DE2134680B2 - Halter fuer eine arbeitselektrode fuer die elektrochemische metallbearbeitung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Halter für eine Arbeitselektrode für die elektrochemische Metallbearbeitung, der einen Fußteil und einen mit diesem mechanisch und elektrisch leitend verbundenen, die Arbeitselektrode tragenden Kopfteil hat und an dessen Außen- seite ein isolierender Abschnitt vorgesehen ist.

Bei einem bekannten Elektrodenhalter dieser Art (US-PS 32 68 434), wird der Kopfteil von einem isolierenden Abschnitt und der Arbeitselektrode gebildet Letztere ist mittels zweier, den isolierenden Abschnitt durchdringenden Schrauben mechanisch und elektrisch leitend mit dem während der Bearbeitung unter Strom stehenden Fußteil verbunden. Das Fuß- und Kopfteil dieses bekannten Halters bildet zusammen eine starre Einheit, mit der beispielsweise, entsprechend der Form der Arbeitselektrode, bestimmte Ausnehmungen in Werkstücke elektrochemisch eingesenkt werden könnea Durch den unmittelbar an die Arbeitselektrode sich anschließenden isolierende Abschnitt wird erreicht daß außerhalb der Arbeitsfläche der Arbeitselektrode kein Streuabtrag auftritt

Es sind auch Elektrodenhalter fur das elektrochemische Entgraten von in Bohrungen liegenden Kanten bekannt, die im allgemeinen aus einem starren elektrisch leitenden Schaft bestehen, der eine isolierende Hülle trägt, die im Bearbeitungsbereich unterbrochen ist

Beim Entgraten von Bohrungskreuzungen, -durchbrächen oder -auslaufen zeigte sich jedoch, daß sich dazu starre Elektrodenhalter schlecht eignen, denn beim Einführen der Arbeitselektrode in die zu bearbeitende Bohrung wird der Elektrodenhalter oft beschädigt da vielfach die Werkstückbohrung nicht genau koaxial zum Elektrodenhalter verläuft. Bei einer Einzelfertigung ist es zwar möglich, die zu bearbeitende Werkstückbohrung entsprechend der Lage des Elektrodenhalters jeweils auszurichten. Aber bereits bei einem Werkstück, das mehrere Bohrungen aufweist, die man mit mehreren Arbeitselektroden gleichzeitig bearbeiten will, ist ein Ausrichten äußerst schwierig und aufwendig. Will man die elektrochemische Bearbeitung dieser Werkstücke schließlich in eine Serienfertigung eingliedern, werden die Schwierigkeiten so groß, dai3 man von diesem Vorhaben zwangsläufig wieder ab kommt

Zwar ist auch eine Arbeitselektrode für die elektrochemische Metallbearbeitung bekannt, bestehend aus einem Fußteil und einem Kopfteil, wobei die mechanische und elektrische Verbindung beider Teile mittels einer durch Seilzug auslenkbaren Schraubenfeder erfolgt, die von einer flexiblen isolierenden Hülle umschlossen ist (US-PS 33 06 838). Diese Elektrode dient jedoch zur Herstellung gekrümmter Bohrungen in Werkstücken, sie ist bei angespanntem Seilzug nicht allseitig flexibel.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Halter für eine Arbeitselektrode zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Arbeittselektrode schadfrei in Werkstückbohrungen einzuführen, die serienmäßig an bestimmten Stellen elektrochemisch bearbeitet werden sollen und die in ihrer Lage geringen Schwankungen unterliegen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur mechanischen Verbindung des Fußteils mit dem Kopfteil eine Schraubenzugfeder mit eingewundener Vorspannung dient, so daß der Kopfteil unter der Einwirkung seitlicher Kräfte um einen geringen Betrag seitlich auszuweichen vermag, und daß der isolierende Abschnitt mindestens zum Teil durch eine nachgiebige, an beiden Enden dicht anschließende Hülle gebildet wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Elektrodenhalters im Schnitt,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus einem Werkstück, in

dem der Elektrodenhalter nach r ι g. 1 eingesteckt ist. Während eines Entgratvorgangs,
Fig.3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 in Fig.2

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform des Elektrodenhalters im SchnitL

Der in F i g. 1 dargestellte Elektrodenhalter besteht im wesentlichen aus einem Fußteil 1, mit dem er in einer nicht dargestellten Anstelleinheit einer Bearbeitungsmaschine eingespannt wird, einem Kopfteil 2 sowie einer mit einem Schrumpfschlauch 3 überzogenen Schraubenfeder 4 und einer Litze 5 aus Kupferdrähten zur mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung von Fuß- und Kopfteil. Das Fußteil 1 ist ein Drehteil mit einem Ringbund 6 und einer durchgehenden, abgesetzten Zentralbohrung 7 und besteht aus einem korrosionsbeständigen Stahl

Das Kopfteil 2 dagegen hat einen Führungsring 9 aus verschleißfestem Kunststoff mit einem abgesetzten Bund 8 und eine Arbeitselektrode 11 aus Messing. Die Arbeitselektrode 11 besteht aus einem mit einem Sackloch 12 versehenen Zapfen 13, an dessen einem Ende sich ein birnenförmig ausgebildeter, blanker Arbeitskopf 14 anschließt Der Zapfen 13 steckt in dem Führungsring 9 und ist mit diesem verklebt, und zwar derart, daß der Führungsring 9 auf der einen Seite an den Arbeitskopf 14 angrenzt und das freie Ende des Zapfens 13 frei bleibt zur Aufnahme des einen Endes der Schraubenfeder 4. Es ist auch möglich, auf den Zapfen 13 einen Kunststoffmantel aufzuspritzen und diesen entsprechend der Form des Führur.gsrings 9 abzudre-

Beim Zusammenbau des Elektrodenhalters nach F i g. 1 wird zuerst das eine Ende der Litze 5 in das Sackloch 12 gesteckt und weich verlötet. Sodann wird die Schraubenfeder 4, die als Zugfeder, deren Windungen ohne Spiel, also mit eingewundener Vorspannung, aufeinanderliegen, ausgebildet ist, mit einem Ende aul den freien Teil des Zapfens 13 aufgesteckt. Der Durchmesser des Zapfens 13 ist so bemessen, daß die Schraubenfeder 4 formschlüssig anliegt. Anschließend bestreicht man den Bund 8 des Führungsrings 9 mit einem geeigneten Klebstoff und streift über die Schraubenfeder 4 und den Bund 8 den Schrumpfschlauch 3. Dieser härtet nach kurzer Zeit aus und liegt danach satt auf seiner Unterlage. Anschließend wird die Innenfläche des Ringburides 6 ebenfalls mit dem Klebstoff bestrichen und das freie Ende der mit dem Schrumpfschlauch 3 überzogenen Schraubenfeder 4 in den Ringbund 6 eingesteckt und gleichzeitig das freie Ende der Litze 5 durch die Zentralbohrung 7 hindurchgeführt. Die straff gezogene Litze 5 wird sodann mit dem Fußteil 1 weich verlötet und danach der erweiterte Teil T der Zentralbohrung 7 mit einem Gießharz ausgegossen. Schließlich wird im Bereich 15 (Fig. 1) im Anschluß an die Stirnfläche des Ringbundes 6 der Schrumpfschlauch mit einem Gießharz umgössen, um die Verbindungsstelle zwischen Fußteil 1 und Schraubenfeder 4 mit Schrumpfschlauch 3 einwandfrei abzudichten.

Durch die Schraubenfeder 4 ist es möglich, daß der Kopfteil 2 unter der Einwirkung seitlicher Kräfte um einen geringen Betrag ausweichen kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Werkstückbohrung, in die die Arbeitselektrode 11 eingeführt werden soil. nicht genau koaxial zur Vorschubrichtung des Elektro- ^ denhalters verläuft Bei Vorrichtungen mit mehreren Elektrodenhaltern, die gleichzeitig bei einem Werkstück zum Einsatz kommen, können die fertigungsbedingten Maßabweichungen der zu bearbeitenden Bohrungen leicht ausgeglichen werden.

Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Serienfertigung mit automatischen Elektrodenzusiellung.

In F i g. 2 ist als Bearbeitungsbeispiel ein Ausschnitt aus einem Werkstück 16 gezeigt in das ein Sackloch 17 und eine rechtwinklig in diesem einmündende Bohrung 18 spannabhebend eingearbeitet worden sind. Die Aufgabe besteht bei diesem Beispiel darin, den Übergang der beidei. Bohrungen 17, 18 auf elektrochemischem Wege zu verrunden. Bei diesem Beispiel ist der Führungsring 9 des Kopfteils 2 des in F i g. 1 dargestellten Elektrodenhalters an drei Seiten abgeflacht (F i g. 3). Durch diese mit 19 bezeichneten Abflachungen kann der bei 22 der Bearbeitungsstelle zufließende Elektrolyt wieder abfließen. Da die Außenseite des Kopf teils mit Ausnahme des Arbeitskopfes 14 aus einem nichtleitenden Material besteht und zwischen dem Kopfteil 2 und dem Fußteil 1 der an beiden Enden dicht anschließende Schrumpfschlauch 3 als isolierende HüJJe vorgesehen ist, erfolgt der Abfluß durch das Sackloch 17 ohne einen elektrochemischen Angriff der Bohrungswandung.

Damit sich der Kopfteil 2 des Elektrodenhalters beim Einführen in eine Bohrung oder Ausnehmung selbst zentrieren kann, ist es neben der Schraubenfederverbindung zweckmäßig, die äußere Form des Kopfteils 2 annähernd der Form der zu bearbeitenden Bohrung oder Ausnehmung anzupassen, wobei eine Anschrägung — wie bei 21 in F i g. 1 und 2 gezeigt — das Einführen erleichtert. Der Außendurchmesser des aufge schrumpften Schrumpfschlauchs ist etwas kleiner als der des Kopfteils 2, damit nur der Kopfteil 2 mit der Werkstückbohrung in Berührung steht, der Schrumpfschlauch 3 beim Einführen nicht beschädigt wird und zwischen dem Schrumpfschlauch 3 und der Bohrungswandung des Sackloches 17 ein Ringspalt für den Durchfluß des Elektrolyten entsteht (F i g. 2 und 3).

In F i g. 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrodenhalters dargestellt, der einen Fußteil 31 und einen Kopfteil 32 hat. Das Fußteil 31 ist in bekannter Weise an der Anstelleinheit einer elektrochemischen Bearbeitungsmaschine — bei 33 angedeutet — befestigt und hat ein zylindrisches Kunststoffgehäuse 34 mit einem zylindrischen Einsatz 35 aus Messing zur Aufnahme des einen Endes der Schraubenfeder 36 und der Litze 37. Der Arbeitsstrom wird dem Halter über eine Kupferschiene 38 zugeführt, die in eine im Gehäuse 34 ausgesparten Nut 39 eingesetzt und mittels Schrauben 41 und 42 am Gehäuse 34 befestigt ist.

Im Bereich der Schraube 41 ist in die Gehäusewand eine Hülse 43 aus Messing zur besseren Kontaktgabe eingesetzt, die im Gehäuseinneren einen in den Einsatz 35 eingreifenden Flansch 43' hat und außen einige Zehntel Millimeter in die Nut 39 hineinragt, so daß die Schraube 41 den Einsatz 35 mit der Kupferschiene verbindet und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen Teilen herstellt. Die Schraube 41 und ein Gewindestift 44 halten den Einsatz 35 im Gehäuse fest.

Das Kopfteil 32 ist ein Drehteil aus Messing mit einem Schaft 45, in dem eine Arbeitselektrode 46 mittels eines Gewindestiftes 47 befestigt ist, einem Flansch 48 und einem Zapfen 49. auf dem ein Rundgewinde zum Aufschrauben des einen Endes der Feder 36 eingeschnitten ist. Zwischen dem Flansch 48 und der unteren Stirnfläche des Gehäuses 34 des Fußteils 31 ist ein

Gleitring 5t aus Kunststoff eingesetzt, der planparallele Stirnflächen hat.

Zur Abdichtung des Fußteils 31 gegenüber des Kopfteils 32 dient ein Faltenbalg 52 aus Gummi, der bei 53 in das Gehäuse 34 und bei 54 in den Flansch 48 eingeknöpft ist. Der nicht durch den Faltenbalg 52 abgedeckte Bereich des Kopfteils 32 ist mit einer Kunststoffschicht 50 überzogen, die nach dem Wirbelsinterverfahren aufgebracht worden ist.

Zur elektrisch leitenden Verbindung des Fußteils 31 mit dem Kopfteil 32 ist im Kopfteil 32 eine Bohrung 55 und im Einsatz 35 eine Bohrung 56 vorgesehen, in welche die Litze 37 mit je einem Ende eingesetzt und darin mit je einem Gewindestift 57 bzw. 58 befestigt ist. Zur besseren Befestigung trägt die Litze 37 an beiden Enden jeweils eine Hülse.

Zur mechanischen Verbindung des Kopfteils 31 mit dem Fußteil 32 ist in den Einsatz 35 das andere Ende der Schraubenfeder 36 eingesetzt und dort durch einen innen angreifenden Klemmring 61 und einen von außen drückenden Gewindestift 62 befestigt.

Beim Zusammenbau des Elektrodenhalters nach F i g. 4 wird zuerst ein Ende der Litze 37 mit dem Gewindestift 57 in der Bohrung 55 festgeklemmt. Sodann wird die Schraubenfeder 36 über das freie Ende der Litze 37 gesteckt und mit ihrem einen Ende auf den Zapfen 49 geschraubt. Anschließend steckt man den Klemmring 61 in das freie Ende der Schraubenfeder 36 ein, setzt dieses in den Einsatz 35 ein und klemmt es mit

S dem Gewindestift 62 fest. Das in die Bohrung 56 ragende Ende der Litze 37 wird sodann mit dem Gewindestift 58 festgeklemmt, wobei die Litze 37 nicht gestrafft ist, um eine seitliche Bewegungsfreiheit des Kopfteils zu ermöglichen. Der Kopfteil 32 wird ausschließlich

ίο von der Schraubenfeder 36 getragen. Anschließend wird über den Einsatz 35 der Gleitring 51 gestreift, dann der Einsatz 35 in das Gehäuse 34 des Fußteils 31 eingesteckt und mit den Schrauben 41 und 44 befestigt. Schließlich knöpft man den Faltenbalg 52 bei 53 und 54 ein.

Wenn beim Einführen der Arbeitselektrode 46 (F i g. 4) in eine achsparallel etwas versetzte Bohrung seitlich eine Kraft einwirkt, so kann sich der Kopfteil 32 des in F i g. 4 gezeigten Elektrodenhalters um einer entsprechenden Betrag seitlich verschieben. Dabei glei tet der Flansch 48 mit seiner oberen Stirnfläche auf dei unteren Stirnfläche des Gleitrings 51. Sobald die Ar beitselektrode 46 die Werkstücksbohrung wieder ver lassen hat, kehrt sie in die ursprüngliche Lage zurück.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Halter für eine Arbeitselektrode für die elektrochemische Metallbearbeitung, der einen Fußteil s und einen mit diesem mechanisch und elektrisch leitend verbundenen, die Arbekselektrode tragenden Kopfteil hat und an dessen Außenseite ein isolierender Abschnitt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Verbindung des Fußteils (1, 31) mit dem Kopfteil (2, 32) eine Schraubenzugfeder (4, 36) mit eingewundener Vorspannung dient, so daß der Kopfteil (1,31) unter der Einwirkung seitlicher Kräfte um einen geringen Betrag seitlich auszuweichen vermag, und daß der isolierende Abschnitt mindestens zum Teil durch eine nachgiebige, an beiden Enden dicht anscnließende Hülle (3,52) gebildet wird.

2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Verbindung eine mit je *° «inem Ende in dem Fuß- (1,31) bzw. Kopfteil (2,32) befestigte Litze (5,37) dient

3. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Ende der Schraubenfeder (4, 36) mit dem Fuß- (1, 31) bzw. dem Kopfteil (2, 32) form- *5 Schlüssig verbunden ist

4. Halter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (32) einen Zapfen (49) mit Gewinde hat, auf das die Schraubenfeder (36) mit ihrem einen Ende aufgeschraubt ist.

5. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (2) einen Führungsring (9) hat, der aus einem verschleißfesten, nichtleitenden Material besteht.

6. Halter nach den Ansprüchen 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Form des Kopfteils |2) zum Führen der Arbeitselektrode (11) in einer Werkstückbohrung annähernd die Form dieser Bohrung entspricht

7. Halter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-Het, daß der Kopfteil (2) mindestens an einer Seite für den Zu- oder Abfluß des Elektrolyten eine Abflachung (19) hat.

8. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußteil (31) im wesentlichen aus Kunststoff besteht und einen metallischen Einsatz (35) zur Aufnahme des einen Endes der Schraubenfeder (36) und der Litze (37) hat

9. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Fuß- (31) und Kopfteil (32) ein Gleitring (51) mit planparallelen Flächen vorgesehen ist.

10. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Abschnitt von einem Faltenbalg (52) gebildet wird, der in die anschlie-Senden Teile (34,48) eingeknöpft ist.