DE2051710A1 - Maschine für die elektrochemische Metallbearbeitung mit mehreren Bearbeitungsstellen - Google Patents

Description

Gebraüchsmusterhilfsaimeldung

ROBERO? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart

Maschine für die elektrochemische Metairbearbeitung mit mehreren Bearbeitungsstellen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine für die elektrochemische Metallbearbeitung mit mehreren Bearbeitungsstellen für die gleichzeitige Bearbeitung einer entsprechenden Anzahl von Werkstücken, bei der jede Bearbeitungsstelle eine Arbeitselektrodenaufnahme, eine Arbeitselektrode mit einer Werkstückaufnähme sowie eine Zu- und Ableitung für den Elektrolyten hat.

Bei der elektrochemischen Bearbeitung erfolgt bekanntlich die Metallabtragung von einem Werkstück dadurch, daß zwischen diesem und einer entsprechend profilierten Arbeitselektrode ein elektrischer Stromfluß hoher Stärke hergestellt wird, während sich im Zwischenraum zwischen Werkstück und Arbeitselektrode - genannt Arbeitsspalt - ein Elektrolyt befindet, der im allgemeinen durch Brück in Zirkulation gehalten ist. Dabei wird das Werkstück an die positive Klemme (Anode) und die Arbeitselektrode an die negative Klemme (Kathode) einer elektrischen Gleichspannungsquelle gelegt.

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Auf diese Weise können vorteilhaft in metallische Werkstücke - entsprechend der Form der Arbeitselektrode - Aussparungen, öffnungen und dergleichen in kurzer Zeit eingearbeitet werden. Es ist bekannt, daß bei derartigen Bearbeitungsvorgängen die Breite des Arbeitsspaltes annähernd konstant gehalten wird. . Dazu sind das Werkstück und die Arbeitselektrode so angeordnet, daß sie einander angenähert bzw. voneinander entfernt werden können.

Es sind auch Maschinen zur elektrochemischen Metallbearbeitung bekannt, mit denen man in Werkstücke Nuten mit genau begrenzten Konturen einarbeiten kann. Das Interessante an diesen Maschinen ist, daß die relative Lage von Werkstück und Arbeitselektrode zueinander während des elektrochemischen Abtrags des Anodenmaterials nicht verändert wird. Bei derartigen Maschinen hängt jedoch die Genauigkeit der Bearbeitung, neben der Spannung und Stromstärke, der Bearbeitungsdauer, der Elektrodenform und der Breite des Arbeitsspaltes, in hohem Maße von der Geschwindigkeit und somit vom Druck des durch den .Arbeitsspalt strömenden Elektrolyten ab. So ist es beispielsweise schwierig bei zu niedriger Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten, Nuten herzustellen, die in ihrer Form genau derjenigen der Arbeitselektrode entsprechen. Bei einer Maschine mit nur einer Bearbeitungsstelle ist es relativ einfach in ein Werkstück Nuten mit genau begrenzten Konturen einzuarbeiten, denn der erforderliche Druck des Elektrolyten läßt sich hier ohne viel Aufwand leicht einstellen.

Will man aber die elektrochemische Bearbeitung von derartigen Werkstücken in eine Serienfertigung eingliedern, ist es aus wirtschaftlichen Gründen erforderlich, eine Maschine zu verwenden, auf der mehrere Werkstücke gleichzeitig innerhalb einer Taktzeit bearbeitet werden können. Da das elektrochemische Einarbeiten von Nuten mit genau begrenzten Konturen insbesondere annähernd konstante Druckverhältnisse des Elektrolyten erfordert, muß der Zulauf und somit der

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Speisedruck des Elektrolyten an jeder Bearbeitungssteile annähernd konstant sein. Dies wird erreicht, wenn man alle vorhandenen Bearbeitungsstellen mit einem gleichen Werkstück belegt und den entsprechenden Speisedruck des Elektrolyten in der Zuleitung zu einem Verteiler konstant hält.

Kritisch wird es erst, wenn man nicht alle vorhandenen Arbeitsstellen mit Werkstücken "belegt. In diesem Fall wird, infolge des erhöhten Druckabfalls des Elektrolyten an den nicht belegten Bearbeitungsstellen, der Speisedruck merklich .sinken, so daß eine genaue Bearbeitung der übrigen Werkstücke nicht mehr möglich ist. Als Abhilfe wäre es zwar durchaus möglich, entsprechende Regelein- . richtungen in den Elektrolytkreislauf einzubauen, was aber einen viel zu großen Aufwand bedingen würde. ■

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, mit einfachen und wenig kostspieligen Mitteln zu dem gleichen Ziel zu gelangen, wie es mit entsprechenden Regeleinrichtungen möglich wäre.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an jeder Bearbeitungsstelle eine mit der Arbeitselektrodenaufnahme zusammenwirkende Abdeckung vorgesehen ist, die den Abflußquerschnitt für den Elektrolyten in solchem Maße begrenzt, daß bei nicht belegter Bearbeitungsstelle der Speisedruck des Elektrolyten in den Zulei- ^ tungen zu den belegten Bearbeitungsstellen nicht wesentlich sinkt.

Eine besonders gute Wirkung wird erzielt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Abdeckung die ϊοπα einer offenen zylindrischen Haube hat, deren unterer Rand zusammen mit der Arbeitselektrodenaufnahme während eines Bearbeitungszeitraumes einen Ringspalt für den Abfluß des Elektrolyten bildet.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer Maschine für die elektrochemische '. . Metallbearbeitung mit sechs Bearbeitungsstellen, die in Ruhestellung ohne eingelegte Werkstücke vereinfacht dargestellt ist und

Fig. 2 einen Ausschnitt in größerem Maßstab einer Bearbeitungsstelle der Maschine nach Fig. 1 während der Bearbeitung eines Werkstückes.

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Die in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Maschine besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen: einem Grundgestell 1 mit einem Aufspanntisch 2 und sechs Zuleitungen 3 für den Elektrolyten aus einem Verteiler 4·, ferner zwei Tragsäulen 5 verbunden mit einer Traverse 6 und einer Anstelleinheit 7 mit zwei Säulenführungen 8 und einer hydraulisch betätigten Hub- und Senkeinrichtung 9· Der Elektrolytenabfluß ist bei 10 angedeutet.

Der Aufspanntisch 2 trägt sechs zylindrische Arbeitselektrodenaufnahmen 11 die jeweils wegen eines besseren Kontaktes auf einer Messingplatte 12 ruhen, und sechs gleiche Arbeitselektroden 13. Die Messingplatten 12 sind jeweils mit der negativen Klemme (Kathode) einer nicht dargestellten Stromquelle durch zwei Kabel 14- verbunden.

In Fig. 2 ist auf die Arbeitselektrode 13 ein Werkstück 15 aufgesteckt, das "bei diesem Beispiel ein Zahnrad mit Innenverzahnung (Getriebemuffe) ist. Das Ziel der Bearbeitung dieses Zahnrades soll das Einarbeiten von Nuten mit genau begrenzten konturen in die Flanken der einzelnen Zähne dieses Zahnrades sgfEiu ₄

Die Arbeiteeiektrode 13 ist in bekannter Weise JjLn Sandwich-Form aufgebaut und zwar derart, daß nur an denjenigen Stellen elektrisch leitendes Material außen liegt, an denen an der Anode (Werkstück)

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ein elektrochemischer Abtrag zu erfolgen hat, während an den übrigen Stellen isolierendes Material zwischen dem elektrisch leitenden Material angeordnet ist.

Die Anstelleinheit 7 (Fig. 1), die durch die Säulenführungen in der Traverse 6 geführt wird, hat an ihrer Unterseite sechs Abdeckungen 16 und jeweils vier sternförmig angeordnete, in den. Innenraum der Abdeckungen 16 ragende Zontaktbolzen 17· Jede Abdeckung 16 besteht aus Hartpolyvinylchlorid und hat die Form einer nach unten offenen zylindrischen Haube. In dem Oberteil jeder Abdeckung sind für die Kontaktbolzen 17 "und dem freien Ende der Arbeitselektrode 13 (Fig· 2) entsprechende Durchbrüche vorgesehen. Die Abdeckungen 16 sind an der Unterseite der Anstelleinheit 7 wasserdicht befestigt. Die Kontaktbolzen 17 sind an ihrem Austritt aus der Anstelleinheit 7 durch Dichtmanschetten und die übrigen Öffnungen sind in der Anstelleinheit 7 durch Stopfen 19 gegen das Eindringen des Elektrolyten abgedichtet. Die Kontaktbolzen 17 sind mit ihren Enden - angedeutet bei 21 (Fig. 1) - an die positive Klemme (Anode) der nicht dargestellten Stromquelle angeschlossen.

Zur Bearbeitung von sechs Werkstücken 15 schiebt man diese jeweils auf die entsprechenden Arbeitselektroden 13. Sodann läßt man die Anstelleinheit 7 bis zur unteren Endlage niedergehen. Dabei taucht jede Abdeckung 16 über die entsprechende Bearbeitungsstelle, bis ihr freies Ende einige mm über die Arbeitselektrodenaufnahme 11 übergreift, so daß zwischen der Innenfläche der Abdeckung 16 und der Außenfläche der Schmalseite der Arbeitselektrodenaufnahme 11 ein Ringspalt, bezeichnet mit 22, entsteht. Außerdem setzen die Kontaktbolzen 17 in der unteren Endlage auf dem äußeren Teil jedes Werkstücks 15 auf (Fig. 2) und halten dadurch die Werkstücke 15 einerseits in ihrer Lage fest und andererseits stellen sie jeweils die Verbindung zwischen dem

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Werkstück 15 und dem Pluspol der Stromquelle her. Ein fester Sitz der Werkstücke 15 wird zusätzlich durch die genau korrespondierenden Konturen der Werkstücke 15 und der Abdeckungen der einzelnen Arbeitselektroden 13 gewährleistet. -

Gleichzeitig mit dem Erreichen der unteren Endlage wird der Zufluß des Elektrolyten freigegeben. Dieser strömt mit einem konstanten Speisedruck von 1 atü von einer Hauptleitung 23 zu dem Verteiler 4 (Fig. 1) und von diesem über die Zuleitungen 3 zu den Arbeitselektroden 13· Die Durchflußwege des Elektrolyten innerhalb der Arbeitselektrode 13 und der Abdeckung 16 sind in Fig. 2 durch Pfeile angegeben. Innerhalb der Arbeitselektrode 13 wird der Elektrolyt geringfügig entspannt (Drosselwirkung) und strömt mit einem Druck von etwa 0,8 atü in den Innenraum - bezeichnet mit 24 - der Abdeckung 16, der sich innerhalb von etwa,3 see ganz füllt. Vom Innenraum 24-, der bei diesem Beispiel etwa 700 cm faßt, strömt der Elektrolyt durch den Ringspalt 22 ins Freie, wobei er sich bis zum Atmosphärendruck entspannt. Ebenfalls nach etwa 3 see nach dem Erreichen der unteren Endlage der Anstelleinheit 7 wird jeweils zwischen Arbeitselektrode 13 und Werkstück 15 eine Gleichspannung von 15,5 V angelegt. Dabei fließt ein Strom von ca. 500 A bei einer Stromdichte von ca. 0,25 A/mm . Während einer Einwirkzeit von 24 see entstehen in den Zähnen des Werkstücks 15 Nuten von ca. 0,3 mm Tiefe.

Sind nun nicht alle, sechs Bearbeitungsstellen mit einem Werkstück

15 belegt, beispielsweise nur mit fünf, so simuliert die Abdeckung

16 mit dem Ringspalt 22 als Drossel in etwa das Vorhandensein eines Werkstückes. An der nicht belegten Bearbeitungsstelle beträgt der Druckabfall innerhalb der Arbeitselektrode 13 nur etwa 0,1 atü, wodurch im Innenraum 24 ein Druck von etwa 0,9 atü herrscht. Diese Druckdifferenz zwischen Bearbeitungsstelle mit Werkstück 15 und ohne Werkstück 15 von etwa 0,1 atü ist für den Bearbeitungsvorgang in den übrigen Bearbeitungsstellen unerheblich. Diese Werte wurden

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bei einem Ringspalt 22 mit einer Breite von 2/10mm ermittelt, wobei der Innendurchmesser der Abdeckung 16 122 mm betrug.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es durch die erfindungsgemäßen haubenförmigen Abdeckungen möglich ist, eine Maschine für die elektrochemische Metallbearbeitung mit mehreren Bearbeitungsstellen für die gleichzeitige Bearbeitung einer entsprechenden Anzahl von Werkstücken zu bauen, bei der an Jeder Bearbeitungsstelle während eines Bearbeitungszeitraumes annähernd gleich Druckverhältnisse herrschen; ungeachtet ob nur ein Werkstück oder mehrere Werkstücke bis zur vollen Belegung eingelegt sind. Durch die in Jedem Fall annähernd gleichen Druckverhältnisse in den einzelnen Bearbeitungsstellen xirird ein gleichmäßiger elektrochemischer Abtrag des Anodenmaterials gewährleistet* Dadurch können beispielsweise Nuten mit genau begrenzten Konturen in Zahnrädern hergestellt werden, ■ ohne daß kostspielige Regeleinrichtungen erforderlich sind. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Abdeckungen zugleich so ausgebildet sind, daß der von den Bearbeitungsstellen wegspritzende Elektrolyt abgefangen wird.

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Claims (1)

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   Ansprüche.

   1) Maschine für die elektrochemische Metallbearbeitung mit mehreren Bearbeitungsstellen für die gleichzeitige Bearbeitung einer entsprechenden Anzahl von Werkstücken, bei der jede Bearbeitungsstelle eine Arbeitselektrodenaufnahme, eine Arbeits elektrode mit einer Werkstückaüfnähme sowie eine Zu- und Ableitung für den Elektrolyten hat, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Bearbeitungsstelle eine mit der Arbeitselektrodenaufnahme (11) zusammenwirkende Abdeckung (16) vorgesehen ist, die den Abflußquerschnitt für den Elektrolyten in solchem Maße be-' grenzt, daß bei. nicht belegter Bearbeitungsstelle der ßpeisedruck des Elektrolyten in den Zuleitungen (3) zu den belegten Bearbeitungsstellen nicht wesentlich sinkt»

   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (16) die Form einer unten offenen zylindrischen Haube hat, deren unterer Rand zusammen mit der Arheitselektrodenaufnähme (11) während eines Bearbeitungszeitraumes einen Ringspalt (22) für den Abfluß des.Elektrolyten bildet.

   5. Maschine nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die ■ Abdeckung (16) zugleich so eingerichtet ist₄ daß von der Bearbeitungsstelle wegspritzender Elektrolyt abgefangen wird;

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