DE2938402C2 - Kathode für das elektrochemische Metallabtrageverfahren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Kathode für das elektrochemische Metallabtrageverfahren (ECM-Vertahren), insbesundei e zur Herstellung von Stirnkontu ren mit dicht nebeneinanderstehenden Zähnen mit parallelen und senkrechten Seitenflächen.

Beim ECM-Verfahren ist es üblich, die Kathode als Werkstücknegativ auszubilden und mit dieser Negativform die entsprechenden Konturen in das Werkstück einzuarbeiten. Versucht man mit einem derartigen Werkzeug ein Profil mit parallelen und senkrechten Seitenflächen zu erzeugen, so gelingt dies nicht, da bei der Elektrolyse nicht nur die Stirnfläche der Kathode, die den gewünsc ten Abtrag vornimmt, wirksam ist, sondern auch die Seitenflächen, wodurch eine erhebliche Profilverzerrung entsteht Eine Möglichkeit, diese Profilverzerrung zu vermeiden, besteht in dem Isolieren der Seitenflächen, z. B. durch Einlassen von Kunststoff. Das ist jedoch mit außerordentlich hohen Kosten verbunden und bei Kathoden die aus einer Vielzahl von dicht nebeneinander stehenden Zähnen bestehen, praktisch nicht mehr durchführbar.

Es ist bereits ein Werkzeug für die elektrolytische Herstellung von Einschnitten in Werkstücken bekannt, bei dem der elektrisch leitende Elektrodenkörper in axialer Richtung nur eine geringe Ausdehnung aufweist und auf einem Block aus Isoliermaterial gleicher Querschnittsfläche angeordnet ist. Beispielsweise besteht diese Kathode aus einer sich quer zur Einsenkrichtung erstreckenden dünnen Platte mit einem dem herzustellenden Profil entsprechenden Durchbruch (DE-AS 14 65 023). Mit einer solchen Elektrode läßt sich zwar die unerwünschte seitliche Erosion und dam Profilverzerrung weitgehend verringern, doch läßt sich nicht vermeiden, daß stirnseitige Werkstückpartien, etwa die Kronen einer Stirnverzahnung einem unerwünschten Abtrag ausgesetzt sind.

Der F rfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kathode für das ECM-Verfahren zu finden, die einfach und preiswert herzustellen ist und die die Herstellung von Profilen mit parallelen und senkrechten Seitenwänden gestattet und bei der die Kronen der entstehenden Stirnprofile während der Bearbeitung vor einem Unerwünschten Abtrag geschützt sind.

Diese Aufgabe Wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Kathode gelöst,

Die erfindungsgemäße Kathode besteht demnach aus einem Blech, das mit Durchbrüchen Versehen ist, wobei die Durchbrüche der Form der entstehenden Zähne entsprechen; sie ist somit quasi zweidimensional auf die für die Formgebung erforderliche Elektrodenfläche beschränkt. Wenn sich die Verzahnung über die gesamte Stirnfläche, wie z. B. bei einem Zahnkranz, erstreckt, ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Durchbrüche seitlich über das Werkstück hinaus erstrecken, weil sich dann zwischen Zahninnen- und -außenkante und Durchbruchinnen- und -außenkante kein Absatz infolge Abtrag bildet. Das Abtragen der Zahnkronen wird bei der erfindungsgemäßerv Kathode ,o dadurch völlig vermieden, daß man die Durchurüche rückseitig mit einer federnd angebrachten Isolierstoffplatte abdeckt Diese Isolierstoffplatte legt sich beim Senken dicht auf die Stirnfläche der entstehenden Zähne und unterdrückt dort jeglichen Angriff, so daß dort die Toleranzen und die Oberflächenstruktur, die v^r dem Senken vorhanden waren, erhalten bleiben. Die Blechstärke sollte einerseits möglichst gering gewählt werden, um den Angriff auf die Flanke des Profils möglichst klein zu halten; andererseits ist jedoch auch eine ausreichende Lebensdauer sowie mechanische Stabilität des Elektrodenblechs erforderlich. Man wird daher im aligemeinen je nach den Eigenschaften des Bleches und der erforderlichen Reproduktionsgenauigkeit des Profils Stärken von Folienstärke bis 0,5 mm anwenden. Bei Verwendung von Blechen in Folienstärke ist es häufig zweckmäßig, die Folie durch Spannen in einem geeigneten Elektrodenhalter mechanisch zu stabilisieren. Besonders günstig hinsichtlich Reproduklionsgenauigkeit und Lebensdauer sowie besonders einfach in der Herstellung sind Elektroden mit Blechstärken von 0.1 bis 03 mm. Die Herstellung der gewünschten Elektrodenform kann besonders einfach durch Schneiden, Stanzen oder Ätzen erfolgen, da keine großen Materialmengen abgetragen werden müssen. Auch eine gegebenenfalls erforderliche Nacharbeilung der Elektrode zur Anpassung der Elektrode an die Verfahrensbedingungen des ECM-Verfahrens. z. B. Anpassung der erforderlichen Spaltbreite an vorgegebene Werkstückmaße, ist bei den erfindungsgemäßen Elektroden besonders einfach und kann z. B. durch Ätzen vorgenommen werden. Die für die Durchführung des ECM-Verfahrens erforderlichen Arbeitsbedingungen können durch Probesenkungen empirisch oder anhand anderer bekannter, z. B. in DE-AS 20 30 657 oder DE-OS 15 40 773 beschriebener Methoden ermittelt werden.

Bei der Durchführung des ECM-Verfahrens wird die Elektrode zweckmäßigerweise in einen geeigneten Elektrodenhalter eingespannt, aus dem sie leicht ausgewechselt werden kann.

In den Figuren werden teilweise schematisch Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kathode da^rgestellt. Daher zeigt

F i g. I eine Elektrode aus Blech zur Herstellung eines Stirnprofils,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch eine weitere Elektrode, Fi g. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 an der Stelle III.
F ι g. 4 einen Schnitt durch eine Elektrode ähnlich Fi g. !.eingebaut in einen Elektrodenhalter.
Fig. 1 zeigt eine aus einem Blechring gebildete Elektrode zur Erzeugung eines runden Stirnprofils, bei der aus einem Blechring Ausnehmungen 1 durch Ätzen öder Stanzen entfernt wurden. Die verbleibenden Stege 2 sowie die ggf. übrige stehengebliebene Blechfläche sind abtragswirksam.

Fig.2 zeigt einen Teilschnitt durch eine weitere Elektrode, bei der in ein massives Teil zunächst eine Ringnut 3 eingedreht wurde, bis das verbleibende

Material Blechstärke (ca. 0,3 mm) hatte. Aus dieser Ringnut wurde dann durch Ätzen oder funkenerosives Senken das gewünschte Profil aus Stegen 2 und Durchbrüchen 1 erzeugt. Hinter den Durchbrüchen 2 ist ein isolierender Kunststaffring 4 federnd angebracht, der sich während des Einsenkens der Elektrode gegen die Kronen der entstehenden Zähne drückt und diese gegen jeglichen Angriff abschirmt. Die Federn, die das Andrücken bewirken, sind in den Figuren nicht eingezeichnet Der isolierende Ring kann aus allen Materialien bestehen, die elektrisch isolieren und unter den Senkbedingungen inert sind, z. B. aus Polyolefinen wie Polyethylen, aus Polyvinylchlorid, Polystyrol, Gummi und vielen anderen. Eine gleiche Elektrode gemäß Fig.2 ließe sich auch durch Auflöten oder Aufschrauben einer Elektrode gemäß Fig I auf 2 massive Drehteile (in F i g. 2 als A und B bezeichnet) herstellen.

F i g. 3 ztigt einen Ausschnitt aus F i g. 2 an der Stelle III, bei der die Anordnung der Stege 2 und Ausnehmungen 1 besonders deutlich wird. Der isolierende Kunststoffring 4 ist hier leicht abgehoben dargestellt

Fig.4 zeigt einen Schnitt durch eine in einen Elektrodenhalter eingebaute kreisförmige Elektrode 5.

Der Elektrodenhalter besteht aus einer Grundplatte 6, quf der die Elektrode zwischen den äußeren und inneren Klemmstücken 7 bzw. 8 befestigt ist. Die aus der Grundplatte 6 herausragenden kegelförmigen Andrehungen, die zum Einspannen der Elektrode dienen, können bei genügend starkwandigen Elektroden ggfwegfallen.

Mit der erfindungsgemäßen Elektrode wird eine ganze Reihe von Vorteilen erreicht. Die Elektrode ist

ίο aus dünnem Blech hergestellt Dadurch gen ist die Herstellung und Bearbeitung einfach. Infolge des geringen Materialverbrauchs können auch teure Elektrodenmaterialien eingesetzt werden. Da die Elektrode billig in der Herstellung ist, kann sie im Gebrauch schon bei verhältnismäßig geringen Abweichungen von den Herstellungsmaßen ausgewechselt werden, so daß Werkstücke mit besonders engen Toleranzen hergestellt werden können. Die Reproduzierbarkeit eines Maßes ist bei der erfindungsgemäßen Elektrode, bedingt durch stabile Spaltbüdung beim Senken ausgezeichnet und hat ihre Ursache in der immer gleichen Größe der wirksamen Elekt.üdenflächen, im Gegensatz zu einer herkömmlichen Elektiode. So läßt sich z. B. mit einer 0,25 mm dicken Elektrode ein Maß auf 0,02 mm genau reproduzieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Kathode für das elektrochemische Metallabtrageverfahren (ECM-Verfahren), bestehend aus einem sich quer zur Einsenkrichtung erstreckenden, entsprechend dem herzustellenden Profil durchbrochenen Blech, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech zur Herstellung von Stirnkonturen mit Durchbrüchen versehen ist, die rückseitig mit einer federnd angebrachten Isolierstoffplatte abgedeckt sind, die sich beim Einsenken schützend gegen die Kronen der entstehenden Stirnkonturen drückt.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche sich seitlich über das Werkstück hinaus erstrecken.