DE1765948A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Werkstuecken - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von metallischen oder anderen leitungsfähigen Werkstücken, wobei Unregelmäßigkeiten der Oberfläche soloher Werkstücke beseitigt werden.

Entgratungsvorrichtungen verschiedener Art werden allgemein in der Metallverarbeitungsbranche verwendet, insbesondere zur Beseitigung von Unregelmäßigkeiten an Oberflächen von gegossenen, maschinell bearbeiteten und profilierten metallischen Werkstücken. In den meisten Fällen enthält solch eine Vorrichtung eine mit beweglichen Teilen versehene Scheuertrommel, um die Werkstücke, die sich im allgemeinen in einem flüssigen Medium befinden, wobei manchmal Schleifmittel vorgesehen sind,

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wiederholgt gegeneinander zu stoßen, gegen die Wände des Hohlgefäßes oder Trommel zu werfen oder in reibenden Kontakt mit anderen Körpern (z.B. von schleifendem Material), die der Ladung in der Trommel beigegeben sind, zu bringen.

Dieser Scheuervorgang entfernt mechanisch anhaftende Materialien, während er unrege!mäßige,mit den Metallkörpern ein Ganzes bildende Teile und Vorsprünge abrundet. Diese Systeme sind jedoch relativ langsam und sogar mangelhaft, wenn der Entgratungsvorgang wesentliche Materialmengen entfernen muß.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist -demnach, ein Verfahren zum Entgraten von Werkstücken zu entwickeln, bei dem der Grad der Materialentfernung und der Oberflächenglättung der behandelten Gegenstände sichtlich erhöht und verbessert wird.

Diese und weitere Aufgaben, die im Laufe dieser Beschreibung näher erläutert werden, werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Entgraten von Werkstücken gelöst, bei dem das flüssige Medium in Berührung mit dem zu entgratenden Werkstück in Bewegung gebracht wird, während zwischen den Oberflächen des letzteren und mindestens einigen anderen Körpern ein mechanischer Kontakt gleichzeitig mit einer elektrochemischen Materialentfernung durchgeführt wird. Man hat überraschenderweise festgestellt, daß elektrochemische Techniken, welohe bia jetzt und vorzugsweise zur elektrochemischen Bearbeitung und elektrochemischen Abschleifen von Metallkörpern verwendet wurden, bei denen dichte Toleranzen eine Notwendigkeit

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sind, tatsächlich in Verbindung mit einem Scheuer- oder Bewegungsvorgang zum Entgraten von metallischen Werkstücken oder Gegenständen verwendet werden können, welche elektrolytisch lösliche Oberflächenteile ohne Erfordernis einer stationären, gegen das Werkstück gepressten oder damit in Richtung einer vorher vorgesehenen Maschinenspalte angelagerten Elektrode besitzen.

In Übereinstimmung mit dem Hauptmerkmal dieser Erfindung wird ein elektrochemischer Bearbeitungsstrom, der Gleichstrom oder periodisch sein kann (z.B. gleichgerichteter Wechselstrom, pulsierender Gleichstrom und gewöhnlicher Wechselstrom), durch das flüssige Medium geleitet, welches durch einen Elektrolyten gebildet wird und abschleifende Teile oder nur zusätzliche Körper zum Erleichtern des mechanischen Entgratend der Werkstücke gleichzeitig mit dem elektrochemischen Torgang enthalten kann.

Während na» die genauen Ursachen, warum der Stromfluß durch den Elektrolyten das Entfernen von Material von der Oberfläche der, etromleitfähigen Werkstücke bewirkt, noch nicht ganz klar sind, kann man annehmen, daß jedes der Werkstücke als eine Elektrode zum Bearbeiten von anderen oder als ein elektrolytischer Erosion gegen andere leitfähige Körper unterworfener Gegenstand wirkt. Da elektrolytische Oxydation des Werkstückes auf seiner Oberfläche im wesentlichen nicht umkehrbar ist in dem Sinn, daß Bewegung und mechanische Betätigung des Elektrolyten die Oxydsohicht, sobald sie gebildet ist, entfernt, und,

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selbst nach Polar!tatsumkehr das Metall nicht materiell vom Oxyd auf die Werkstücksoberflache wieder aufgetragen wird, wird der elektrolytische Vorgang ausgeführt, als ob ein Draht direkt an jedes Werkstück angeschlossen wäre.

Es ist vorteilhaft, Teilchen oder Körper von magnetisch durchlässigem Material in dem Entgratungsbehälter zwischen den Werkstücken zu verteilen. Solche Körper können abschleifende Wirkung haben oder elektrisch leitfähig sein, um die elektrochemische Erosion der Werkstücke zu erleichtern oder um die flip den Entgratungsvorgang notwendige Reibung zu erzeugen. In der Tat brauchen die als bewegliche Elemente dienenden Teilchen oder Körper unter manchen Umständen nicht magnetisch durchlässig zu sein, da die Teilchen im Elektrolyten dazu neigen, einem rasch sich ändernden magnetischen Feld durch Drehung um dessen Achse zu entsprechen. Dadurch kann die Bewegung mit Hilfe von leitfähigen als auch magnetisch durchlässigen Teilchen gefördert werden. Gemäß einem weiteren Merkmal dieser Erfindung können die Teilchen, die magnetisch oder elektrisch in flüssigem Medium verschiebbar sind, mit einem schleifbaren Material überzogen, darin einverleibt oder gemischt mit schleifenden Teilchen werden, welche nicht durch ein elektromagnetisches Feld beeinflußt werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Ausnutzung von chemischen Vorgängen beim Entfernen von Oberflächenunregelmäßigkeiten in Verbindung mit dem oben beschriebenen

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elektrochemischen und mechanischen Entgratungsvorgang. Dadurch hat man festgestellt, daß überraschend wirksame Ergebnisse erzielt werden können, wenn man dem Elektrolyten ein chemisches Bqiz- oder Ätzmittel für das Material des Werkstücks beimischt. Aus bisher unerklärlichen Gründen ist die erhaltene Oberflächenglätte und der Entgratungswert bei Verwendung von z.B. E^senchloryd als chemisches Beizmittel im Elektrolyten beser a\a jene, die man mit entweder dem Ätzmittel oder dem elektrochemischen Vorgang allein erwarten würde, während der Grad der Materialentfernung die aufgrund der einzelnen Wirkungen de3 Ätzmittels und der elektrochemischen Erosion vorauszusagende Summe Überschreitet.

■Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird da.s elektrochemische Entgraten von metallischen Werkstücken gleichzeitig unter Bewegung der Körper in einer elektrisch leitfähigen, um eine feststehende Achse (vorzugsweise horizontal oder nahezu horizontal) drehbaren Scheuertrommel durchgeführt, welche einen flüssigen Elektrolyten und die leitfähigen Teilchen (z.B. Kohle) sowie die hierin beschriebenen Werkstücke enthält. Ein Elektrodenpaar ist in ständigem Kontakt mit dem Elektrolyten während der Rotation der Trommel und ist vorzugsweise an voneinander entfernten Enden des Elektolytbads angeordnet und besteht aus einem im Elektrolyten unlöslichen Material und ist dadurch frei von elektrolytischen Angrifffen. Die leitfähigen Elektroden werden beispielsweise gebildet durch die Endwände der Trommel und rotieren mit diesen, wobei die zylindrische Trommelwand die isolierende Unterlage für diese Elektroden bildet.

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Unregelmäßiges Entgraten kann durch Einführung eines Schutzgases in das Elektrolytbad mit dem im Kreislauf wieder hineinfließenden Elektrolytstrom vermieden werden. Man hat festgestellt, daß das Schutzgas labyrinthartige Wege für den durch den Elektrolyten fließenden elektrischen Strom herstellt, d.h. die Ionen-Beweglichkeitswege, wobei es dabei den elektrochemischen Vorgang im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Diese Technik besitzt denfzusätzlichen Vorteil, daß das Schutzgas beim Austritt aus dem Elektrolyten als ein Verdünnungsmittel für die durch Elektrolysis erzeugten und durch die öffnungen über der Elektrolytoberfläche entweichenden, frei werdenden Gase dient.

Die obigen und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung verständlicher, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen bezuggenommen wird. Es zeigen:

_Ä Pig.1: eine axiale Querschnittsansicht durch einen Entgratungsbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung, mit einer vergrößerten Darstellung der die Werkstücke bearbeitenden Teilchen;

Pig.2: ein Diagramm, welches die Wirkung eines magnetischen Feldes auf das Entgratungssystem von Fig.1 darstellt;

yig.3: eine dj.agrammatiache Querschnittsansicht, die einen anderen, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthaltenden Apparat darstellt;

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Fig. 4ϊ eine axiale Querschnittsansicht eines Entgratungssystems, welches magnetische Bewegung ausnützt;

Fig. 5* eine axiale Querschnittsansicht durch ein System zum Entgraten einer Gesenkhöhlung;

Fig. 6: eine Untenansicht des Entgratwerkzeuges;

Fig, 7: (Blatt 1) einan Querschnitt durch ein anderes, die Hauptmerkmale dieser Erfindung enthaltendes System;

Fig. 8: (Blatt 1) eine perspektivische Ansicht eines Systems, das irgendeine Strombewegung der Werkstücke verwendet;

Fig, 9A - 9C: diagrammatische Ansicht von verschiedenen Ar-

beitsweisen der vorliegenden Erfindung}

Fig. 10: einen axialen Querschnitt durch eine Scheuertrommel einer erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung;

Fig.11A: einen axialen Querschnitt einer eine Endwand der Trommel bildenden Elektrode;

Fig.11B: eine Draufsicht des vorherigen;

Fig,12A: einen Querschnitt durch eine geänderte Elektrode;

Fig.12B: eine Draufsicht auf die letztere Elektrode;

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Fig. 13: eine der Fig.10 ähnliche Ansicht eines geänderten Systems zum Entgraten metallischer Werkstücke; - 8 -

Pig. H: ein axialer Querschnitt durch ein Scheuersystem, das andere Lehren der Erfindung enthält;

Fig. 15: ein Diagramm einer kontinuierlichen Entgratungsvorrichtung gemäß den lehren dieser Erfindung;

Fig. 16: ein axialer Querschnitt durch eine Entgratungsvor-

riohtung, welche ein stationäres System verwendet und die elektrolytisch zirkulierenden Mittel dafür dia-■ . grammatisch darstellt, und

Fig. 16 A: eine Querscbnittsansicht entlang der linie IYIA-XVIA von Fig. 16.

Fig.1 zeigt eine Entgratungsvorrichtung, welche im wesentlichen aus einem Behälter 10 von elektrisch isolierendem und nicht magnetischem Material besteht, der ein flüssiges Medium in Form eines Dielektrikums oder eines Elektrolyten 11 enthält, in dem die Werkstücke 12 (in Rechtecken dargestellt) verteilt werden. »

Die metallischen Werkstücke 12 werden im Elektrolyten von leitfähigen Teilchen 13 (schraffierten Kreisen) und, gewöhnlich von magnetischen und abschleifenden Teilchen 14 (punktierte · Kreise) begleitet. Der Behälter 10 ist von einer auf der Achse des Behälters zentrierten und zum Erzeugen eines auf die im Behälter befindlichen Fartikelchen einwirkenden axialen Flusses (siehe Fig.2) geeigneten Spule 15 umgeben. Zu diesem Zweck ist

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die Spule 15 mit einer Wechselstromquelle 16 von hoher Amplitude verbunden, so daß mindestens 1000 Ampärewindungen durch die Spule 15 erzeugt werden. Die elektrochemische Erosion wird ebenso durch, ein Elektrodenpaar 17 und 18 erleichtert, das voneinander entfernt innerhalb des Elektrolyten 11 angebracht und mit einer elektrolytischen Stromquelle 19 verbunden ist.

Aus Pig.2 kann man ersehen, daß die Anwendung des magnetischen Felds von .hoher Intensität in axialer Richtung die leitfähigen Werkstücke (und sogar nicht leitfähige Teilchen) veranlaßt, sich in einer Kreisbahn 20 um die Achse des Felds zu bewegen. Da die Wechselstromquelle 16 das Feld, wie durfch. die Pfeile 21a und 21b angegeben, umkehrt, können die Drehbewegung oder Schwingungen der Teilchen durch die Pfeile 22a und 22b dargestellt werden. Es ist überraschend genug, daß nichtleitfähige Teilchen ionisch geladene Teile des Elektrolyten auf sich adsorbiert zu haben scheinen und Beweglichkeit unter dem Einfluß des magnetischen Feldes besitzen.

Diese Bewegung der Werkstücke und Graphitteilchen ergibt, wenn letztere als die leitfähigen Elemente des Entgratsystems dienen, eine größere Bearbeitungsgeschwindigkeit (d.h. stärkere Materialentfernung) und verminderte Rauheit im Vergleich zu äußerlich verursachten Vibrierungen von ähnlicher Frequenz und-Amplitude. Wenn abschleifende Teilchen ebenfalls hinzugefügt werden, wird eine noch größere Verbesserung erreicht.

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Zur weiteren Erhöbung des Bearbeitungswertes wird die magnetische Bewegung kraftschlüssig mit einer Elektrolyse zwischen der plattenförmigen Elektrode 17 am Boden des Behälters 10 und der ringförmigen Elektrode 18 entlang der oberen Partie dee Elektrolyten 10 durchgeführt. Wiederum wird elektrochemische Erosion von den leitfähigen Teilchen gefördert, obwohl keines der Werkstücke 12 elektrisch durch Kabel o.dgl. mit der Stromquelle 19 verbunden zu sein braucht. Diese elektrochemische Erosion 1st eine Polge der Tatsache, daß die leitfähigen oder Graphitteilchen sich als individuelle Elektroden betätigen, derart, daß zwischen den Graphitpartikelchen und dem Werkstück ein Potentialunterschied besteht. Dieser Unterschied ist gemäß der Erfindung so gepolt, daß er dadurch eine elektrochemische Erosion des Werkstücks mit dem daduroh erhöhten Entgraten zusichert.

Im System von Pig.3 ist der Behälter 110, welcher den Elektrolyten 111 und das Werkstück 112 enthält, auf einer Achse und einem Auflager 124 montiert, derart, daß die Drehachse der oben offenen Trommel 110 einen Winkel von 30° zur Horizontalen bildet. Das Auflager 124 wird von einem Ständer getragen, neben dem sich ein Motor 127 befindet. Die Achse 128 dieses Motors ist über eine Freilaufkupplung 129 und einen Kegeltrieb 130 mit der Achse 123 verbunden. Bei Betätigung des Motors 127 wird die Trommel 110 um ihre schräge Achse 125 gedreht, so daß sie die Werkstücke 112 im Elektrolytmedium untereinanderwirft. Eine weitere Bewegung kann durch eine» Magnetfeldspule 115 erzielt werden, die mit Wechselstrom von einer Quelle 116 aus gespeist werden kann. Die elektromagnetische

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Spule 115 erzeugt einen axialen Magnetfluß durch die untereinandergeworfene Hasse innerhalb der Trommel 110. Aa Boden und am inneren Umfang des Behälters 110 ist ein Elektrodenpaar 117 und 118 entsprechend angeordnet und kann mittels BUrsten 117' und 118* Über eine nicht näher dargestellte Wechselstrom- , eine pulsierende Gleichstrom- oder eine Gleichstromquelle geschaltet werden.

Die Werkstücke 112, Graphitteilchen und -körper, magnetisch durchlässige Substanzen, so wie z.B. Bariumferrite o.dgl. und ein Elektrolyt werden in die Trommel 110 hineingegeben, die rotiert wird, so daß die Körper durch den Elektrolyten binunterziehende Schwerkraft mit den zentrifugalen, den Körpern zugefUbrten Kräften zusammenwirkt, um mechanische Kontakte zwischen den Körpern und eine Reibung von unregelmäßigen Teilen zur Glättung derselben herzustellen. Zwischen den Elektroden 117 und 118 kann ein elektrochemischer Erosionsstrom erzeugt werden, so daß die Graphitpartikelchen elektrochemische Auflösungselektroden bilden. Das bei 116 der Spule 115 zugeführte Wechselfeld erzeugt Vibrierungen und Oszillierungen der Teilchen, was den Entgratvorgang weiter erhöht.

Während an die Spule 115 eine Gleichstromquelle (116¹) geschaltet werden kann, falls ein konstantes magnetisches PeId gewünscht, wird, wird durch die rasche Drehung der magnetischen Teilchen und leitfähigen Werkstücke 112 ein elektrischer Strom in die Entgratungsmasse induziert, wobei festgestellt wurde, daß dieser eine elektrochemische Erosionswirkung besitzt.

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Abschleifende Teilchen, wie z.B. Siliziumkarbid und Aluminiumoxyd können zusammen mit magnetischen Barium-Ferritteilchen oder leitfähigen Graphitteilchen gesintert werden, ao daß dieselben Teilchen den abschleifenden Bestandteil und die magnetischen oder leitfähigen Körper bilden können.

Wenn die Teilchen permanent magnetisch sind, wie dies bei Barium-Ferritkörpern der Fall ist, reichen die innewohnenden Felder dieser Teilchen aus, sie dazu zu bringen, die Wßrkstiicke mit magnetischen Kräften anzuziehen, die bei Bewegung der Partikelchen unter Einfluß von außen zugeführten Vechselstrom-Magnetfeldern oder bei Bewegung des Behälters oder durch Schleudern des Systems die Erosion des Werkstückes fördern. In diesem Fall drängt eine magnetische Kraftfeldkomponente die abschleifenden Teilchen gegen die Werkstücke und wirkt mit einer zentrifugalen und Schwerkraftkomponente zusammen.

Fig.4 zeigt eine andere Ausführung zur Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung, wobei der Behälter 210 hier als ein elektrisch nicht leitfähiges Rohr dargestellt ist, dessen sich nach innen ausdehnende Flanschen an den gegenüberliegenden Enden des Rohres 210 perforierte Endplatten und 232 tragen. Der Behälter 210 ist auf einem Ständer 233 montiert, der auf dem Boden 234 eines Schutzbehälters 235 elastisch aufgehängt ist, so daß dieser Ständer durch irgendwelche geeigneten Tibriermittel, z.B. einem von einem Motor 237 angetriebenen Exzenter 236 vibriert werden kann.

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Die Oszillierungen des Ständers 233 können eine Kreisbahn beschreiben, derart, daß sie eine vertikale und eine 'horizontale Komponente aufweisen, wie bei 238 dargestellt. Durch eine Pumpe 239, welche Elektrolyt zu einem Sprühkopf 240 zirkuliert, der sich über der Elektrolytoberfläche 241 im Sammelbehälter 235 befindet, wird ein Elektrolytatrom durch den Behälter 210 bewirkt.

Die zylindrische Muffe 210 ist von einem erregbaren Magnet 215 umgeben, der mit einer Impulsspannungsquelle 216 verbunden ist, welche einen von einer Batterie 216b über einen Widerstand 216c gespeisten Kondensator 216a enthält. Eine Funkenstrecke 216d ist mit dem Kondensator 216a parallel zur Spule 215 reihengeschaltet. Dadurch lädt sich der Kondensator 216a mit einer von der zeitkonstanten RC-Schaltung 216a, 216c bestimmten Geschwindigkeit auf bis die Spannung an der Funkenstrecke 216a deren Überschlagsspannung erreicht. An dieser Funkenstrecke wird dann eine Entladung vor sich gehen, welche kurzzeitig einen sehr hohen Strom durch die Spule 14 fließen läßt, wenn der Kondensator 216a sich über die Funkenstrecke und die Spule entlädt. Nach der Entladung des Kondensators 216a beginnt der ladevorgang von neuem bei einer Wiederholungsgeschwindigkeit, welche eine Funktion der Beitkonstanten der RC-Schaltung ist. Der Behälter 210 enthält Werkstücke zusätzlich zu abschleifenden Teilchen 213, die vorzugsweise aus Wolframkarbid, Titankarbid, Tetraboronkarbid, Aluminiumoxyd, und Siliziumkarbid oder Mischungen davon bestehen.

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Die dem Behälter 210 zugefügten Schwingungen verursachen relative Bewegung der Scheuer- und Werkzeugkörper innerhalb des Elektrolyten und es entsteht eine elektrochemische Wirkung, die von solcher Schwingung in Verbindung mit dem Anlegen eines magnetischen Felds über die Spule 215 herrührt. Da die Entladung durch diese Spule eine relativ steile Wellenfront besitzt, werden die Teilchen mehr oder weniger impulsartig zusammengetrieben und Ergebnisse zeigen, daß solch impulsartiger Betrieb den Entgratungsvorgang im Vergleich zur Anwendung eines gewöhnlichen sinusförmigen Wechselstrombereiches fördert. '

Pig. 5 zeigt ein geändertes Entgratungssystem von besonderem Wert zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten von einer Gesenkböhlung und zur Glättung von maschinell bearbeiteten oder gegossenen Oberflächen von großen Gegenständen,, welche nicht durchgeschleudert werden können. Im System von Fig.5 wird ein Werkstück 312, wie z.B. ein Gesenk mit einer Höhlung 312a durch mechanische, elektrochemische und chemische Betätigung, wie es nachstehend erläutert wird, entgratet. Das Werkstück ist auf einer Stützplatte 333 montiert, die in der mit Bezug auf die Platte von Fig.4 beschriebenen Weise vibriert werden kann, um die mechanische Bewegung innerhalb eines Elektrolytbehälters 335 zu erleichtern. Dem Behälter 335 wird ständig Elektrolyt über eine Düse 340 zugeführt, die mit diner Pumpe 339 verbunden ist, welche Elektrolyt aus einem Reservoir 344

pumpt. '.■'.'"■··.

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Eine Auslaßöffnung 343 an dem Behälter 335 läßt Elektrolyt

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zum Reservoir/ablaufen, so daß in diesem Reservoir Ablagerungen nach dem Abfüllen des Elektrolyts durch die Pumpe 339 gesammelt werden. Dadurch, wird der Gesenkhöhlung 312a ständig Elektrolyt zugeführt, von der es in die Kammer 334 des Behälters 335 überfließt.

Innerhalb dieser Gesenkhöhlung 312a wird eine Elektrode 319 von einem Motor 327 um ihre vertikale Achse gedreht. Der Kopf 318a dieser Elektrode ist mit radialen Armen versehen ' und besitzt eine Kreuz- oder Sternform, wie in Pig.6 dargestellt. Der bewegliche Kopf 318a ist von den Oberflächen der Höhlung etwas entfernt angeordnet und treibt den Elektrolyten 311 gegen deren Oberflächen während er elektrochemische Erosion erzeugt. Zu diesem Zweck ist eine an sich bekannte elektrochemische Bearbeitungsquelle 319 mit dem relativ stationären Werkstück 312 und über eine Pumpe 319a, mit der rotierenden Elektrode 318 verbunden ; die Gußhöhlung 312a enthält außerdem leitfähige Teilchen 313 aus Graphit und, falls erwünscht, Schleifteilchen 314. Die letzteren können ganz oder . teilweise magnetisch sein, falls ein einen parallel zur Elektrode 318 sich erstreckenden Fluß aufweisendes magnetisches Feld angewendet wird.

Die diesen Teilchen durch die rotierende Elektrode 318 zugeführte Zentrifugalkraft sowie das ihnen erteilte Drehmoment wirft sie gegen die unregelmäßige Oberfläche der Höhlung 312a und gestattet ihnen, irgendwelche Unregelmäßigkeiten, die auf

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diese Weise lösbar oder abschleifbar sind, abzuheben und zu entfernen. Ebenso wird ein elektrochemischer Vorgang zwischen den Teilchen 314 und dem Werkstück wirksam, um Schneidegrate und ähnliche Vorsprünge entlang der Oberfläche elektrolytisch aufzulösen. Die elektrochemische Tätigkeit ist auf die gratähnlichen Vorsprünge von solchen Oberflächen konzentriert aufgrund der Nähe der Vorsprünge zu der Elektrode und der höheren Stromdichte bei diese Vorsprüngen.

Durch axiale.Vibrierung der Elektrode 318 während ihrer Rotation wird eine erhöhte Bewegung erreicht. Zu diesem Zweck ist die Elektrode 318 in einer lagermuffe 318b durch Kugellager 318c_ rotierbar gelagert, welche relative axiale Verschiebung der Elektrode 318 und der Muffe 318b verhindern, während sie der Elektrode gestatten, innerhalb dieser Muffe frei zu rotieren. Die nichtrotierende Muffe 318b wird in Richtung zu Rollen 318d in parallel zur Elektrode 318 liegenden Rillen 318e, geführt, so daß die Muffe sich nur in vertikaler Richtung frei bewegt. ·

Die Elektrode 318 trägt einen Folgeflansch 318f, der sich auf einen rotierenden exzentrischen Nocken 318g abstützt, welcher vom Motor 318h mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird. Dadurch wird die Elektrode 318 während des Entgratungsvorgangs in vertikaler Richtung (Pfeile 318 jL) hin- und herbewegt. Die Unterstützung 318g für diese Elektrode kann feststehend oder in zwei zueinander senkrechte Richtungen in der horizontalen Ebene verstellbar sein, so daß die genaue Positionierung des Kopfes 318a la der Gesenkhöhlung 312a erleichtert wird*

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Pig.7 zeigt ein abgeändertes Entgratungssystem, das keine äußeren Kräfte zur Erzeugung der nötigen Bewegung anwendet. Der nichtmagnetische und elektrisch, isolierende Behälter 410 ist hier zylindrisch ausgebildet und besitzt eine in der Wand dieses Behälters eingebettete Spule 415. Der Behälter kann aus Glas oder synthetischem Harz bestehen, während die Spule 415 Anschlußleitungen 415a besitzt, die mit einer Quelle, wie die bei 16 in Pig.1 gezeigte, verbunden sein können, und welche im allgemeinen flach ausgebildet sind und Sammelschienen bilden, so daß sie starke elektrische Ströme aufnehmen können. Der Behälter 410 kann im allgemeinen flach (z.B. in Form einer Pillenschachtel), länglich, wie hier dargestellt, oder sogar sphäroidisch ausgebildet sein. Außer den Werkstücken enthält der Behälter 410 magnetische, leitfähige und abschleifende, nicht speziell dargestellte Teilchen.

Eine Zirkulation von Teilchen und Werkstücken im Elektrolyten kann mit Hilfe einer in Pig. 8 dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden. Hier ist der Behälter 510 hauptsächlich prismatisch ausgebildet und wird ständig vom Reservoir 544 aus mittels einer Pumpe 539 mit Elektrolyt gespeist, wobei der Rückfluß des Elektrolyts zum Reservoir durch die leitung 543 erfolgt. Die Pole 515b eines Magnetjochs 515a liegen mit den Seitenwänden des Behälters 510 auf gleicher Ebene und sind von der Spule 515 umgeben. Wenn der Spule 515 ein Wechselstrom hoher Amplitude (z.B. bis zu etwa 2000imp.) zugeführt wird, induziert das zwischen den Polen 515b längs der Achse 515£ verlaufende Kraftfeld einen durch Pfeile 515d dargestellten Wirbelstrom um diese Achse und fördert somit die mechanische

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• .ίο —

• Tätigkeit, während es die leitfähigen Teilchen im Behälter polarisiert und ihnen gestattet, als individuelle Elektrodenkörper im Bezug auf eine elektrochemische Erosion der WerkstUcksoberfläohen zu wirken.

Die verschiedenen Arbeitsweisen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figuren 9A-9C gezeigt. Vor Betrachtung dieser Arbeitsweisen ist jedoch noch zu bemerken, daß die Magnete 15, 115, 215, 415 und 515 auch von einer Hochfrequenz-Wechselstromquelle zusätzlich zu einer eine-Niederfrequenzschwingung liefernden Quelle mit Energie gespeist werden können. Die vorzugsweise bei 4-00 kHz bis 5θΛ#Ηζ pro Sekunde und weit über Schallfrequenzen arbeitende Hochfrequenzquelle reduziert die Schranke gegen elektrochemische Wirkung an der Oberfläche des Werkstücks, so daß der elektrochemische Teil der Erosion und des Entgratungsvorgangs erhöht wird. Die Niederfrequenz-Schwingungsquelle kann bei, sagen wir 30-4-00 kHz arbeiten, so daß die Teilchen um entsprebhende Zentren oder räumlich innerhalb des Behälters bei entsprechender Geschwindigkeit oszillieren, Bei Verwendung von magnetostriktiven Teilchen dehnt sich das magnetische Hochfrequenzfeld aus und zieht sie entlang mindestens einer kristallinischen Achse zusammen, so daß man eine zusätzliche Reibbewegung erhält, die den Entgratungsvorgang fördert. Während in Fig.1 nur eine vereinfachte Hochfrequenzquelle dargestellt ist, ist es verständlich, daß für den Speisestromkreis der Magneten in jeder der anderen Ausführungsformen ein ähnliches System verwendet werden kann. Die Hochfrequenzquelle von Pig.1 enthält einen Hochfrequenz-Wechselstromgenerator 50, welcher parallel zur Primärepule eines Koppeltransformators 51 gesohaltet ist, desae^^Bku^fyr^o^ung mit einem Gleichstrom-

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Blockkondensator 52 parallel zur Elektromagnetspule 15 reihengeschaltet ist. Die Hochfrequenzquelle 50 kann irgendein geeigneter veränderlicher Frequenzgenerator sein und braucht keinen sinusförmigen Ausgang zu haben. Ein abgestufter oder Sägezahnausgang ist tatsächlich ebenso wirksam. Die elektrochemische Bearbeitungsquelle 19, die, wie früher bereits beschrieben, Gleichstrom, impulsweise wirkenden Gleichstrom oder Wechselstrom liefern kann, kann ferner eine Hochfrequenz-Depolarisierungsquelle enthalten, die parallel zu den Elektroden 17,18 geschaltet ist. Diese letztere Quelle sollte einen Frequenzbereich von kHz bis einigen MHz haben und wird durch den Hochfrequenzgenerator 60, welcher parallel zu den Elektroden 17 und 18 geschaltet ist, gebildet.

In Fig. 9A ist die Beziehung zwischen den verschiedenen, im Elektrolyten vorhandenen Teilchen und Körpern gemäß z.B. dem System von Pig.1 dargestellt. Die Elektroden 17 und 18 sind bei 617 und 618 in Fig.9A dargestellt und die Werkstücke 612 sind aufs Geratewohl im Elektrolyten 611 verteilt. Der Elektrolyt ist hier eine wässrige Lösung eines Kalium- oder Natriumsalzes, wie z.B. Kalium- oder Natriumnitrat, Kaliun- oder Natriumnitrit, Kalium- oder Natriumazetat, Kalium- oder Natriumchlorid o.dgl. Die Lösung kann auch ein chemisches Ätzmittel, wie Eisenchlorid oder Kalium- oder Natrimhydroxyd enthalten. Zu diesem Zweck können Säuren und Grundstoffe verschiedener Art als Ätzmittel enthalten sein. Innerhalb des Behälters sind Graphitpartikelchen 613 mit einer geringeren Anzahl von Schleifteilchen 614 verstreut. Man hat beobachtet,

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daß im System der Pig.9A jedes der Graphitpartikelchen 613 als eine Pseudoelektrode fungiert und daß die elektrochemische Tätigkeit an den Stellen E entlang beider Oberflächen des WerkstUoks stattfindet.

Auf ähnliche Weise wird bei E· die elektrochemische Tätigkeit nur zwishhen Graphitpartikelchen sowie zwischen einem Graphitteilctaen und einer der Elektroden 617 und 618 erzeugt. Die mechanische Bewegung des Systems bewirkt ebenfalls einen Schleifkontakt zwischen den Teilchen 614 und dem Werkstück 612.

In Fig.9B wird die mechanische Tätigkeit durch ein zur Zeichenebene 715c senkrechtes PeId gefördert, so daß die Werkstücke 712, die Schleifteilchen 714- und die Graphitteilchen 713 sich in einer Kreisbahn um diese Achse bewegen und, wenn die Teilchen magnetisch durchlässig sind, miteinander in Kontakt gebracht werden, was den bloß willkürlichen, vorher beschriebenen Kontakt erhöht.

Pig. 90 zeigt ein bevorzugtes System, bei dem Anwendung der Prinzipien von Pig.1, die magnetischen Teilchen K und H¹ in .Pfeilrichtung a durch ein magnetisches Wechselstroogebiet vibriert werden, so daß die wechselweise den Werkstücken W,W' und W" quer zu ihren Kontaktflächen oder den Schleifteilchen A und A¹ Kraft zuführen. Mechanische Bewegung des Systems entsteht durch schleifendes Entgraten der Werkstücke mit durch das Magnetfeld erhöhter Reibkraft. Bei Anwendung eines hochfrequenten Magnetfelds und bei Verwendung magnetostriktiver

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Teilchen werden die Teilchen M und M¹ einer Dehnung und Zusammenziehung in Richtung der Pfeile b unterworfen, so daß diese Bewegung der mechanischen Bewegung überlagert wird und den Entgratungsvert weiter erhöht. Die magnetischen Teilchen können Ferrite oder gesinterte dauermagnetische Materialien sein, obwohl es vorteilhaft ist, als Verbindungsmittel für diese die Teilchen ergebenden magnetischen Körnchen ein elastisches Material zu verwenden, so daß die Teilchen selbst hochelastisch sind.

BEISPIEL I

10 kg von eisengegossenen, zylinderförmigen Werkstücken (Scheiben, Nadeln oder Nägel) von 30 mm Durchmesser und 10 mm länge wurden in einer rotierenden Scheuertrommel mit einer um 30° über der Horizontalen geneigten Achse entgratet, die bei 55 upm angetrieben wurde (Eig.3). Die Trommel hat einen Durchmesser von 300 mm und eine axiale länge von 700 mm und ist mit von einem Elektrolyten, wie bei 117 und 118 dar-' gestellt, überbrückten Elektroden ausgerüstet. Es wurden 5 liter eines wässrigen, gewichtmäßig IO96 Kaliumnitrat, 5f» Natriumkarbonat und 2?6 Natriumnitrit enthaltenden Elektrolyts verwendet. Die zusätzlichen Körper oder Teilchen bestanden aus 5kg Graphit beim ursprünglichen Versuch mit einer gleichen Menge von zylindrischen Teilohen von 5mm Durchmesser und 2 mm Länge.

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An die Elektroden wurden 18V Wechselspannung "bei 80 amp. geschaltet. Als entsprechende BehandLingszeiten ergab dieses System eine Grat-Entfernungsgeechwindigkeit von 24g pro Stunde und entsprechend 18g pro Stunde mit Unebenheiten von 1 und 0,6 Mikron H_mo_, wogegen die entsprechenden 3earbeitungsgescbwindigkeiten und Unebenheiten 0,010g pro Stunde und entsprechend 0.008g pro Stunde bei 8 und 2 Mikron H_max ergaben, bei Verwendung von 20 kg Tonerdeschleifmittel gemäß den Standardmethoden in einer ähnlichen Trommel.

BEISPIEL II

Bei Anwendung des Systems von Pig.1 wurde das Entgraten in einer 15$igen Natriumchloridlösung bei einer Menge 35 Volumprozent Stahlwerkstücke mit einem Durchmesser von 10 mm und 5mm länge, durchgeführt. Graphitpartikelchen, wie in Beispiel I beschrieben, wurden im Verhältnis zur Werkstiicksmenge von etwa 1.15 '· 1 verwendet und zur Spule 15 wurde ein Wechselstrom von 50 Hz bei 1800 Amperwindungen geleitet. Die durchschnittliche Entgratungsgeschwindigkeit war ungefähr 127mg pro Stunde im Vergleich zu 5-15 mg pro Stunde bei Schleifteilchen (Tonerde) gemäß üblichen Systemen. Die durchschnittliche Unebenheit betrug ungefähr 6 Mikron H,_ im Vergleich zu 17 Mikron H

max ° xjax

beim üblichen System. Bei Hinzufügung von einem Gewichtsteil Bariumferrit-Magnetteilchen zu dem die Graphitteilchen im Verhältnis von einem Gewichtsteil Bariumferrit zu neun Voluaenteilchen Graphit enthaltenden Behälter (wobei die Bariumferrit-

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~²³ " ' V/65948

teilchen rechteckige Körper toq 5 x 5 x 2 mm sind), wurde die durchschnittliche Entgratgeschwindigkeit bis zu 140 mg pro Stunde ohne Erhöhung der Unebenheit erhöht.

BEISPIEL III

Der in Pig.4 grundsätzlich dargestellte Apparat wurde in Bariumferrit verwendet, wobei die dauermagnet is ehe ti Teilchen(5kg) einen durchschnittlichen Durchmesser von 3mm und eine Länge von 3mm besitzen. Der schleifende Bestandteil setzte sich hier aus 1kg von 300 BC-Geflecht zusammen. Die Werkstücke waren gegossene, zyllnderförmige Eisenpillen von 10am Durchmesser und 10 mm Länge. Das magnetische Feld wurde von einer Spule 215 von 50 Windungen erzeugt und der Erregerstron war ein 50 Hz-Wechselstrom von 60 Amp. Die Werkstücke hatten vor der Einfüllung in den Behälter eine Unebenheit von 200 Mi kron H_max. Die Flüssigkeit im Behälter war Petroleum. ITach Anlegung des magnetischen Felds ergab eine Wirkung von 15 Minuten ohne mechanische Bewegung eine Entgratung, derart, daß die Werkstücke eine Unebenheit von. 10-15 Mikron H „^ besaßen. Bei Entfernung des Hagnetfeldes reduzierte die Bewegung während eines Laufs von 1 Stunde bei 50 Hz die Unebenheit zu 10-15 Mikron H_ffiax. Solch eine Bewegung über die Plattform reduzierte die Unebenheit in Verbindung mit einem Dauermagnetfeld (3000 Amperwindungen) auf ein noch geringeres Niveau in 20-30 Minuten. Dadurch wurde festgestellt, daß das Dauermagnetfeld eine zusätzliche Kraft zur Erleichterung des Entgratungsvorgangs liefert.

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Bei Verwendung derselben Zusammenstellung der (dauermagnetischen) Entgratungsmasse mit der Vorrichtung von Pig.5 war es möglich, die zur Entfernung einer Unebenheit von 10-15 Mikron H erforderliche Zeit "bis zu 10 Minuten zu reduzieren bei Rotierung der Trommel bei 50 rpm um ihre 30° zur Horizontalen geneigte Achse. Die Zeit wurde in solchen Fällen weiter reduziert durch. Anwendung eines Gleichspannungsfeldes, wie in Beispiel I erläutert, gleichzeitig mit dem Magnetfeld. Wenn überhaupt kein äußeres magnetisches Feld angewendet wurde, verminderten die permanentmagnetiscben Kräfte (wie durch, die vorhergehenden Merkmale gezeigt), trotzdem die Entgratungszeit bis zu einer Unebenheit von 10-15 Mikron H im Vergleich, zu einem System, bei dem die permanentmagnetischen Teilchen durch, eine gleiche Menge von gleichgroßen Schleifteilchen ersetzt wurden.

BEISPIEL IV
Entgratung von nichtleitenden Werkstücken

Bei Verwendung der Entgratungstrommel von Fig.4, werden nichtleitende Rubinteilchen, welche die Werkstücke bilden, mit dauermagnetischen Bariumferritteilchen in Bewegung gebracht. Die Trommel enthält 3kg Bariumferritteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 3 mm und einer durchschnittlichen länge von 3mm. 2kg der Rubinteilchen werden behandelt, wobei die Rubine ursprüngliche etwa viereckige Form haben mit Seitenlängen von etwa 1mm. Die Flüssigkeit ist Petroleum; der Poliervorgang wird mit 400-500 Amp. bei etwa 50 Hz durchgeführt, welche einer den Behälter (Fig.4) umgebenden Zweiwindungsspule zugeführt werden. Die auf diese Weise während einer Zeitspanne von

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ungefähr 1 Stunde geglätteten Rubinteilchen haben der Peststellung nach eine sphärische Form, eine helle oder leuchtende Struktur und Durchmesser zwischen 0.8 und 0.9 mm. Bei Anwendung von mechanischer Vibration (z.B. in Richtung Motor 237 und Exzenter 236), wird der Grad der Bearbeitung für die fertige Partikelgröße erhöht.

Pig. 10 zeigt ein rotierendes Steuersystem zum Entgraten von metallischen Werkstücken, bei dem eine geschlossene Trommel 1010 zwei Endwände 1017 und 1018 bildende Elektroden besitzt, die den Elektrolyten 1011 in der Trommel festhalten. Zwischen den leitfähigen Elektroden 1017 und 1018 ist die Trommel als ein nichtleitendes Rohr 1041 ausgebildet, welches aus elektrisch isolierendem Material, wie z.B. Hartgummi oder ein elektrolytwiderstandsfähiges synthetisches Harz (z.B. Polykrylat) besteht und davon umgeben ist. Zwischen dem Trommelkörper 1041 und den Elektroden 1017 und 1018 sind isolierende Gummidichtungen 1042 vorgesehen. Die Trommel kann auch mit einer Öffnung 1045 versehen sein, um die Einführung der Werkstücke und Zwischenelektroden in das Innere der Trommel zu gestatten. Die gegen . elektrochemische Wirkungen und gegen den Elektrolyten geschützten Elektroden 1017 und 1018 bestehen aus Graphit oder aus einem unlöslichen Metall (z.B. rostfreiem Stahl oder Monel-Metall). Die Trommel 1010 ist auf zwei Drehzapfen 1024a und 1024t> montiert, die sich von einer Basis 1026 aufwärts erstrecken und für die Trommel eine horizontale Achse bestimmen. Wiederum wird die Trommel von zwei röhrenförmigen Wellen 1023a und 1023b getragen, welche an den entsprechenden Elektrodenendwänden 1017 und 1018 angebracht sind, wie es in Verbindung mit

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" ²⁶ " . "I 7 b b y 4

Figuren 11A, 11B und Figuren 12A und 12B beschrieben ist. Das Antriebsmittel für die Trommel besteht aus einem Motor 1027, dessen Abtriebswelle 1028 durch einen V-Riementrieb 1030 an die Hohlwelle 1023a zur Rotierung der Trommel um ihre horizontale Achse angeschlossen ist. Der elektrische Strom für den elektrochemischen Entgratvorgang ist durch eine Stromquelle 1019 vorgesehen und wird den Elektroden 1017 und 1018 über die Wellen 1023a und.1023b über ein Bürstenpaar 1019a und 1019b zugeführt. Durch eine Pumpe 1039 und ein aus einem mit der Hohlwelle 1023b

system

verbundenen Zuflußrohr 1040 bestehenden Kreislauf/wird Elektrolyt durch die Trommel zirkuliert. Die Hohlwelle 1023a leitet·' Elektrolyt von der Trommel zu einem an der Oberfläche 1044 endenden Rückflußrohr 1043.

Die Elektroden 1017 und 1018 können mit einer Reihe fächerförmiger Bohrungen (Figuren 11A und 11B) oder einer zentralen Rihe von wechselseitig parallelen Bohrungen (Figuren 12A und 12B) versehen sein, während Mittel zur Einführung von Gas in den flüssigen Kreislaufstrom (Fig.13) vorgesehen und ein Magnetfeld in radialer Richtung (Fig.13 und 14) angewendet werden können.

Im Ausführungsbeispiel der Fig.iOsind die Endwände und Elektroden 1017 und 1018 jedoch mit axial sich erstreckenden Bohrungen 1017¹ und 1018· versehen, welche mit den Hohlwellen 1023a und 1023b entsprechend in Verbindung stehen. Zusätzlich zum Elektrolyten 1011 enthält die Trommel eine Menge von metallischen Werkstücken 1012 (durch Reohtecke dargestellt) begleitet von leit-

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fähigen Teilchen 1013 (schraffierte Kreise) und, falls erwünscht, magnetische und abschleifende Teilchen. Die Teilchen 1013 "bestehen aus Kohle und fungieren als Zwischenelektroden; die Teilchen sind aus relativ sehr hartem, kohlenstoffhaltigem Material geformt, das der metallischen Schleifung der Werkstücke in der Trommel standhalten kann. Durch Sinterung von pyrolytischer Kohle können geeignete Teilchen hergestellt werden. Die Kohlenteilchen können außerdem Siliziumkarbid o.dgl. abschleifenden Staub enthalten, der darin vor der Sinterung verstreut wird.

Figuren 11A und 11B zeigen eine andere Ausführungsforra der Elektrode für die Trommel von Figuren 10,13 und 14, wobei die Elektroden 1117 im allgemeinen aus einer Scheibe 1117a aus Graphit oder aus anderem elektrochemisch geschütztem und über

• einen Flansch 1117b mit der röhrenförmigen Welle 1123 verbundenen Material besteht. In der Scheibe 1117a ist eine fächerartige Reihe von Bohrungen 1117c. angebrannt, die an der mit dem in der Trommel befindlichen Elektrolyten in Verbindung stehenden Innenfläche 1117,e_ offen sind. Aus Fig.11B ist ersichtlich, daß die Bohrungen in konischen Reihen um die Drehachse der Trommel (durch 1125 dargestellt) verteilt sind, so daß äine Anzahl dieser Bohrungen in die Trommel oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (siehe Fig.10) bei jeder der Elektroden 1017 und 1018 einmünden. Dadurch kann sich oberhalb des Elektrolytweges bildendes Gas durch die allerobersten Bohrungen ausströmen und kann mit dem die Trommel verlassenden und zum Reservoir 1044 fließenden Flüssigkeitsstrom mitgenommen werden. In diesem Reservoir,

• das zur Atmosphäre geöffnet ist, können die in der Flüssigkeit mitgeführten Gase in die Atmosphäre ausströmen.

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Die fächerartige Anordnung der Bohrungen hat außerdem den Vorteil, daß "bei der Einlaßelektrode (z.B. Elektrode 1018), die Bohrungen die Flüssigkeit und irgendwelche darin "befindlichen Gase (Pig.13 und 14) versprühen, um eine feine "Verteilung von Gasblasen im Elektrolytbad zu erreichen und sogar etwas Gas über dem Elektrolyten als Verdünnungsmittel für die durch die Elektrolyse erzeugten Gase zu liefern.

Die Bohrungen 1117£ konvergieren in axialer Richtung von der Trommel ausgehend und münden in die rohrartige Welle 1123 und bilden auf diese Weise eine Rohrverzweigung.

Die Elektrode 1217 von Figuren 12A und 12B stellt eine abgeänderte Konstruktion dar, bei der die Scheibe 1217a mit einer Mehrzahl von gleichmäßig voneinander entfernten, parallelen Bohrungen 1217£ ausgebildet ist, welche im Zentrumsbereich der Scheibe angeordnet sind und mit der mit einem Flansch 1217b an der Scheibe 1217 befestigten Hohlwelle 1223 in Verbindung stehen.

Es erweist sich als vorteilhaft, daß die Gegenwart von Gasblasen im Elektrolyten den Bearbeitungsvorgang und seine speziellen Auswirkungen auf Protuberanzen und die Entgratungen erhöht. Man hat festgestellt, daß die Gasblasen dazu neigen, an der Oberfläche des Werkstücks im Bereich zwischen den Entgratungen anzuhaften und diese Bereiche wirksam zu isolieren, während sie die Stromdichte der Entgratungen erhöhen. Dies verbessert ebenfalls die Oberflächenglättung und kann durch Einführung von Schutzgasen in das System kontrolliert werden, wie es in Verbindung mit Fig. 13 beschrieben werden wird. Der Ausdruck

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"Schutz" muß jedoch mit Rücksicht auf die hier ausgeübte'Wirkung verstanden werden. Wenn die ausgeströmten Gase Hydrogen enthalten, ist es nicht ratsam, Oxygen hinzuzufügen und umgekehrt. Sogar normal wirksame Gase können als wirksam angesehen werden, falls sie in Gegenwart von aus dem Entgratungsbad ausgeströmten Gasen nichtexplosiv sind.

In Fig.13 ist eine horizontale Trommel 1310 dargestellt, deren Körper 1341 zwischen zwei Dichtungsringen 1342 und Elektroden 1317 und 1318 vom in Fig.HA und 11B dargestellten Typ festgehalten wird. Die Elektroden werden zwischen den rohrartigen Wellen 1323a und 1323b getragen, deren Schleifringe mit BUrsten 1319b und 1319a der elektrochemischen Bearbeitungsstromquelle 1319 in Verbindung stehen.

Ein Motor 1327 treibt die Trommel um ihre horizontale Achse, während Elektrolyt durch die Trommel über eine Pumpe 1339 vom Reservoir 1344 und einer mit der Hohlwelle 1323b; in Verbindung stehenden Leitung 1340 zirkuliert wird. Der Elektrolyt wird aus der Trommel über die Leitung 1343 * zum Reservoir zurückgeleitet.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird vor dem Weg in die Trommel Gas in den Elektrolyten eingeführt, wobei die Ga8zufuhrquelle bei 1350 in Fig.13 dargestellt ist. Die Quelle ist ein Luft- , Argon-, Kohlendioxyd- , Nltrogentank o.dgl., welcher Über ein. Ventil 135Oa und eine Leitung 135Ob mit der Hohlwelle 1323b dar Elektrode I3I8 verbunden ist.

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Wenn Gas unter hohem Druck in den Elektrolyten hineingepreßt wird, der wiederum unter Druck einer Pumpe 1339 steht, dehnt sich die in die Trommel durch die Elektrode 1318 eintretende Flüssigkeits-Gasmischung aus, um das Gas in Form von Blasen ausströmen zu lassen und um teilweise etwas Gas in die Troosel über dem Elektrolyten einzuführen, das hierbei die durch Elektrolyse entstehenden Gase verdünnt. Die Gasblasen im Elektrolyten haften an den Werkstücksoberflächen an und erhöhen die Entgratungstätigkeit. Ein Elektromagnet 1315, dessen Fluß durch Pfeil $ dargestellt werden kann, ist unterhalb der Trommel 1310 vorgesehen und kann die elektrochemische Bearbeitungstätigkeit erhöhen. .

Das Magnetfeld hat offenbar eine doppelte Aufgabe, nämlich daß es einen dynamischen Strom von flüssigem Ekektrolyten verursacht und zweitens, daß es auf die Werkstücke, wenn diese perrotibel sind, magnetisch anziehende oder abstoßende Bewegungen ausübt.

Im System der Fig.14 hat die Trommel 1410 einen zylindrischen Körper 1441 ,welcher perforiert ist, .um Gas auszuscheiden und Elektrolyt während seiner Rotierung in einem Bad 1435 in die Trommel eintreten zu lassen. Über dem Bad 1435 befindet sich eine die ausgeschiedenen Gase sammelnde Haube 1451. Auch hier besitzt die Scheuertrommel 1410 zwei scheibenförmige Elektroden 1417 und 1418, die voneinander durch die Dichtungsringe 1442 isoliert sind, obwohl die Elektroden hier nicht perforiert sind. Die nioht röhrenförmigen Wellen 1423a und 1423b unterstützen die

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Trommel drehbar in zwei Drehzapfen 1424a und 1424b. Das Antriebsmittel besteht aus einem Motor 1427 und aus einem V-Riementrieb 1430, das diesen Motor mit der Welle 1423a verbindet. Eine Stromquelle 14-19 für die Elektrolyse führt den Elektroden H17 und 1418 elektrischen Strom durch die Bürsten 1419a und 1419b zu. Durch die Spule 1415 im Behälter 1435wird, wie bereits vorher beschrieben, ein magnetisches Feld erzeugt.

Pig.15 zeigt ein kontinuierliches System zum Entgraten von metallischen Werkstücken, bei dem eine Folge von Werkstücken von einem Bebälter 1552 auf ein Band 1553 gesetzt wird, welches diese Werkstücke zu einem endlosen Band I510 leitet, das ähnlich der Trommel der vorherigen Ausfuhrungen funktioniert. Das endlose Band 1510, das eine horizontale, die Werkstücke 1512 vom Förderband 1553 aufnehmende Strecke 1510a aufweist, führt über eine Rolle 1510b in das in einem Behälter 1535 "von fächerartiger Konstruktion befindliche Elektrolytbad 1511, bevor es aus dem Bad über eine weitere Rolle I510 heraustritt. Innerhalb des Behälters 1535 ist ein als ein Elektromagnet 1537 ausgebildetes Antriebsmittel vorgesehen, das einen Anker 1538 oder dgl. gegen zwei Federn 1538a vertikal verschiebt, um das Werkstück und die auf dem Abschnitt 151Od des durch das Elektrolytbad führenden Bandes befindlichen Kohleteilchen untereinander zu mischen.. Der Anker 1538 trägt eine Anzahl Rollen 1538b, die das Förderband in diesen Bereich ohne Reibungsbehinderung seiner Bewegung unterstützen.

Beim Verlassen des Elektrolytbades 1511» besitzt das Förderband 1510 einen in horizontaler Richtung sich erstreckenden Abschni 1510a, der einen Sammelbehälter 1554 Überragt, in welchem die

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entgratenden Werkstücke aufgefangen werden, wobei das Band dann zu dem horizontal verlaufenden Abschnitt 1510a über einen abwärtsgerichteten Abschnitt 151Of, einen horizontalen Abschnitt 1510£ und einen senkrechten Abschnitt 1510 h zurückgeführt wird.

Die Zwischenelektroden sind, wie vorher beschrieben, aus einer Masse aus Kohlenteilphen 1513 gebildet. Die Kohleteilchen werden in einem Sammeltrog 1555 zurückgehalten und werden von einem Behälter_rFörderband 1556 zum Behälter 1511 befördert, wo äie auf die in das Bad eintretende Masse der Werkstücke gegeben werden. Das Förderband 1510 ist, wie schon früher angegeben, perforiert und besitzt öffnungen, durch die die Kohleteilchen hindurchgleiten können, wenn sie sich von der Elektrolyaenzone absetzen. Dadurch werden Kohleteilchen, die durch den Bolzen 1510 sich absetzen, bei einer Auslaßöffnung 1543' des Behälters abgegeben und werden auf einem Siebförderband 1557 angesammelt, das sie zum Trog 1555 hin befördert. Der durch das Siebförderband 1557 hindurchgleitende Elektrolyt wird im Reservoir 1544 gesammelt und durch eine Pumpe 1539 und eine leitung 1540 zum Bad 1511 zurückgeführt.

Die Elektroden können vertikale Stangen 1518a, 1518b und 1518£ aufweisen, die winkelmäßig um entsprechende vertikale Achsen oszilliert und durch den in Fig.5 in der letztgenannnten Anmeldung dargestellten Mechanismus vertikal hin- und herbewegt werden können. Es wurde außerdem festgestellt, daß eine verbesserte Stromausnutzung dadurch erreicht werden kann, wenn eine mehrphasige Stromversorgung verfügbar fet und die Anzahl der Elektroden gleich η χ P ist,, wobei P die Anzahl der bei der

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Stromversorgung verfügbaren Phasen (gewöhnlich drei) und η eine ganze Zahl ist. Bei diesem System wird jede Phase zwischen einem Elektrodenpaar oder den entsprechenden Elektroden eines Satzpaares angeschaltet, wobei jeder Satz η Elektroden besitzt. Beim vereinfachten System der Pig. 15, enthält die Stromzufuhr eine Dreiphasenquelle 1519, die einen bei 1519b, schematisch' dargestellten geeigneten Y- oderA - Transformator speist, bei dem jede Ausgangsseite an ein Paar der Elektroden 1518a bis 1518c geschaltet ist. Die "Verbindungen mit diesen Elektroden werden beide als Y- undA - Systeme gezeigt, obwohl natürlich nur eines dieser Systeme zu jeder Zeit im Gebrauch sein kann. Im Y-System kann der neutrale Pol .beim Transformator geerdet werden. Diese Anordnung gestattet die Wirkung jeder Phase eines Dreiphasenstromes und ermöglicht eine größere Wirkung der Stromversorgung ohne die aufwendigen Gleichricbtersysteme, welche zur Produktion von Gleichstrom notwendig wären und ohne den komplizierten Schaltungsaufbau, welcher erforderlich wäre, um den Dreiphasen-Kraftstrom in einen die Entgratungsvorrichtung betätigenden gleichmäßigen Einphasenstrom umzusetzen. Man hat festgestellt, daß das System besonders vorteilhaft ist, wenn eine große Anzahl von Werkstücken mit relativ großem Gesamtvolumen auf einmal entgratet werden soll.

Die Figuren 16 und 16A zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der keine kontinuierlich verschiebbare, endlose Oberfläche vorgesehen ist und bei dem die

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Bewegung des Elektrolyten, der Kohleteilchen und Werkstücke mit Hilfe von pulsierenden Strahlen oder höchstgeschwinden Strömen von tangentiell in den Behälter zum Entgratungsbereich gerichteter Elektrolytfliissigkeit durchgeführt wird. Dieses System ist, neben einiger mechanischer Glättung durch Eontakt der Werkstücke mit den Kohleteilchen und der Elektroden und Wände des Behälters in erster Linie dazu geeignet, die elektrochemische Entfernung von auf den Werkstücksoberflächen befindlichem Material ohne jede beweglichen Vorrichtungsteile zu fördern. Die Freiheit dieses Systems von vibrierender und rotierender Bewegung der Elektroden, Behälter u.dgl., vermindert die Notwendigkeit von Antriebsmotoren, Drehzapfenanordnungen u.dgl., wodurch die gesamte Vorrichtung praktischer und weniger kostspielig wird, besonders dann, wenn Heine Mengen von Werkstücken behandelt werden sollen.

Die Vorrichtung enthält ein stationäres Gefäß 1610 aus elektrisch, isolierendem Material, welches einen nach oben geöffneten topfförmigen Raum 1643 mit einem bogenförmig konkaven Boden 1643a besitzt. Sie enthält ebenfalls ein an diametrisch gegenüberliegenden Punkten entlang der Innenwand des Raumes angeordnetes und von einer Stromquelle 1619 für die elektrochemische maschinelle Entgratung erregtee Elektrodenpaar 1617 und 1618. Das Gefäß enthält einen Elektrolyten 1611, in dem die Werkstücke 1612 (schematisch als Rechtecke dargestellt) und Kohleteilchen 1613 (schematisch ala Kreise dargestellt), verteilt sind. Die Kohleteilchen 1613 bestehen aus gesinterter Kohle, zu welcher absobleifender Staub hinzugefügt wurde und können in Verbindung mit nicht leitfähiges Material enthaltenden

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Schleifteilchen verwendet werden..

Die Bewegung des Elektrolyten, der Werkstücke und Kohleteilchen wird von einem Flüssigkeitsstrom ausgeführt. Hierzu kann der Boden 1643§_ des Gefäßes mit einer Anzahl von Flussigkeits-Einlaßöffnungen 1623a, 1623b, 1623£ ..1623n versehen sein, die im allgemeinen tangential auf einen auf der vertikalen Achse der Kammer zentrierten imaginären Kreis C und ebenso tangential zur Krümmung des Gefäßbodens, wie aus Figuren 16 und 16A ersichtlich, gerichtete Elektrolytstrahlen bilden. Diese Einlaßöffnungen erstrecken sich jeweils durch das Gefäß 1610 und sind über die Leitungen 1640a. ...u.s.w. mit einer Pumpe 1639 verbunden, welche aus dem Reservoir 1644 Elektrolytflüssigkeit entnimmt. Der Elektrolyt wird über eine leitung 1643' zum Reservoir zurückgeleitet. Jede dieser leitungen ist mit einem entsprechend elektromagnetisch betätigbaren Ventil 1659a, .. u.s.w. versehen, welche die in das Gefäß eingeführten Elektrolytströme nacheinander pulsweise einschalten. Folglich entsteht eine Wirbelbewegung des Elektrolyten, die dynamisch mit der Schwerkraft zusammenwirkt, um die gewünschte Turbulenz zu erzeugen. Wenn noch eine größere Wirbelbildung erwünscht ist, können die Strahlen vorzugsweise in willkürlicher Folge pulsiert werden anstatt nacheinander, wie angegeben. Dem entgratenden Elektrolyten kann Schutzgas (siebe Fig.13) von einem Zylinder 1650 und einem Ventil 1650a beigemischt werden, das in den Elektrolytstrom eingeführt oder von außen her durch eine der Einlaßöffnungen (d.h. öffnung 1623c, im System der Figuren 16 und 16A) hinzugefügt werden kann.

Patentansprüche; 209815/0383

Claims (23)

1. 8P AUQSBURQ

   Ulrichsplatz 1£

   Telefon £7815 und 28844

   Datum:

   Akte, 671-2 ni/pp Kiyoshi INOÜE

   Belegexemplar,

   I Darf nicht geändert werden

   Patentansprüche

   1i) Verfahren zum Entgraten eines leitfähigen Werkstückes, bei dem' das Werkstück in einer Teilchen aus anderem Material as das Werkstück oder anderer' Werkstücke enthaltenden Flüssigkeit bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Elektrolyt ist ■ und daß durch den Elektrolyten ein elektrischer Strom • geführt wird, um mindestens vorstehende Teile der Werkstücksoberfläche elektrolytisch abzuschleifen und zugleich dieselben mechanisch zu glätten.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im mit der Werkstücksoberfläche in Verbindung stehenden Elektrolyten leitfähige Teilchen bewegt werden.
3. 3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige dar Teilchen aus kohlehaltigem Material von hoher Verschleißfestigkeit und großer Härte

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   bestehen und daß mindestens bei einigen der leuchen abschleifender Staub beigegeben wird.
4. 4.) Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches PeId auf den Elektrolyten und die ständig bewegten Werkstücke einwirkt und daß die Werkstücke oder die Teilchen von besagtem PeId magnetisch ergriffen werden, um die mechanische Bewegung der Teilchen oder der Werkstücke zu fördern und die Teilchen möglichst magnetisch gegen die Werkstücksoberflächen zu drücken.
5. 5.) Verfahren nach Anspruch 4f dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen, die mindestens teilweise permanentmagnetisch und in sich nachgiebig zusammendrückbar und . elastisch deformierbar ausgebildet sind, verwendet werden.
6. 6.) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß als Magnetfeld ein Wechselmagnetfeld angewendet wird.
7. 7.) Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ,dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück eine Aushöhlung besitzt, die den Elektrolyten und die besagten Teilchen enthält, welcher durch Bewegung einer sich in den. in der Höhlung befindlichen Elektrolyten ausdehnenden Elektrode bewegt wird.

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8. 8.) Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennze i chne t, daß eine Mehrzahl von Werkstücken im Elektrolyten bewegt wird, indem sie auf einer kontinuierlichen endlosen Oberfläche angeordnet werden, durch welche die Werkstücke durcheinandergerüttelt werden.
9. 9.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch g e kennzeichnet, daß das Werkstück im Elektrolyten vibriert wird.
10. 10.) Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzgas in den Elektrolyten eingeführt wird zur Kontrolle der darin erfolgten Stromverteilung und zur mindestens teilweisen Verdünnung durch die Elektrolyse entstehender Gase.
11. 11.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück und der Elektrolyt in Berührung miteinander bewegt werden, indem das Werkstück pulsierenden Elektrolytstrahlen ausgesetzt wird.
12. 12.) Verfahren zum Entgraten eines leitfähigen Werkstückes, bei dem das Werkstück in einer Flüssigkeit in Gegenwart von Teilchen aus anderem Material as das Werkstück oder von anderen Werkstücken bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Elektrolyten und die sich ständig bewegenden Werkstücke oder die Teilchen ein Magnet-

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    feld einwirkt, und daß die Werkstücke oder die Teilchen. vom Magnetfeld magnetisch beeinflußt werden, um die mechanische Bewegung des Werkstücks oder der Teilchen oder die mechanische Bewegung der Flüssigkeit zu fördern und möglichst die Werkstücke miteinander in Verbindung zu bringen, oder die Teilchen gegen die Werkstücksoberflächen zu drücken.
13. 13.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-11, gekenn,zeic hnet durch die Anordnung von Mitteln zur Bewegung der mit den Werkstücken in Zontakt "befindlichen Flüssigkeit und gegebenenfalls durch leitfähige Teilchen, wobei besagte Flüssigkeit ein Elektrolyt ist und wobei Mittel zur Leitung eines elektrischen Stromes durch den Elektrolyten vorgesehen sind, die die Werkstücksoberfläche unterlständiger Abschleifung derselben elektrochemisch erodieren.
14. 14.) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das mit dem Werkstück in Verbindung stehende Mittel zur Bewegung der Flüssigkeit eine in den Elektrolyten getauchte, mechanisch bewegbare Elektrode aufweist.
15. 15.) Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Η, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Bewegung des besagten, mit dem Werkstück in Berührung stehenden Elektrolyten eine ständig verschiebbare endlose Oberfläche, wie z.B. eine Trommel oder ein Förderband aufweist, welche eine durcheinanderwerfende Wirkung auf eine Anzahl von

    « ν *« 1, „209.8 15/0383
    Werkstücken ausübt.
16. 16.) Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine rotierbare, gewöhnlich eine horizontale Achse aufweisende Trommel, in der die in dem Elektrolyten befindlichen Werkstücke durcheinandergeworfen werden, wobei die Trommel mit zwei Endwände bildenden Elektroden zur Durchleitung des elektronen Stromes durch' den Elektrolyten ausgerüstet ist.
17. 17») Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß mindestens eine der Elektroden mit mindestens einer öffnung zur Zirkulation des Elektrolyten durch die Trommel ausgebildet ist. "·
18. 18.J). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zur Einführung von Schutzgas in den Elektrolyten vorgesehen ist zur Kontrolle der Verteilung von elektrischem Strom darin und ■ zur mindestens teilweisen Verdünnung von durch die Elektrolyse entstehenden Gasen.
19. 19.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-18, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Entleerung von aus dem Elektrolyten ausgeschiedenen Gasen vorgesehen sind.
20. 20.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-19, dadurch gekennzeichnet, daß elektromagnetische Einrichtungen zur Anwendung eines Magnetfeldes auf den Elektrolyten und die ständig sich bewegenden Werkstücke vorgesehen

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    sind, um die mechanische Bewegung der Teilchen oder Werkstücke oder des Elektrolyten zu fördern und um gegebenenfalls die Teilchen mechanisch gegen die Werkstücksoberflächen zu drücken.
21. 21.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-20, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur leitung von pulsierenden Elektrolytstrahleη in das System vorgesehen sind, um mindestens teilweise den mit den Werkstücken in Verbindung stehenden Elektrolyten zu bewegen.
22. 22.) Vorrichtung zur .Durchführung des Verfahrens nach. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Bewegung einer mit einer zu entgratenden Werkstücksoberfläche in Kontakt stehenden Flüssigkeit vorgesehen sind, wobei die Flüssigkeit Teilchen enthält, die geeignet sind, mit der Werkstücksoberfläche während des Entgratungsvorganges in Verbindung zu treten, wobei die Teilchen oder die Werkstücke magnetisch durchlässiges Material enthalten und daß Mittel vorgesehen sind, um die Teilchen während der Bewegung der damit in Kontakt stehenden Flüssigkeit magnetisch, gegen die Werkstücksoberfläche zu drücken.
23. 23.) Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch, gekennzeichnet, daß das letzterwähnte Mittel zum Andrücken der Teil-■ chen gegen die Werkstücksoberfläche einen außerhalb des Elektrolyten befindlichen Elektromagneten zur Erzeugung eines magnetischen Feldes in dem Elektrolyten aufweist.

    . ; -v Lr.F.Walter und Dipl.-Ing.Ernicke

    .: . ·: - 20:98157 03 8 3 ^Patentar-^wälte

    e©*. Ernkko