DE1800706B2 - Vorrichtung zur elektrochemischen bearbeitung eines im voraus mit einer oeffnung versehenen werkstueckes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung eines im voraus mit einer öffnung versehenen Werkstückes mit einer die Werkzeugelektrode umgebenden, gegen die Elektrode und das Werkstück abgedichteten Elektrolytkammer, deren Ir...enwand die gleiche Querschnittsform wie die Elektrode aufweist i'"d die eine Anzahl von Öffnungen zur Zuführung de? Elektrolyten, deren Richtung jeweils einen glei- Ίεη Winkel mit der Elektrodenvorschubrichtung einschließt, besitzt.

Es ist bekannt, daß eine gleichmäßige und gleichförmige Elektrolytströmung zur Vermeidung von Unregelmäßigkeiten auf der Werkstücksoberfläche erforderlich ist. Um eine gleichmäßige und gleichförmige Elektrolytströmung zu gewährleisten, gestaltet man die Wandung des das Werkzeug umgebenden Gehäuses, das sowohl gegen das Werkstück als auch gegen das Werkzeug abgedichtet ist, und zwar während einer Relativbewegung desselben bezüglich des Gehäuses, in Sfrömungsrichtung des Elektrolyten mit weichen Krümmungen, so daß ein unbehinderter Strömungsverlauf geschaffen wird. Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung sind auch Mittel vorgesehen, um den Elektrolyten in die Kammer derart einzuführen, daß eine gleichmäßige Strömung des Elektrolyten um das Werkzeug und in den Raum zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück aufrechterhalten bleibt.

E^:.in kreisförmiger Querschnitt der Gchäuscinncnfläche ist dann angebracht, wenn auch die Elektrode — und ebenfalls- die vorbearbcitetc Öffnung im Werkstück — einen Kreisquerschnitt aufweist. Eine gleichmäßige Elcktrolytströmung infolge der Vermeidung plötzlicher Änderung der Strömungsrichtung setzt voraus, daß Elektrode und Elektrolytkammer-Innenfläehe gleiche Querschnittsform haben, wie dies ebenfalls bekannt ist. Beim Einführen eines Elektrolyten an einer einzigen Stelle in den Raum zwischen Werkstück und Werkzeug entsteht jedoch von dieser Einlaßstelle aus bis zur Auslaßstclle ein Druckgefälle, das die Ursache zur Bildung von Wirbelströmungen in dem Raum zwischen Werkzeug und Werkstück darstellt. Mit den bekannten Vorrichtungen laßt sich somit die Gleichmäßigkeit der Elektrolytströmung nur bis zu einem bestimmten Grad verwirklichen (»Werkstattstechnik« 53, Jahrgang 1963, Heft 11, Seite 570 bis 575, USA.-Patentschrift 3 214 360 und USA.-Patentschrift 3 214 361). Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, wobei jede Ungleichmäßigkeit der Strömung des Elektrolyten und pis deren Folge ungewollte Unregelmäßigkeiten auf der Werkstücksoberfiäche vermieden werden.

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs

ίο definierten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Achse jeder öifnung die Kammerinnenwand tangential trifft und daß die Kammerinnenwand im rückwärtigen Teil eine zylindrische Oberfläche sowie darin anschließend zum Werkstück hin eine sich konisch verjüngende Oberfläche aufweist. Dadurch, daß die Achse jeder Öffnung die Kammerinnenwand tangential trifft, wird dem Elektrolyten an verschiedener. Stellen ein gleichgerichteter Kraftimpuls erteilt, so daß hierdurch die Bildung von Wirbelströmungen im Raum zwischen Werkstück und Werkzeug weitgehendst verhindert wird und der Elektrolyt gleichmäßig und gleichförmig in diesem Raum strömt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße, einen Verteiler für den Elektrolyten aufweisende Vorrichtung mit dem Werkzeug, dem Werkstückhalter, dem Werkstück und der Werkstückbefcsti-

gung,

Fig. 2 eine Draufsicht mit einem Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Fi g. 1 durch das Werkzeug,

F i c 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 der Fig. 2, in dem der Verteiler für den Elektrolyten an der WerkzLugabstützung befestigt dargestellt ist, und Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie 5-5 der

Fig. 3.

In der Zeichnung ist ein Verteiler 10 für den Elektrolyten veranschaulicht, der das Werkzeug 12 mit einem Werkzeughalter 13 und einem die elektrochemische Bearbeitung durchführenden Kopf 14 umgibt. Sowohl der Werkzeughalter 13 als auch der Verteiler 10 sind an einer Werkzeugabstützung 15 befestigt. Der Verteiler 10 steht dicht mit dem Werkstück 17 im Eingriff, welches wiederum an einer Wcrkstückabstützung 18 befestigt ist. Die Mittel zur Aufrcchterhaltung und Anlegung einer elektrischen

Su Spannung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück sind nicht veranschaulicht. Hierbei ist das Werkstück als Anode geschaltet, damit an ihm die elektrochemische Abtragung mittels des Werkzeuges 12 stattfindet.

Der Verteiler 10 wird durch ein Gehäuse 20 mit einer inneren Oberfläche 22 von im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt gebildet, die das Werkzeug 12 und den Werkzeughalter 13 umgibt. Der Raum zwischen dem Gehäuse 20 und dem Werk zeug und der Werkzeugabstützung bildet eine Kam mer 25, in die der Elektrolyt eingeführt wird. Bei einer bestimmten Ausführungsform nach der Erfindung ist der Verteiler 10 aus elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt,

da er an der Werkzeugabstützung 15 befestigt ist, die den negativen Pol in bezug auf das Werkstück 17 bildet. Die Kammer 25 ist in zwei Abschnitte unterteilt.

von denen der erste Abschnitt 25 a im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und von der oberen Oberfläche 27 des Gehäuses 20 ein verhältnismäßig großes Stück nach unten verläuft. Der zweite Abschnitt 25 b weist eine konische Form auf, deren größter Durchmesser gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 25 a ist und der nach innen bis zu der unteren Oberfläche 28 geneigt ist. Der Durchmesser der Kammer 25 an der unteren Oberfläche 28 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der endgültig fertiggestellten Öffnung in dem Werkstück 17.

Der erfindungsgemäße Verteiler ist insbesondere in Verbindung mit einem Werkstück 17 brauchbar, in dem bereits vorausgehend eine öffnung hergestellt wurde, die mit Hilfe der elektrochemischen Bearbeitung durch das Werkzeug 12 auf eine gewünschte Größe zu erweitem ist. Der Elektrolyt wird in die Kammer 25 eingeführt und strömt um das Werkzeug und schraubenförmig mit zunehmender Geschwindigkeit nach unten, bis er in den Raum zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eintritt und dann in den Hohlraum 31 innerhalb der Werkstückabstützung 18 strömt. Schließlich tritt der Elektrolyt durch einen Austrittskanal 32 aus, in dem er gekühlt, gefiltert und dann zurück in den Verteiler gepumpt wird.

Eine gleichmäßige und einheitliche Strömung des Elektrolyten über die Oberfläche des Werkzeuges ist wesentlich, um eine genaue Bearbeitung des Werkstückes sicherzustellen. Anders ausgedrückt müssen Unregelmäßigkeiten in der Strömungsbahn des Elektrolyten verhindert oder so klein wie möglich gehalten werden. Die Wirkoberflächen des verwendeten Werkzeuges sind gleichmäßig ausgebildet, und es trit' keine plötzliche Änderung in der Strömungsriclitung des Elektrolyten auf, wenn dieser darüberströmt, so daß der Elektrolyt sowohl die bearbeitenden Oberflächen des Werkzeuges als auch die bearbeiteten Oberflächen des Werkstückes fortlaufend und gleichmäßig berührt. In gleicher Weise stellt die Ausbildung der Öffnung des zweiten Abschnittes 25 b der Kammet mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie der gewünschte, endgültige Durchmesser de;, Werkstückes 17 sicher, daß eine Turbulenz vei mieden wird, die sonst in dem Raum zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück auftreten Könnte.

Der Elektrolyt wird in die Kammer 25 durch vier Einlaßrohre 35 eingeführt. Diese gehen durch 5» das Gehäuse hindurch, wobei ihre Achsen tagcntial zur Kanimci'inncriwand verlaufen. Jedes Einlaßrohr 25 ist in der Nähe der äußeren Gehäuseoberfläche erweitert und bei 36 zur Aufnahme eines entsprechenden Anschlusses 37 (Fig. 3) mit einem Gewinde versehen. Weiterhin ist jedes Einlaßrohr 35 in einem Winkel von 15° zu der Linie geneigt, die senkrecht auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses 20 steht. Dieser Winkel kann in Abhängigkeit von der Größe der Kammer 25 und von der Anzahl der verwendeten Einlaßrohre verändert werden. Die Einlaßrohre können zwty auch senkrecht zu der äußeren Wand des Gehäuses 20 angeordnet sein. In diesem Fall müßten die Einlaßrohre aber in der Mähe der Ecken des Gehäuses angeordnet sein.

Wie in F i g. 5 dargestellt, ist jedes Einlaßrohr 35 außerdem in einem Winkel von 5 bis 20° zu der Ebene, ciie senkrecht zu der Vorschubrichtung verläuft, nach unten geneigt angeordnet. Deshalb wird der Elektrolyt beim Einführen in die Kammer 25 in Richtung des in F i g. 3 dargestellten Pfeiles in Drehung versetzt und umströmt vollkommen sowohl dei Werkzeughalter als auch das Werkzeug. Da die Einlaßrohre nach unten gerichtet sind, wird der Elektrolyt zwangläufig in den Raum zwischen dem Werkzeug and dem Werkstück gedrückt. Diese Anordnung wird vorgezogen, da sie eine gleichmäßige und gleichförmige Strömung des Elektrolyten über sämtliche bearbeitenden Wirkflächen des Werkzeuges sicherstellt und den Elektrolyten gegen die Oberflächen des Werkstückes drückt.

Eine Dichtung 40 ist durch Bolzen 41 oder andere geeignete Mittel auf der oberen Oberfläche des Gehäuses 20 befestigt. Diese Dichtung von herkömmlicher Konstruktion besteht ai. einem Gummiring 42, der den Werkzeughalter 13 ungibt und durch eine Anzahl von Metallfingern oder Schraubenfedern (nicht gezeigt.) in den Eingriff mit diesem Werkzeughalter gedruckt wird. Der Gummiring 42 ist derart angeordnet, daß er, wenn der Druck des Elektrolyten in der Kammer 25 zunimmt, auch stärker gegen den Werkzeughalter 13 gedrückt wird, wobei dieser dieser aber nach wie vor in der Lage ist, sich zur Durchführung der elektrochemischen Bearbeitung nach unten zu bewegen.

Die untere Oberfläche 28 des Gehäuses 20 wird in dichtem Eingriff mit dem Werkstück 17 durch vier Federn 45 gehalten, von denen zwei in F i g. 4 veranschaulicht sind. Obwohl auf diese Weise bereits eine ausreichende Dichtung zwischen der unteren Oberfläche 28 des Gehäuses und der oberen Oberfläche des Werkstückes 17 gebildet .vird, kann ein O-Ring in der unteren Oberfläche 28 angeordnet sein, wenn eine entsprechende Dichtung gewünscht wird.

Der Verteiler 10 ist an der Werkzeugabstützung 15 an vier Führungsstangen 46 befestigt Diese Führungsstangen sind an ihren Enden mit Gewinde versehen und in die Werkzeugabstützung 15 eingeschraubt. Weiterhin verlaufen sie durch die Federn 45 und durch Öffnungen 47 in dem Gehäuse 20. Der Kopf 48 jeder Führungsstange ist in einer öffnung 49 angeordnet, die zentrisch zu der Öffnung 47 ausgebildet ist. Weiterhin ist an dem innersten Ende der erweiterten Öffnung 49 ein Anschlag zur Begrenzung der Bewegung der Stange 46 in bezug auf den Verteiler ausgebildet. Die Federn 45 drücken den Verteiler such in der ganz ausgefahrenen Stellung mit einer ausreichenden Vorspannung nach unten, um die entsprechende Dichtung zwischen der unteren Oberfläche 28 der Verzweigung und der oberen Oberfläche des Werkstückes aufrechtzuerhalten.

Wenn sich die Werkzeugabstützung 15 anfänglich nach unten bewegt, gelangt die obere Oberfläche des Verteilers zuerst in dichtem Eingriff mit dem Werkstück. Dann beginnt das Werkstück 12 in die vorgeformte öffnung in dem Werkstück einzudringen und die elektrochemische Bearbeitung beginnt. Der Elektrolyt wird gleichzeitig in die vier Einlaßrohre 35 gedrückt und strömt im Uhrzeigersinn (beim Betrachten der F i g. 3) in die Kammer 25 und dann nach unten in den Raum zwischen dem Werkzeug 12 und dem Werkstück 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungei.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung eines im voraus mit einer öffnung versehenen Werkstückes mit einer die Werkzeugelektrode umgebenden, gegen die Elektrode und das Werkstück abgedichteten Elektrolytkammer, deren Innenwand die gleiche Querschnittsform wie die Elektrode aufweist und die eine Anzahl von öffnungen zur Zuführung des Elektrolyten, deren Richtung jeweils einen gleichen Winkel mit der Elektrodenvorschubrichtung einschließt, besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse jeder öffnung die Kammerinnenwand tangential trifft und daß die Kammerinnenwand im rückwärtigen Teil eine zylindrische Oberfläche sowie iaran anschließend zum Werkstück hin eine sich konisch verjüngende Oberfläche aufweist.