DE2143085C3

DE2143085C3 - Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer aus einer Hauptbohrung abzweigender Querbohrungen

Info

Publication number: DE2143085C3
Application number: DE19712143085
Authority: DE
Inventors: Ian Dennis Bishop; Derek Aubrey Glew; David Paul Samson; Ernest Victor Tuck
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1970-08-27
Filing date: 1971-08-27
Publication date: 1980-05-14
Also published as: IT939357B; DE2143085A1; GB1363846A; FR2106148A5; DE2143085B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer aus einer Hauptbohrung eines metallenen Werkstücks abzweigender Querbohrungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Problem, derartige Querbohrungen herstellen zu müssen, tritt beispielsweise bei der Herstellung innengekühlter Gastu:binenschaufeln auf, wenn zwei in Schaufellängsrichtung durch die ^chaufel hindurchverlaufende Kühlkanäle durch eine Anzahl entlang der Schaufellänge verteilter Querbohri'agen miteinander zu verbinden sind.

Aus der GB-PS 10 23 256 ist es bereits bekannt, ein Werkzeug der eingangs genannten Art als mit einem Isolationsüberzug versehenes Metallrohr mit einer Reihe seitlicher Austrittsöffnungen auszubilden, wobei das Metallrohr selbst die Elektrode bildet und der Isolationsüberzug zur Isolierung des Rohres gegen die Wand der Hauptbohrung dient, in welche das Werkzei¹^. einzuführen ist.

Da bei dem bekannten Werkzeug die Elektrode durch das Rohr selbst gebildet ist, erstreckt sich die Elektrode bis unmittelbar an die Austrittsöffnungen und bildet jeweils einen Teil der Innenwände dieser Austrittsöffnungen. Der elektrische Weg zwischen der Elektrode und der Ausmündung jeder Austrittsöffnung ist also sehr kurz. Bei der Herstellung der Querbohrungen wird der elektrische Weg von der Elektrode zum Querbohrungsgrund. an welchem Material abzutragen ist, immer größer, was wegen des am Beginn der Qucrbohrungsherstellung sehr kurzen elektrischen Weges zu einer sehr großen relativen Weglängenänderung während des Bohrvorgangs führt. Diese große relative Weglängenfinderung wirkt sich im Betrieb durch einen stark ungleichförmigen Ablauf des Materialabtrags aus, der am Beginn des Bohrvorgangs, also bei kurzem elektrischem Weg, sehr rasch abläuft und am Ende, also bei langem elektrischem Weg, dagegen sehr langsam vonstatten geht.

Ferner ist aus der GB-PS 8 81 167 zur Herstellung einer einzigen Querbohrung ein Werkzeug bekannt, das ein aus einem Isolator bestehendes Rohr mit einer ni drahtförmigen, frei innerhalb des Rohres nach unten ragenden Elektrode und einer einzigen seitlichen Austrittsöffnung aufweist Die Elektrode erstreckt sich bis etwas unterhalb der Austrittsöffnung.

Bei dieser letzteren bekannten Anordnung wäre es zur Beherrschung des Problems der großen relativen Änderung der elektrischen Weglänge während der Materialabtragung auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, durch Verkürzung der Elektrode bis oberhalb der Austrittsöffnung die elektrische Anfangsweglänge

ίο zweckmäßig zu verlängern.

Das bei einem Werkzeug der in Rede stehenden Art gegebene Problem Hegt jedoch darin, daß eine große Anzahl von mit gegenseitigen Abständen längs des Rohres angeordneten Austrittsöffnungen vorhanden ist, wobei natürlich dafür Sorge getragen werden muß, daß die elektrischen Bedingungen bei sämtlichen Austrittsöffnungen gleich sind, d.h. daß auch bei allen Austrittsöffnungen die elektrische Anfangsweglänge genau gleich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunae, unter Berücksichtigung der eben erwähnten Gesichtspunkte ein Werkzeug der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Verringerung des Ausmaßes der relativen Änderung der elektrischen Weglänge während des Bohrvorganges und dadurch eine bessere Gleichmäßigkeit der Materialabtragung im Verlauf des Bohrvorgangs erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfirdung durch die im kennzeichnendeii Teil des Anspruchs 1 angegebene

ω Anordnung gelöst.

Infolge des bei der erfindungsgemäßen Anordnung relativ großen Abstands der Elektrode von den Austrittsöffnungen erhält man eine verhältnismäßig große elektrische Anfangsweglänge, weshalb sich die

J5 mit zunehmender Querbohrungstiefe ergebende Weglängenänderung weniger stark auswirkt. Aufgrund der größeren elektrischen Anfangsweglänge muß zwar mit entsprechend höherer elektrischer Spannung gearbeitet werden, was aber keine Schwierigkeiten bereitet.

Außerdem bringt die erfindungsgemäße Lösung gegenüber einer Anordnung mit mi'lig im ?ohr verlaufendem Eleklrodendraht der aus der GB-PS 8 81 167 bekannten Art den Vorteil, daß wegen der festen Halterung des Elektrodendrahtes an der Innenwand des Rohres Flatter- bzw. Schwingungserscheinungen des Elektrodendrahtes unterbunden werden, die sonst unter dem Einfluß des schnül strömenden Elektrolyten entstehen und das Ausströmen der einzelnen Elektrolytstrahlen aus den Austrittsöffnungen in erheblichem Maße ungünstig beeinflussen würden. Derartige Flatter- bzw. Schwingungsbewegungen des Elektrodendrahtes hätten nämlich nicht nur durch wechelndes teilweises Verstopfen und Freigeben der Austnttsöffnungen bedingte Schwankungen der austretenden Elektrolytstrahlen

Yi hinsichtlich Stärke und Strömungsgeschwindigkeit zur Folge, sondern würden auch die Austnttsrichtung der Elektrolytstrahlen und damit Qualität und Genauigkeit der Querbohrungen beeinflussen.

Eine noch weitere Verbesserung der Verhältnisse

bo bringt der Gegenstand des Anspruchs 2. wobei ebenfalls dem Erfordernis gleicher elektrischer Bedingungen für alle Austrittsöffnungen Rechnung getragen ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnung gen näher beschrieben. Es zeigt

Fig, 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung Von Querbohrungen mit einem Werkzeug nach der Erfindung,

Fig.2 im Axialschnitt das in eine Hauptbohrung ejner Gasturbinenschaufel eingeführte Werkzeug,

Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie IfI-TII in F ig. 2, und

Fig.4 in einer Darstellung ähnlich Fig.2 eine weitere Ausführungsfarm des Werkzeugs.

Fig. I zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Reihe von Querbohrungen zwischen zwei in Schaufellängsrichtung verlaufenden Hauptbohrungen 2 und 4 einer Gasturbinenschaufel 6 durch elektrolytisches Bohren mittels eines Werkzeugs 8.

Die Vorrichtung weist einen Rahmen 24, weiter einen mittels Stellvorrichtungen 28 und 30 relativ zum Rahmen in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbaren Schlitten 26, einen auf dem Schlitten angeordneten und mittels Stellvorrichtungen 32 und 34 höhenverstellbaren und um eine Achse A-A drehbaren Tisch 22 mit einer Spannvorrichtung 20 zur Halterung der Schaufel 6 und einen das Werkzeug 8 haltenden Werkzeugkopf 36 auf, der am oberen Teil des Rahmens 24 befestigt isL

Dem Werkzeug 8 wird mittels einer Pumpe 38 über eine Leistung 40 ein flüssiger Elektrolyt zugeführt. Eine in dem rohrförmigen Werkzeugs befindliche liektrode ist über eine in Fig. 1 nicht gezeigte Verbindung und eine gegenüber dem Werkzeugkopf 36 isolierte Klemme mit dem negativen Pol 46 einer Gleichstromquelle 42 verbunden, deren positiver Pol 44 an den Tisch 22 angeschlossen ist.

Fig.2 zeigt das Werkzeug 8 mehr im einzelnen. Es besteht aus einem kreisrunden Quarzrohr, das an seinem unteren vorderen Ende durch einen Deckel 10 verschlossen ist und entlang seiner Länge eine Reihe seitlicher Austrittsöffnungen 14 aufweist. Innerhalb des Rohres verläuft eine als runder Metalldraht ausgebildete Elektrode 12, die gegenüber den Austrittsöffnungen 14 an der Rohrinnenwand verlaufend angeordnet und an den beiden Rohrenden mittels eines Kunstharzklebers befestigt ist. Im Betrieb werden mit Hilfe der aus den Austrittsöffnungen 14 austretenden Elektrolytstrahlen die dargestellten Querbohrungen 16 zwischen den beiden Hau_H!bohrungen 4 und 2 hergestellt, wobei Größe und Form dieser Querbohrungen in gewisser Weise von der elektrischen Spannung und dem Druck des Elektrolyten abhängt. Die Querbohrungen haben eine glockenartige Form, was im Hinblick auf das spätere Strömungsverhalten der Kühlluft der Schaufel beim Übertrit» aus der Hauptbohrung 2 in die Hauptbohrung 4 wünschenswert ist. Dit Austrittsöffnungen 14 können zylindrisch oder etwas konisch ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall der kleinste Durchmesser an der Außenseite des Rohres liegt, und sie können mechanisch oder durch Elektronenstrahl-Bohren hergestellt werden.

Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Werkzeugs, bei weicher der Elektrodendraht 48 von einer Isolierschicht 50 umschlossen ist, die an jeweils bezüglich der Austrittsöffnungen 54 des Rohres versetzten Stellen Aussparungen 52 aufweist Bei dieser Anordnung ist c'ie elektrische Anfangsweglänge zwischen der Elektrode 48 und den herzustellenden Querbohrungen 56a größer als beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, da der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 54 und den Aussparungen 52 der Isolierschicht 50 größer ist als der Abstand zwischen den Auslassöffnungen 14 und der gegenüberliegenden Elektrode 12 bei dem Ausführungs^u:ispiel nach den F ig. 2 und 3.

Um eine relative große elektrische Anfangsweglänge zwischen den blanken Stellen des Elektrodendrahtes 48 an den Aussparungen 52 der Isolierschicht und den Austrittsöffnungen 54 zu erhalten, sollten die Austrittsöffnungen einen verhältnismäßig großen gegenseitigen Abstand haben. Sollen die herzustellenden Querbohrungen einen verhältnismäßig kleinen Abstand voneinander haben, können in einem ersten Arbeitsgang die Querbohrungen 56a und in weiteren Arbeitsgängen nach jeweils axialer Verschiebung des Werkzeugs die in Fig.4 strichpunktiert eingezeichneten weiteren Querbohrungen 56Z) hergestellt werden. Die Stellungen des Werkzeugs bei den weiteren Arbeitsgängen sind ebenfalls strichpunktiert bei 58bund 58cangedeutet

Da Gasturbinenschaufeln eine verwundene Form haben, verlaufen die Hauptbohrungen im allgemeinen nicht genau parallel, sondern etwas schräg zueinznder. Um dann die Querbohrungen richtig herstellen zu können, sind die Austrittsöffnungen des Werkzeugs zwe :kmäßigerweise auf einer entsprechenden Schraubenlinie angeordnet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer, aus einer Hauptbohrung eines metallenen Werkstücks abzweigenden Querbohrungen, mit einem in die Hauptbohrung einzuführenden gegen die Hauplbohrungswand isolierten und eine Elektrode enthaltenden Rohr zur Elektrolytzuführung, das am vorderen Ende verschlossen ist und entlang seiner Länge seitliche Austrittsöffnungen für den Austritt von die Querbohrungen herstellenden Elektrolytstrahlen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12) in an sich bekannter Weise als Draht ausgebildet und daß sie den Austrittsöffnungen (14) jeweils gegenüberliegend an der Innenwand des aus einem Isolator bestehenden Rohres (8) anliegend festgehalten ist

Z Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (48) von einer Isolierschicht (50) umschlossen ist, die längs des Drahtes jeweils mit Bezug auf die Austrittsöffnungen (54) versetzte Aussparungen (52) aufweist