DE2538652B2 - Elektrolytische Feinbohrvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrolytische Feinbohrvorrichtung zur Herstellung von Bohrungen, deren Achsen Neigungen von etwa 2 bis 20° gegen die Werkstückoberfläche aufweisen, mit einer Röhrchenelektrode, durch die ein Elektrolytstrom auf das Werkstück gerichtet ist

Das Prinzip des elektrolytischen Feinbohrens ist z. B. aus der DT-OS 21 35 207 bekannt Es zeigt sich jedoch, so daß bei Bohrungen, deren Achsen geringe Neigungen gegen die Werkstückoberfläche aufweisen, d.h. also nicht wie üblicherweise rechtwinkelig zur Werkstückoberfläche stehen oder nicht wenigstens Winkel von 50° und mehr gegen die Werkstückoberfläche einschließen, die bekannten elektrolytischen Feinbohrverfahren nicht anwendbar sind, da es im Bereich der stumpfen Vorderkante solcher Bohrungen zu unkontrollierten Werkstückabtragungen kommt, so daß der Durchmesser dieser Bohrungen im Bereich der Werkstückoberfläehe unzulässig groß wird. Solche unkontrollierten Werkstückabtragungen sind darauf zurückzuführen, daß im spitzen Winkelraum zwischen Röhrchenelektrode und Werkstück der Elektrolyt ein Wirbelfeld ausbildet, in dem Wasserstoffbläschen enthalten sind. Es " hat sich gezeigt, daß sich der elektrische Widerstand dort stark verringert, so daß sich hohe Stromspitzen ergeben. Nun ist aber gerade bei Bohrungen mit geringer Neigung gegen die Werkstückoberfläche das elektrolytische Feinbohrverfahren vom Prinzip her besonders geeignet, da herkömmliche Bohrverfahren mit Spiralbohrern bei solchen Aufgaben von vorneherein wegen des Abrutschens der Bohrer nur mit großen Schwierigkeiten durchführbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist Bohrungen unter geringen Neigungen gegen die Werkstückoberfläche nach dem elektrolytischen Feinbohrverfahren herzustellen, ohne daß dabei die oben erwähnten nachteiligen Begleiterscheinungen auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß beim Bohrvorgang in an sich bekannter Weise ein Führungskörper (5) auf der Werkstückoberfläche (2) dichtend aufsitzt und daß eine Fläche (7) dieses Führungskörpers mit der Werkstückoberfläche (2) einen die Bearbeitungsstelle einschließenden konischen Winkelraum (8) bildet dessen öffnungswinkel (ß) etwa doppelt so groß ist wie der Anstellwinkel («2) der Röhrchenelektrode (4) zur Werkstückoberfläche (2), und dessen Scheitel im Bereich der scharfen Bohrungsoberkante (13) liegt

Der Hauptvorteil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß durch den um die Röhrchenelektrode ausgebildeten konischen Winkelraum eine geordnete Rückströmung des Elektrolyten erzielt wird und so die Wasserstoffbläschen im Elektrolyten zwangsweise mit hoher Geschwindigkeit abgeführt werden, so daß der Anstellwinkel der Röhrchenelektrode von Anfang an so eingestellt werden kann, wie es der Bohrungsachse entspricht Darüber hinaus wird durch den Führungskörper vermieden, daß der Elektrolytstrom sehr große Bereiche um die eigentliche Bohrung herum beaufschlagt

Erfindungsgemäß soll eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer in einer Reihe liegender paralleler Bohrungen mit mehreren Röhrchenelektroden gekennzeichnet sein durch einen prismatischen Führungskörper (5), der mit der Werkstückoberfläche einen keilförmigen Winkelraum (8) begrenzt, derart daß dessen Schneide tangential zu den scharfen Bohrungsoberkanten verläuft Der Vorzug dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist vor allem darin zu sehen, daß Bohrungsreihen oder auch schmale Schlitze (als ineinander übergehende, in einer Reihe angeordnete Einzelbohrungen) hergestellt werden können und der hierzu notwendige Führungskörper eine besonders einfache äußere Form aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll zur Abdichtung des Spaltes zwischen Führungskörper und Werkstückoberfläche der Führungskörper mittels einer Spannvorrichtung gegen die Werkstückoberfläche gedrückt werden. Ein solches Zusammenspannen ist die einfachste Methode, um möglichst dichtes Anschließen des Führungskörpers an die Werkstückoberfläche zu erzielen und insofern wenig aufwendig, als beim elektrolytischen Bohrvorgang ohnehin eine Halterung für das Werkstück benötigt wird, die ohne Schwierigkeiten als Spannvorrichtung ausgebildet werden kann. Die Abdichtung des Spaltes zwischen dem Führungskörper und der Werkstückoberfläche ist wesentlich, damit kein, wenn auch noch so kleiner Elektrolytstrom durch den Spalt stattfinden kann, da hierdurch wieder unkontrollierter Werkstoffabtrag entstehen würde.

Schließlich soll nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Führungskörper aus einem Werkstoff

bestehen, der in Salpeter- oder Schwefelsäure auch bei anodischer Polarisation stabile Passivschichten bildet, wie z. B. Graphit oder nicht rostende ferritische Stähle nach DIN 17006 ζ. B. X 10 Cr 13. Die Auswahl gerade solcher Werkstoffe ist deshalb angebracht, weil sie nicht nur gegenüber der Elektrolytflüssigkeit, die unter anderem Salpeter- oder Schwefelsäure ist, resistent sind, sondern die Führungskörper auch nicht zu spröd sein dürfen, damit geringe Passungsdifferenzen zwischen den Anlageflächen durch elastische Verformung ausgeglichen werden können. Schließlich soll das Material für die Führungskörper auch nicht zu teuer sein, eine Forderung, die von den angegebenen Werkstoffen ebenfalls erfüllt wird.

An Hand der beigefügten Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung im Querschnitt schematisch,

F i g. 2 eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer in Reihe liegender paralleler Bohrungen im Schrägbild.

Dabei sind in F i g. 1 und F i g. 2 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In F i g. 1 ist das mit 1 bezeichnete Werkstück eine Turbinenschaufel, von der nur der hintere Teil mit einer scharfen Hinterkante gezeigt ist, wobei sich die Hinterkante auf Grund der starken Vergrößerung als abgerundete Kante darstellt In die konkave Werkstückoberfläche 2 soll etwa in Richtung der Schaufellängsachse eine Bohrung 3 nach dem elektrolytischen Feinbohrverfahren eingebracht werden. Zu diesem Zweck wird eine Röhrchenelektrode 4 in unmittelbare Nähe der konkaven Oberfläche 2 gebracht, und zwar so ausgerichtet, daß ihre Mittelachse mit der Bohrungsachse der Bohrung 3 zusammenfällt. Vor Beginn des Elektrolytstromes aus der Röhrchenelektrode 4 wird auf die Oberfläche 2 ein Führungskörper 5 dichtend aufgesetzt (Dichtfläche 6), und zwar so, daß eine weitere Fläche 7 dieses Führungskörpers 5 mit der Werkstückoberfläche 2 eine konischen Winkelraum 8 bildet, dessen öffnungswinkel β etwa doppelt so groß ist, wie der Anstellwinkel «2 der Röhrchenelektrode 4 zur Werkstückoberfläche 2. Mit «ι ist der Winkel zwischen der Bohrungsachse und der Fläche (7) des Führungskörpers (5) bezeichnet Der Führungskörper 5 wird so angesetzt, daß der Scheitel des Winkelraums 8 im Bereich der scharfen Bohrungsoberkante 13 der Bohrung 3 liegt.

Mit dem in F i g. 2 dargestellten Vorrichtungsaufbau sollen gleichzeitig mehrere in Reihe liegende parallele Bohrungen in einem Werkstück 1 hergestellt werden.

Beim Werkstück 1 handelt es sich wieder um eine Turbinenschaufel, in deren konkaver Oberfläche 2 von der Hinterkante 10 her etwa in Schaufeliängsrichtung verlaufende Bohrungen hergestellt werden sollen. Dabei kann es sich um eine Reihe mehrerer mit Abstand nebeneinander liegender paralleler Bohrungen handeln, oder aber um eine schlitzartige Bohrung, die durch das Ineinanderlaufen mehrerer nebeneinanderliegender Einzelbohrungen entsteht Die Röhrchenelektrode 4

ίο umfaßt demzufolge eine Vielzahl nebeneinander liegender Röhrchen. Zur Durchführung der Bohrung wird nun auf die konkave Werkstückoberfläche 2 ein prismatischer Führungskörper 5 mit einer Dichtfläche S aufgesetzt und mittels einer Spannvorrichtung gegen diese Oberfläche 2 gedrückt Die Spannvorrichtung besteht aus einem Formbacken 11 und einem Spannbakken 12, die über einen Verschlußhebel 14, der mit einem Keilstück zusammenwirkt gegeneinander verspannbar sind. Diese Spannvorrichtung steht jedoch nur beispielsweise für jede beliebige Art von Spannvorrichtung, die für das Zusammenspannen des Führungskörpers 5 mit dem Werkstück I verwendbar ist. Der prismatische Führungskörper 5 bildet zusammen mit der Oberfläche 2 des Werkstücks 1 einen keilförmigen, mit ebenen Flächen begrenzten Winkelraum 8, wobei der prismatische Führungskörper 5 in einer solchen Position angesetzt ist, daß die Schneide des Winkelraumes 8 tangential zu den scharfen Bohrungsoberkanten, der in das; Werkstück 1 mittels der Röhrchenelektrode 4

JO einzubringenden Bohrungen verläuft Ein Querschnitt durch die Anordnung gemäß F i g. 2 würde genau das gleiche Bild ergeben, wie es in F i g. 1 für die Herstellung einer Bohrung gezeigt ist. Es liegen also bei der Anordnung gemäß F i g. 2 bezüglich der Position des Führungskörpers 5 zu den Bohrungen 3 sowie bezüglich des öffnungswinkels des Winkelraumes 8 die gleichen Verhältnisse vor wie bei der Anordnung nach F i g. 1.

Zur Herstellung eines Schlitzes mit konstanter Breite kann nach einer ersten Bearbeitungsstufe, bei der ein Durchbruch entsteht, der aus auf einer Linie angeordneten sich überschneidenden Kreisquerschnitten besteht in einer oder mehreren folgenden Bearbeitungsstufen mit Werkzeugen, die dem beschriebenen bei einer um 1 verringerten Anzahl von Glasröhrchen entsprechen und die um den halben Röhrchenabstand in der Längsrichtung des Schlitzes gegenüber der Röhrchenmittenposition der ersten Bearbeitungsstufe versetzt sind, die gewünschte Querschnittsform des Schlitzes erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrolytische Feinbohrvorrichtung zur Herstellung von Bohrungen, deren Achsen Neigungen s von etwa 2 bis 20° gegen die Werkstückoberfläche aufweisen mit einer Röhrchenelektrode, durch die ein Elektrolytstrom auf das Werkstück gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bohrvorgang in an sich bekannter Weise ein Ffihrungskörper (5) auf der Werkstückoberfläche (2) dichtend aufsitzt und daß eine Fläche (7) dieses Führungskörpers mit der Werkstückoberfläche (2) einen die Bearbeitungsstelle einschließenden konischen Winkelraum (8) bildet, dessen öffnungswinkel (ß) etwa is doppelt so groß ist wie der Anstellwinkel («2) der Röhrchenelektrode (4) zur Werkstückoberfläche (2), und dessen Scheitel im Bereich der scharfen Bohrungsoberkante (13) liegt

.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer in einer Reihe liegender paralleler Bohrungen mit mehreren Röhrchenelektroden gekennzeichnet durch einen prismatischen Führungskörper (S), der mit der Werkstückoberfläche einen keilförmigen Winkelraum (8) begrenzt, derart, daß dessen Schneide tangential zu den scharfen Bohrungsoberkanten verläuft

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Spannvorrichtung (11, 12, 14), die den Führungskörper (5) gegen die Werkstückoberfläche (2) drückt

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Führungskörper (5) aus einem Werkstoff besteht der in Salpeteroder Schwefelsäure auch bei anodischer Polarisation stabile Passivschichten bildet, wie z. B. Graphit oder nicht rostende ferritische Stähle nach DIN 17006 ζ. B.X10Cr 13.