlich von der Höhe des Temperaturwechsels, also von dem x'emperaturgradieriten und von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Bauteile ab.

Während der elektrochemischen Bearbeitung neigt der Elektrolyt dazu, seine Temperatur anzuheben und zwar bedingt durch die Energie, die durch die Strömung des elektrischen ötromes von dem Werkstuck zu dem Werkzeug frei wird. Aus diesem Grund ist ein Wärmetauscher vorgesehen, durch den der Elektrolyt strömt, damit der Elektrolyt auf einer vorherbestimmten, normal angehobenen Temperatur gehalten wird, bevor er dem üücklauf zugeführt wird und wieder in den Raum zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug eintritt. Der Elektrolyt wird normalerweise vor der Bearbeitung erwärmt und dann auf der vorherbestimmten Arbeite temperatur während der gesamten Bearbeitung gehalten.

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Um die Schwankungen der Verkstücktemperatur während der elektro-' chemischen Bearbeitung insbesondere dann zu berücksichtigen, v/enn die Bearbeitung verhältnismässig lange dauert, d.h. so lange, daü das Werkstück bedingt durch die Temperatur des Elektrolyten seine Abmessun_ben verarifert, kann das Werkstück auf die gleiche Temperatur vorgewärmt v/erden, auf die der Elektrolyt angehoben wurd. Diese Vor'./i'.rmuiig kann vor dem Befestigen des Werkzeuges auf der Vorrichtung erfolgen. Auch ist es möglich, den Elektrolyten bei liaumtemperatur sowohl vor dem Beginn der Bearbeitung als auch während der eigentlichen Bearbeitung zu halten, wodurch jedes auf der Werkzeugbefestigung angeordnete und zum Bearbeiten vorbereitete Werkzeug ohne Vorwärmung aufgespannt und bearbeitet werden kann. Es ist natürlich verständlich, daß die Werkzeugabmessungen und sonstigen Parameter in angemessener Weise ausgewählt werden, welches von der zur Bearbeitung festgelegten Temperatur abhängig ist.

Der die elektrochemische Bearbeitung durchführende Kopf des Werkzeuges ist im einzelnen in den Fig. 8 und 9 dargestellt und besteht aus einem Messingzylinder oder einem anderen leicht zu bearbeitenden und elektrisch leitenden" Iiaterial. Der Kopf 85 besteht aus einer vorderen Stirnfläche 86, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Werkzeuges verläuft. An diese Stirnflache 86 grenzt eine konische oder geneigte, sich erweiternde eine elektrochemische Bearbeitung durchführende Oberfläche &/ an, dessen Neigung durch den Winkel a zwischen der äusseren senkrechten Oberfläche des Werkzeuges und der Oberfläche 87 festgelegt ist. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Winkel ungefähr 10 Grad, der Winkel a dieser die größte elektrochemische Bearbeitung durchführenden Oberfläche 87 ist in erster Linie durch die auf das Werkzeug übertragene Spannung und durch die Vorschubgeschwindigkeit des

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Werkzeuges in das Werkstück festgelegt und kann zwischen O und 90° schwanken. Beispielsweise bedingt eine Zunahme des Winkels a von 5 auf 1^P entweder eine Zunahme der Spannung über das Werkzeug oder eine Abnahme der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges in das Werkstück. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß der Winkel a eine Kosinusfunktion der Vorschubgeschwindigkeit ist.

Bei der Konstruktion eines Werkzeuges wird der Winkel a in einem Bereich ausgewählt, der durch die Abhängigkeit von der Spannung und der Vorschubsgeschwindigkeit festgelegt ist, die durch die maximale, mögliche Vorschubgeschwindigkeit begrenzt ist, mit der überhaupt eine Bearbeitung durchgeführt werden kann. Nachdem der Winkel der geneigten oder die hauptsächliche erweiternde Bearbeitung durchführenden Oberfläche 87 festgelegt wurde, wird die axiale Länge L des Werkzeuges bestimmt, so daß der Durchmesser der vorderen Stirnfläche 86 ausreichend klein ist. um das Einschieben des Werkzeuges in die bereits im voraus bearbeitete Bohrung in dem Werkstück zu erlauben.

Es wird offenbar, daß die Länge L von Werkzeugen mit einer Oberfläche, deren Neigung zwischen 5 und 15° liegt verschiedene Werte annehmen kann, wobei aber in Jedem Fall der führende Abschnitt 88 des Werkzeuges derart dimensioniert sein muß, daß er von der vorgeformten Bohrung in dem Werkstück aufgenommen werden kann, damit das Werkzeug überhaupt anfänglich, zumindest teilweise in die Bohrung eindringt, ohne daß es mit dem Werkstück in Berührung gelangt. Der hintere Abschnitt 89 der Oberfläche weist einen Durchmesser auf, der der gev.ünschten Endabmessmig der zu bearbeitenden Bohrung in dem Werkstück angepasst ist· Hieraus wird auch deutlich, daß Je mehr Material aus der yqt~ , geformten Bohrung in dem Werkstück entfernt werden soll desto

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länger BÜß die geneigte Oberfläche 8'/ sein, damit die vordere Stirnfläche 86 anfänglich in die vorgeformte Öffnung eindringen kann.

Die geneigte oder abgeschrägte, die elektrochemische Bearbeitung durchführende Oberfläche 87 schafft deshalb einen entsprechenden großen Oberflächenbereich, durch den die schnelle Entfernung des Materiales des Werkstückes bei einer gleichzeitigen verhältnismässig großen Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges in und durch das Werkstück sichergestellt ist.

Die die abschließende elektrochemische Bearbeitung durchführende Oberfläche 90 schließt sich unmittelbar an die geneigte Bearbeitungsoberfläche 87 an und ist mit dieser einstückig ausgebildet. Sie dient der endgültigen, abschließenden Bearbeitung der Bohrung in dem Werkstück auf die genauen, endgültig erwünschten Abmessungen, wobei nur sehr wenig zusätzliches Material von dem Werkstück entfernt wird. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 ist die die abschließende Bearbeitung durchführende Oberfläche 90 zylindrisch ausgebildet und sie verläuft parallel zu der Achse des Werkzeuges und in Vorschubrichtung desselben in das Werkstück. Die axiale Ausdehnung A dieser die abschließende Bearbeitung durchführenden Oberfläche 90 wird so klein wie möglich gehalten und liegt beispielsweise im Bereich von 0,75 bis 0,13 mm mit einer (Toleranz von + 0,013 mm. Hieraus wird deutlich, daß die axiale Längenausdehnung der Oberfläche 90 sich an jedem Punkt an dem Umfang nicht von der axialen Längsabmessung irgend eines anderen Punktes an dem Umfang um mehr als 0,025 mm unterscheidet. Die den letzten Arbeitsgang durchführende Oberfläche 90 ist zur Besseren Verdeutlichung in den Zeichnungen vergrößert dargestellt.

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diese Oberfläche 90 mal:¹:-ta'..: α gerecht vc-rarischaui-icLb , ^o wäre sie nicht zu erkennen. Bei dem v/irklichen Wer*czeu£ ist sie auch mit dem ungeuoten Auge nicht zu erkennen.

Das Werkzeug besteht aus einem axial verlaufenden Schaft 91 mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der den letzten Arbeitsgang durchführenden Oberfläche 90. Dieser Schaft 91 schließt sich unmittelbar an die Oberfläche 90 an und wird bei seiner Herstellung entsprechend bearbeitet, so daß eine ringförmige, flache Stirnfläche 92 entsteht, mit der der hintere Abschnitt 89 der geneigten Oberfläche 87 die axiale Längsausdehnung der den letzten Arbeitsgang durchführenden Oberfläche 90 festlegt. Die ringförmige, flache Stirnfläche 92 ist derart bearbeitet, daß sie senkrecht zu der Achse des Werkzeuges und der den letzten Arbeitsgang durchführenden Oberfläche 90 verläuft. Die Achse dieser ringförmigen Stirnfläche 92 verläuft koaxial zu der Achse des Werkzeuges, um eine möglichst einheitliche Gestalt und Abmessung in Bezug auf die Oberfläche 90 zu schaffen. Der Durchmesser des Schaftes 91 ist ungefähr 5»6 mm kleiner als der Durchmesser, der den letzten Arbeitsgang durchführenden Oberfläche 90, so daß die radiale Ausdehnung der Stirnfläche 92 ungefähr 2,8 mm kleiner ist.

Eine isolierende Hülse 93 aus Epoxyharmaterial (Reaktionsprodukt aus Epichlorohydrin und Bisphenol A) umgibt den Schaft 91 und berührt die ringförmige, ebene Stirnfläche 92. Das zum Zwecke der Isolation verwendete Material hat den- gleichen Wärmeausdehnungkoeffizienten wie das Material, aus dem das Werkstück hergestellt ist. Ausserdem ist das IaoLationsmaterial nicht porös, widerstandsfähig gegen die Aufnahme von Feuchtigkeit,um die Leitung des Ströme, durch dieses Material zu dem Werkzeug zu verhindern und chemisch in Bezug auf den Elektrolyten, der durch den Raum zwischen dem Werk-

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stück und dom Werkzeug strömt, verhältnismässig neutral. Ein typisches zu diesem Zweck geeignetes Material ist das Gießharz KP-326O der Firma Renn Plastics Inc of Lansing, Michigan oder das Gießharz- ÖTYOAST 2651 MM der JTirma Emerson and Guming of Canton, Massachusetts, USA.

Beim Herstellen des Werkzeuges sind die anfänglichen. Abmessungen desselben etwas größer gewählt als die endgültigen Abmessungen, wobei der Schaft 91 derart bearbeitet wird, daß die ebene, flache Stirnfläche 92 entsteht. Hiernach wird die isolierende Hülse 93 durch Umgießen des Schaftes mit dem Harz ausgebildet, so daß sie dicht an der Stirnfläche 92 anliegt. Die äussere Oberfläche des Werkze\iges wird geschliffen, wodurch die gewünschten Durchmesserabmessungen geschaffen werden, wobei bei diesem Schläfen nicht nur ein Teil des Metalles, welches endgültig die den letzten Arbeitsgang durchführende Oberfläche 90 bildet, sondern auch ein Teil der Hülse 93 axial oberhalb der die endgültige Bearbeitung durchfahrenden Oberfläche 90 entfernt wird. Danach wird die geneigte Oberfläche 87 zur Erzeugung des gewünschten Winkels geschliffen und hierbei wird der hintere Abschnitt 89?der die axiale Länge der den letzten Arbeitsgang 'durchführenden Oberfläche 90 festlegt, innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereiches ausgebildet.

Die isolierende Hülse 93 weist einen verhältnismässig kurzen zylindrischen Abschnitt 94- axial oberhalb der Oberfläche 90 auf, dessen äussere Oberfläche die gleiche Ausdehnung aufweist, \*ie die die letzte Bearbeitung durchführende Oberfläche 90. Die a:;ial Abmessung der Oberfläche 94- beträgt ungefähr 1,25 mm und wird gleichzeitig mit der die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche bearbeitet. Der restliche Abschnitt der isolierenden Hülse 93 ist in einem flachen Winkel b im Bereich von 1 geneigt, wodurch ein Abschnitt geringeren Durchmessers geschaffen wird, durch den eine glatte und einheitliche Strömung des Elektrolyten

über die bearbeitenden Oberflächen des Werkstückes sichergestellt :. »0998-2/1141

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Durch die Verwendung eines Isolationsmateriales, welches genau den gleichen oder doch im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie das Material des Werkzeuges, "bleibt die äussere Oberfläche der isolierenden Hülse, die axial zu der die endgültige Bearbeitung durchführenden Oberfläche 90 verläuft,in einer Ebene mit dieser, wodurch ein Vorsprung od. dgl., der eüae nicht einheitliche Strömung des Elektroly ten zur Folge haben würde, vermieden wird. Da ein geringfügiger Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Hülse und des Metalles des Werkzeuges auftreten kann, wird die Gesamtstärke der isolierenden Hülse verhältnismässig gering gehalten, um den gesamten Unterschied der möglichen Ausdehnung herabzusetzen.

Die hintere Stirnfläche 95 des Kopfes 85 weist sowohl einen elektrisch leitenden Messingabschnitt als auch die Isolation auf und ist derart bearbeitet, daß sie senkrecht zu der Achse des Werkzeuges verläuft. Eine Lippe 96 ist vorgesehen, um d'ie Ausrichtung des Werkzeuges mit dem Jorkzeugfräger zu unterstützen. Das Werkzeug ist mit einer Öffnung 97 versehen, die koaxial durch das gesamte Teil hindurchgeht, wobei ein abgesenkter Abschnitt 98 an dem vorderen Ende vorgesehen ist, um den Senkkopf einer Schraube aufinnehmen. Bei einem derartigen Aufbau ist ein leichter Zusammenbau und eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem elektrisch leitenden Metallteilen des Werkzeuges und dem Schaft 80 sichergestellt.

Die in Flg. 8 dargestellte Lippe 96 an dem Kopf 95 ist in einem eingedrehten Abschnizz 99 in dem Schaft $0 angeordnet veranschaulicht, um den Schaft 80 axial auszurichten. Eine Schraube 100 verläuft durch die öffnung 9? in den Werkzeug und wird von einer

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Gewindebohrung 101 in den Schaft 80 aufgenommen, um das Werkzeug unverrückbar an seinem Platz zu balten und um zusätzlicb die elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Kopf 85 und dem Schaft 80 zu erhöben.

Der Shaft 80 ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, bei dem es sich beispielsweise um Messing handeln kann und sein Vorderende 105 ist derart bearbeitet, daß es senkrecht zu seiner Jsd^e verläuft, um eine gute Berührung mit der Oberfläche 95 des Kopfes 85 zu ermöglichen und um sicherzustellen, daß starke elektrische Ströme durch das Werkzeug geleitet werden können. Eine weitere Leitung für den elektrischen Strom erfolgt durch den Kopf der Schraube 100 der elektrisch leitend mit dem Werkzeug über die Absenkungsbohrung 98 verbunden ist und durch den Körper der Schraube, die von der öffnung 97 aufgenommen ist und in einer elektrisch leitenden Verbindung mit dem Werkzeugkörper steht.

Der Schaft 80 ist mit einer Isolation 106 bedeckt, deren Aussendurchmesser gleich dem Durchmesser der Isolierung an dem Unteren End· des Kopfes 85 ist. Durch diesen Aufbau wird eine weiche, glatte Zwischenfläche zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück ge-■chaffen und es wird keine Grenze oder kein Ansatz gebildet, durch den die Strömung des Elektrolyten um das Werkzeug beunruhigt werden könnte.

Der negative Pol der Stromquelle ist deshalb über das Antriebsmittel und den Schaft 80 mit dem Kopf 85 verbunden. Bei dem Antriebsmittel hudelt es sich um Bin herkömmliches, welches das Werkzeug relativ zu dem Werkstück mit einer vorherbestimmten Vorachubgeschwindigkeit gewagt, die sich bei den veranschaulichten

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Werkzeugen im Bereich von 50 mm pro Minute bewegt.

Eine Bearbeitung durchführende Streu- und Fremdstrome zwischen dem Isolierten Abschnitt des Kopfes 85, dem Schaft 80 und dem Werkstück 25 werden dadurch verhindert, daß die Isolation 93 an dem Werkstück und die Isolation 100 an den Schaft mit ihren hinteren Enden senkrecht zu ihren entsprechenden Teixen liegen. Wenn der Kopf 85 dann an seinem Platz auf dem Schaft 80 angeordnet wird, wird die elektrische Verbindung hergestellt und die Stirnflächen der Isolationen 92 und 106 liegen dicht aneinander an und verhindern, daß der Elektrolyt zwischen diese Teile tritt, wodurch eine Leitung für einen zusätzlichen, eine elektrochemische Bearbeitung durchführenden Strom vermieden wird. Eine Rücklaufleitung für den Elektrolyten kann unter bestimmten Bedingungen auch durch das Werkzeug und die WerkzeugabStützung hindurchgehen.

Die elektrochemische Bearbeitung durch die Werkzeuge nach der Erfindung wird am besten in Verbindung mit der Fig. 7 deutlich, in welcherdie Werkzeuge 12 und 13 bereits teilweise in die Bobrungen 26 und 27 eingeführt sind, welche Bohrungen in einem bereits vorher vorgenommenen Arbeitsgang in dem Werkstück 25 ausgebildet wurden. Beispielsweise ragt der vordere Abschnitt des Werkstückes in die Bohrung 27 hinein, ohne daß eine Berührung mit derselben stattfindet, wohingegen die erweiternde Oberfläche 87 zum Aufweiten der Bohrung auf annähernd die endgültige Form und Gestalt dient. Das Werkzeug wird mit einer knstanten Geschwindigkeit, beispielsweise mit 50 mm pro Minute nach unten in die Bohrung 27 hinein bewegt, wobei die geneigte, die Hauptbearbeitung durchführende Oberfläche S? einen verhältnismässig großen Wirkbereich aufweist, durch den ein schnelles Eindringen des Werkzeuges in das Werkstück sichergestellt ist. Die die endgültige

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Bearbeitung durchführende Oberfläche 90 bearbeitet die Bohrung ^? dann derart, daß die endgültige Form und Gestalt geschaffen wird, und da. diese Oberfläche 90 eine sehr genau eingehaltene axiale Ausdehnung über ihren gesamten Umfang aufweist, ist die Abtragung durch diese Oberfläche 90 über den gesamten Umfang des Werkzeuges mit großer Genauigkeit konstant. Durch Verwendung des Werkzeuges unter diesen, vorstehend beschriebenen Bedingungen erfolgt eine Abtragung von ungefähr 0,'i]? mm an jeder Seite des Werkzeuges, welches einer gesamten Abtragung von 0,3 mm entspricht. Die Isolation 93i deren axiale Länge größer ist als die Stärke der zu bearbeitenden Teile verhindert eine weitere elektrochemische Bearbeitung des Werkstückes, wodurch sichergestellt ist, daß dieses in den einmal als endgültig hergestellten Abmessungen erhalten bleibt.

Um elektrische Streuströme zu verhindern und um die Befestigung vor einer elektrochemischen Bearbeitung zu&chützen, kann die vordere Stirnfläche 86 des Werkzeuges ebenfalls mit einer Isolierung bedeckt sein, obwohl eine derartige Isolierung nicht unoedingt erforderlich ist, um eine richtige Arbeitsweise des Werkzeuges sicherzustellen.

Obvddl es nicht gezeigt ist, ist es verständlich, daß die Befestigung 30 mit dem positiven Pol der elektrischen Stromquelle und das Werkzeug über den Spanntisch und die WerkzeugabStützung mit dem negativen Po}, der gleichen Stromquelle verbunden sind. Bei dieser Anordnung erfolgt eine anodische Abtragung des Werkstückes und bei einer Strömung des Elektrolyten in der beschriebenen Richtung und unter dem genannten Druck wird eine hohe Oberflächengüte der bearbeiteten Bohrungen erreicht, wobei hohe Vorschubge- ' . schwindigkeiten des Werkzeuges durch das Werkstück eingehalten werden können.

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Zuerst erfolgt die Zuführung des Elektrolyten mit einem Druck im Bereich von 25 kp/cm in die Verzweigung 20 und von dort über die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche und dann über die geneigte, die Hauptaufbohrung durchführende Oberfläche und dann schließlich durch die Öffnungen 31 und 32 zu den Austritt söffnungen 110. Lie Werkzeuge werden dann in die bereits vorgeformten Bohrungen des Werkstückes bewegt, wobei jede Bohrung durch die ihr zugeordnete, geneigte Oberfläche 87 erweitert und dann auf die genaue Abmessung durch die die endgültige Bearbeitung durchführende Oberfläche 90 gebracht wird. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 50 mm pro Minute und einer Spannung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug im Bereich von 22 Volt, erfolgt eine Abtragung (overcut) von ungefähr 0,15 mm.

DieAustrittsoffnungen 110 vfür den Elektrolyten sind derart in Bezug auf die obere Oberfläche der Befestigung JO und in Bezug· auf die Einrichtung zum Ausrichten des Werkstückes angeordnet, daß der Elektrolyt ohne Behinderung durch die Befestigung strömen kann. Wie bereits erwähnt kann der Elektrolyt in beiden Richtungen über die bearbeitenden Oberflächen des Werkstückes strömen und deshalb kann der Elektrolyt durch die öffnui^nHO zugeführt und die Verzweigungsdüsen 75 abgeleitet werden. In die Schläche und Leitungen, durch die der Elektrolyt ausgehend von den Austrittsöffnungen 110 strömt, können Beschränkungen eingebaut sein, um einen Gegendruck zu erzeugen. Ein derartiger Gegendruck ist bei einigen Bearbeitungsvorg&gen wünschenswert, um sicherzustellen, daß der- Elektrolyt über sämtliche Werkstück- Werkzeugbereiche strömt und den Baum zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück während der Bearbeitung vollständig ausfüllt, wodurch eine weite re Erhöhung der Genauigkeit der endgültig erzeugten Oberflächen sichergestellt ist.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung·

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Claims

Pater.*-!Kv , Dipl.-Ing. 8023 München - Pulloch Μ» VfwiwStr 2 -1*1. München 790570 *· vEa/Bä 4693 München-Pullach, 12. Feb. 68 Neuanmeldung Cincinnati Milling Machine Co. "Werkzeugmaschine zur Durchführung von elektrochemischen Bearbeitungen" NEUE PATENTANSPRÜCHE ss sat ass s sst s aast sr at as sa

1. Werkzeugmaschine zur gleichzeitigen elektrochemischen Bearbeitung mehrerer bereits vorausgehend bearbeiteter Oberflächen eines elektrisch leitenden Werkstückes mit den zu bearbeitenden Oberflächen entsprechenden, elektrisch leitenden Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen jedes Werkzeuges (12,13) aus zwei aneinander angrenzenden Abschnitten (87 und 90) bestehen, von denen der zuerst zur Wirkung kommende Abschnitt ζ87) in Vorschubrichtung zur Anpassung an die elektrochemische Abtragung von der entsprechenden Oberfläche (26,27) des Werkstückes (25) geneigt ist und der andere sich daran anschließende Abschnitt (90) parallel zur Vorschubrichtung der Werkzeuge (12,13) verläuft und daß eine Isolation (93) an jedem Werkzeug (12,13) angrenzend an den zuletzt genannten Abschnitt (90) vorgesehen ist.

2.Werkzeugmaschine zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer bereits vorausgehend bearbeiteter Oberflächen eines elektrisch leitenden Werkstückes mit den zu bearbeitenden Oberflächen entsprechenden elektrisch leitenden Werkzeugen, bestehend aus einer Verkstuckbefestigung, einem Werkzeugträger, einer Einrichtung zum Zuführen des Elektrolyten zwischen die Werkzeuge und die zu bearbeitenden Oberflächen, einer Stromquelle an deren in Bezug auf das Werkstück negativen Pol die Werkzeuge angeschlossen sind und aus einer Einrichtung zur gleichzeitigen Bewegung der Werkzeuge in Bezug auf das Werkstück mit einer vorherbestimmten Vorschubgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen jedes Werkzeuges (12,13) aus zwei aneinander angrenzenden Ab-

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schnitten (87 und 90) bestehen, von denen der zuerst zur Wirkung kommende Abschnitt (87J. in Vorschubrichtung zur Anpassung an die elektrochemische Abtragung von der entsprechenden Oberfläche (26,27) des Werkstückes (25) geneigt ist und der andere sich daran anschließende Abschnitt (90) parallel zur Vorschubrichtung der Werkzeuge (12,13) verläuft und daß eine Isolation (93,) an jedem Werkzeug (12,13) angrenzend an den zuletzt genannten Abschnitt (90) vorgesehen ist.

3· Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt derart zugeleitet wird, daß er zuerst über den weiten Abschnitt der Wirkfläche jedes Werkzeuges (';2,13) und dann über den ersten Abschnitt (8^r/) strömt.

4. V/erkzeugnaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daü die Werkstückbefestigung (30) mit der Anzahl der zu bearbeitenden Oberflächen (Bohrungen 26,2?) entsprechenden Offnungen (32, 33) versehen ist, die mit den Bohrungen (26,27) ausgerichtet aber größer als diese sind, daß die öffnungen (32,33) mit einer Isolation (3⁷O ausgekleidet sind und daß in die Öffnungen (32,33) Kanäle (110,111) zum Ableiten des Elektrolyten einmünden.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzexchnet, daß in den öffnungen (32»34) in der Werstückbefestigung (30) Vorrichtungen (41,42) zum Ausrichten des Werkstückes (25) angeordnet sind, welche Vorrichtungen (41,42) aus einer Stellung, in der die über die Oberfläche der Werkstückbefestigung (30) hinaus und in die Bohrungen (26,27) des Werkstückes (25) hineinragen, in eine andere Stellung bewegbar angeordnet sind, in der sie die Bohrungen (26,27) in dem Werkstück (25) und die Abflußkanäle (110, 111) des Elektrolyten freigeben.

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6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des Elektrolyten aus jedes Werkzeug (12,15) umgebenden Verzweigungen oder Verteilern (20) besteht, die durch Spannvorrichtungen (68) an dem Werkzeugträger (11) genau ausgerichtet gehalten sind, welche Spannvorrichtungen die Verzweigungen (20) dicht auf das Werkstück (25) druckende Federn (VO) und Dichtungen (76) im Bereich ihres Werkzeuges (12,13) aufweist.

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