DE3111306A1

DE3111306A1 - Verfahren zur herstellung einer zylindrischen elektrode zum elysierbeizen gedruckter schaltungen

Info

Publication number: DE3111306A1
Application number: DE19813111306
Authority: DE
Inventors: Vadim Alekseevi&ccaron; Leningrad &Scaron;avyrin; Oleg Vasil'evi&ccaron; Filatov; Vladimir Fedorovi&ccaron; Ioffe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1982-09-30
Also published as: FR2504833B1; FR2504833A1

Description

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF .EBBINGHAUS FINCK

_ ·Ζ —

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft die elektroerosive Bearbeitung von Werkstücken, die eine rotationssymmetrisehe Form aufwe.y^n, nämlich die Herstellungsverfahren einer zylindrischen Elektrode zum Elysierbeizen gedruckter Schaltungen.

Die Herstellung einer zylindrischen Elektrode zum Elysiorbeizen gedruckter Schaltungen stellt den kompliziertesten und arbeitsaufwendigsten Teil des technologischen Prozesses der Herstellung gedruckter Schaltungen nach dem elektrochemischen Verfahren mittels Kopierens der profilierten Arbeitsoberfläche einer rotierenden zylindrischen Elektrode auf den sich gegenüber der Elektrode verstellenden Rohling .der gedruckten Schaltung dar, der eine Platte aus Dieloklr-rikum mit.einem elektrisch leitenden Überzug darstellt. Dia zylindrische Elektrode zum Elysierbeizen gedruckter Schaltungen stellt üblicherweise eine Metallwalze dar, auf deren zylindrischer Oberfläche nichtleitende Abschnitte vorhanden sind, die als Vertiefungen ausgebildet sind, die der Form von Leitern der gedruckten Schaltung entsprechen. Von dor Herstellungsgenauigkeit dieser Vertiefungen in der Elek^;.:roa.j hängt die Herstellungsgenauigkeit der gedruckten Schaltung ab, an welche die moderne Elektronik äußerst hohe Anforderungen stellt.

Es ist ein Herstellungsverfahren einer zylindrischen Elektrode zum Elysierbeizen relativ einfacher gedruckter Schaltungen bekannt, das auf der Verwendung einer ebenen Schablone beruht (US-PS 32394-4). Nach diesem Verfahren wird zuerc-t eine Schablone angefertigt_? zu welchem Zweck in einer dünnen Metallplatte mittels eines bekannten Verfahrens, bolspielsweise mittels des chemischen Abtrn/senr; durch οί.ι>·: Maske durchgehende Löcher ausgoacbn.rl.l.-.m ν/Ή-Ίι-η, <lc·· μ ι-Ίντα

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der Form der Leiter der gedruckten Schaltung entspricht. Hiernach rollt man die auf eine solche Art und Weise angefertigte ebene Schablone zu einem Zylinder zusammen und befestigt sie auf der Oberfläche eines ein ganzes Stück darstellenden zylindrischen Trägers» Somit erzielt man eine zylindrische Elektrode mit Vertiefungen, die durch die Löcher der Schablone gebildet werden, deren Tiefe, durch die Oberfläche des Trägers begrenzt ist (d.h. durch die .Dicke der Schablone).

.Bin solches Verfahren ist aber äußerst arbeitsaufwendig, da es sehr kompliziert ist, in einer dünnen Metallplatte eine Schablone herauszuschneiden, und noch komplizierter auf der zylindrischen Oberfläche des Trägers eine dünne plane Schablone mit einer Vielzahl von verschieden geformten Öffnungen anzubringen. Diese Arbeitsgänge werden größtenteils manuell ausgeführt, da sie nur schwer mechanisiert werden können.

Außerdem ist die Herstellungsgenauigkeit der zylindrischen Elektrode nach diesem Verfahren verhältnismäßig gering und entspricht nich den gegenwärtigen Anforderungen.

Die angeführten Umstände beschränken die Einsatzmöglich.-keiten des besagten Verfahrens. Das Verfahren kann praktisch nur im Labor für verhältnismäßig einfache Elektroden zur Anwendung kommen und ist vollständig untauglich für eine industrielle Massenproduktion.

Ebenfalls bekannt ist ein Herstellungsverfahren der zylindrischen Elektrode zum Elysierbeizen gedruckter Schaltungen mittels der elektroerosiven Formung von Vertiefungen in einem zylindrischen Rohling, deren Form der Form von Leitern einer gedruckten Schaltung entspricht. Dieses Verfahren beruht auf dem für die elektroerosive Bearbeitung rotationr?- "symmetrischer Körper allgemein verwendeten Abwälzverfahr :.\n mit einer Rotationsbewegung des zylindrischen Rohlings ur einer Translation;;bewegung der ebenen Werkzeugelektrode auf einer Tangente zu der zu bearbeitenden Oberfläche

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ä ώ O β · ^O · Λ tj

' ~ 5 — ■

(so Artamonov B.Α., Vishnitski A.L., Volkov J.S., Glazkov A.V., Redaktion - Glazkov A.V. "Razmemaja elektricheskaja obrabotka metaliov" (Maßhaltige elektrische Metallbearbeitung), Lehrbuch; Moskau, Verlag »Vysshaja shkola» (Hochschule), 1978, Seite 120 - 123). Die plane Werkzeugelektrode stellt in diesem Falle ein Modell einer gedrückten Schaltung dar, das von auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigten Vorsprtingen gebildet wird, deren Form der Form der Leiter der gedruckten Schaltung entspricht. Eine solche Werkzeugelektrode kann baispielsweise durch mechanisches Fräsen? chemisches Ätzan durch eine Maske bzw» durch elektroerosives Herausschneiden der einzelnen Vorsprünge mit einer Drahtelektrode, deren jeder einem der Leiterzüge der gedruckten Schaltung entspricht, hergestellt werden, mit nachfolgendem gegenseitigen Ausrichten dieser Vorsprünge und ihrer Befestigung auf der gemeinsamen ebenen Grundplatte.

Diese3 bekannte Verfahren kennzeichnet sich durch großo Arbeitsaufwendigkeit und Kompliziertheit des technology- ' sehen Prozesses aus, was in erster Linie durch die; Notwendigkeit der Herstellung eines Zwischemverkntücks - dm· ebenen Werkzeugelektrode, bedingt ist.

Außerdem ist es nach diesem Verfahren nicht möglich, errw hohe Genauigkeit der herzustellenden zylindrischen Elektrode zu'ge^tfährleisten, da die unvermeidlichen Fehler des Abwälzverfahrens durch die Fehler bei der Herstellung der ebenen Werkzeugelektrode verstärkt werden.

Zur Verwirklichung eines solchen Verfahrens müssen mindestens zwei verschiedene Werkzeugmaschinen zur Verfügung stehen, auf deren einer die ebene Werkzeugelektrode, vnLrroad auf der anderen die zylindrische Elektrode selbst hergestellt wird.

oelbstverständlich erhöht der Betrieb mehrerer unterGehAetlicher Maschinen die Selbstkosten der hergestol'Lton zy.\. ■ ;vdrischen Elektroden« Alle die «se Umstände bofir^nr/.cn d.i. j;

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KinsatzmÖglichkeiten des beschriebenen bekannten Verfahrens und hemmen in einem erheblichen Maße die Anwendung der elektrochemischen Technologie zur Herstellung von gedruckten Schaltungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,, ein Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Elektrode zum Elysierbeizen von gedruckten Schaltungen zu schaffen, nach dem das elektroerosive Herausschneiden der Vertiefungen im zylindrischen Rohling derart durchgeführt \\rird, daß die Arbeitsaufwendigkeit des Prozesses herabgesetzt und eine hohe Herstellungsgenauigkeit der zylindrischen Elektrode gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Herstellung einer zylindrischen Elektrode zum Elyslerbeizen gedruckter Schaltungen mittels der elektroerosiven Formung von Vertiefungen in dem zylindrischen Rohling, deren Form der Forin von Leitern der gedruckten Schaltung entspricht, erfindungsgemäß die elektroerosive Formung einer jeden Vertiefung in einem Rohling durchgeführt wird, der als ein Hohlzylinder ausgeführt ist, in welchem mit einer Drahtelektrode"eine durchgehende in sich geschlossene Öffnung herausgeschnitten wird, deren Form der Form des Leiters der gedruckten Schaltung entspricht,' wonach der herausgeschnittene Teil des Rohlings in Richtung der Zentralachse des Rohlings bis zu seiner Fixierung in der Öffnung verschoben und in der fixierten Stellung festgemacht wird.

Somit wird die Herstellung der zylindrischen Elektrode ohne Anfertigung irgendwelcher Zwischen- bzw. Hilfswerkstüclce mittel3 des unmittelbaren elektroerosiven Herausschrie idens mit einer Drahtelektrode aus einem hohlen zylindrischen Rohling durchgeführt, wodurch die Arbeitsauf-wendigkait des Prozesses erheblich herabgesetzt wird. Die gesamte Bearbeitung erfolgt auf einer'elektroerosiven Werkzeugmaschine für Konturabtragen« Hierbei sind zusätzliche Ausrüstungen nicht erforderlich. Die Herstellungs-

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6 β β

β · ϋ I β β · O «

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genauigkeit der zylindrischen Elektrode hangt nur von de;a Prozeß des Profilabtragens mit der Drahtelektrode ab, der, wie bekannt, eine äußerst hohe Genauigkeit gewahrLeistot. Dank seiner Einfachheit kann der technologische Prozeß automatisiert werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, eine elektroerosive Werkzeugmaschine mit Programmsteuerung einzusetzen.

Zur Herstellung einer zylindrischen Elektrode, die zum Elysierbeizen einer gedruckten Schaltung bestimmt ist, verwendet man erfindungsgemäß einen Rohling in Form eineο Hohlzylinders, dessen Länge und Außendurchmesser der erforderlichen Länge bzw. dem erforderlichen.Außendurchmesser der herzustellenden zylindrischen Elektrode gleich sind. Hierbei werden die Außenmaße der zylindrischen Elektrode üblicherweise ausgehend davon festgelegt, daß auf ihror . zylindrischen Außenfläche die gesamte Topologie mindestaas einer gedruckten Schaltung angeordnet werden kann, für daren Fertigung'diese Elektrode bestimmt ist.

Der Innendurchmesser des Rohlings wird mit Berücksichtigung der Abmessungen und der Anordnung der Leiter der gedruckten Schaltung festgelegt und der Abmessungen bzw. der Anordnung der zu formenden -Vertiefungen, wobei auch die Besonderheiten des beschriebenen Verfahrens in Betracht gezogen werden müssen. Die Hauptbedingung bei der Festlegung des Innendurchmessers des Rohlings besteht darin, daß in dem Rohling mittels einer Drahtelektrode den Leitern der gedruckten. ■Schaltung entsprechende Öffnungen derart herausgeschnitt;·α werden sollen, daß die herausgeschnittenen Teile des Rohlings nach ihrer Verschiebung in Richtung der Zentralachr.o des Rohlings um einen Betrag, der der gewünschten Tiüf« der zu formenden Vertiefungen entspricht, sich in diesen Öffnungen durch Verkeilen fixieren.

Bei einer radialen Anordnung der Drahtelektrodn in Be:ra;^j; auf den Rohling während des elektroerosiven HerauaGcbr.e ■.-dens der Öffnungen werden der Innendurchmesser des Roh'L.in ;.:. und die Parameter des elektroerosiven Prozesses ausgehend

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von der nachstehend angeführten Beziehung ermittelt:

Δ
- d > -j unter der Bedingung, daß

Sin jk

> h * tg ?p ist,

D Außendurchmesser das Rohlings,

d Innendurchmesser des Rohlings,

h gewünschte Tiefe der zu formenden Vertiefung,

Ot- Winkel eines Sektors, den Halbmesser bilden, die durch die äußeren Punkte der Stellung der Drahtelektrode beim elektroerosiven Herausschneiden der Öffnung in dem Rohling gelegt werden,

Λ Schnittbreite der Drahtelektrode bedeuten, wobei

= d_e . + 2x,

d Durchmesser der Drahtelektrode,

χ Breite des elektroerosiven Spalts bedeutet.

Im zylindrischen Rohling, dessen Abmessungen entsprechend dem obigen festgelegt worden sind, stellt, man Hilfsboh.run.gen an der Stelle her, wo die zu formenden Vertiefungen angeordnet sein sollen. Hiernach führt man in diese Hilfsbohrungen der Reihe nach die Drahtelektrode-ein und richtet sie in Richtung des Halbmessers des Rohlings aus. Weiterhin werden mittels der Elektroerosion auf der Mantelfläche in sich geschlossene Öffnungen herausgeschnitten, deren Forη der Form der Leiter der gedruckten Schaltung entspricht. Nach dem Herausschneiden einer jeden Öffnung wird die Dra^telektrode herausgenommen und der herausgeschnittene Teil des Rohlings im Inneren der Bohrung in Richtung auf die Zentra!achse dieses Rohlings bis zur Fixierung in der Öffnung

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verschoben und in der fixierten Stellung festgemacht, ■beispielsweise durch Schweißen.

Als Ergebnis erzielt man nach dem Herausschneiden sämtlicher Öffnungen, dem Verschieben und Festmachen sämtlich ο _L· herausgeschnittener Teile des Rohlings die fertige zylindrische Elektrode mit Vertiefungen, dieren· Form der Form, der Leiter der gedruckten Schaltung entspricht.

Im Falle, wenn beim Herausschneiden der Öffnung der finical cC ^s 130° ist, wird der herauszuschneidende Teil zusätzlich derartig in.Teile geteilt, daß jeder von diesen Teilen einem Sektor mit dem.Winkel cC'< 180° entspricht.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfuhrungsbeispiel •anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schema des technologischen Prozesse." des Herausschneidens der Öffnungen aus dem hohlon zylindrischen Rohling? .

Fig» 2 einen Schnitt, durch den Rohling mit dem verschobenen herausgeschnittenen Teil, der die Vertiefung bildet;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Rohling mit verschobenem herausgeschnittenen Teil, der einen Sektor von 180° einnimmt.

- Ausfuhrungsbeispiel

Ss muß eine zylindrische Elektrode mit einem Außendurchmesser Ό = 100 mm und einer minimalen Tiefe der Vertiocu^.-jn h = O₇4 mm hergestellt v/erden.

Zuerst ist die Breite & des erforderlichen elektroerosion Schnitts zu ermitteln. Für das. Herausschneiden einer ö.c Jru>v.j mit dem Se&torwinkel oC = 90° ergibt sich

& = h - tg ~~?r~ =-· 0,4 » 1 = 0,4 ram

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Hiernach wird der erforderliche Innendurchmesser des Rohlings, ermittelt. Zu diesem Zweck setzt man die" vorliegenden Werte in die vorstehend angeführte Gleichung

ein ■ '

2-0,4

100 - d >

sin —
2

■ aus der sich d < 90 mm ergibt.

Entsprechend der Berechnung wird zur Herstellung der zylindrischen Elektrode ein Rohling 1 (Fig. 1) verwendet, der ein Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser D. =. 100 mm und einen Innendurchmesser d = 85 mm ist.

Für das Herausschneiden der ersten Öffnung 2 (Fig. 1) wird im Rohling 1 eine Hilfsbohrung 3 g'ebohrt, deren Durchmesser derart gewählt wird, daß er der kleinste Durchmesser ist, der ein l-aichtes und bequemes Einführen der Drahtelektrode gewährleistet. Wenn bei den gewählten Betriebszustanden des .olektroerosiven Ausschneidens die Breite des elektroerosiven Spalt;; X = 0,1 ram ist, wird der Durchmesser der Drahtelektrodö el·= δ - 2X bestimmt, ä - 0,4-0,2=0,2 mm, und die Hilfsbohrung 3 wird beispielsweise mit dem Durchmesser 0,3 mn gebohrt.

In die Hilfsbohrung 3 wird die Drahtelektrode 4 eingeführt. Man stellt diese Elektrode in den Führungsro11en· 5 und 6 . ein, die'am Bügel 7 der elektroerosiven Werkzeugmaschine angeordnet sind. Weiterhin wird die Drahtelektrode 4 nach dem Halbmesser des Rohlings 1 ausgerichtet. Anschließend schneidet man im Rohling 1 durch elektrosrosives Verfahren eine durchgehende in sich geschlossene Öffnung 2 heraus, daren Form der Form des Leiters der gedruckten Schaltung entspricht. Der Winkel oC beträgt beim Herausschneiden der Öffnung 2 90° (Fig. 2).

Das Herausschneiden der öffnung 2 wird durch Translation-j-bewe^ung des Bügels 7 raib der Drahtelektrode 4 in Richtung der.Zentralachse des Rohlings 1 und Rotationsbewegung des

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R Λ 9 O Q

Rohlings 1 so -durchgeführt, daß die Drahtelektrode 4 die herauszusohneidene Öffnung auf der Kontur abfährt.

Hiernach wird die Drahtele'ktrode herausgenommen« des Herausschneidens bleibt im Inneren der herausgeschnittenen Öffnung 2 ein Teil 8, der von dem Rohling durch einen Spalt mit der Breite & ·■= 0,4 mm getrennt: ist (in Figo 2 ist die Ausgangsstellung des Teils 8 und ein© do^ Grenzstellungen der Drahtelektrode 4 durch eine Strichlinie . dargestellt) ,

Der herausgeschnittene Teil 8 des Rohlings 1 v/ird in Richtung auf die Zentralachse des Rohlings 1 so weit verschoben, bis der Teil 8 mit seinen Seitenflächen an den Seitenwandungen der Öffnung 2 anliegt. Hierbei wird der Teil 8 in der Öffnung 2 durch Verkeilen fixiert. ·

Weiterhin wird der herausgeschnittene Teil 8 in der· fixierten Stellung durch Schweißen befestigt.

Somit ergibt sich eine Vertiefung 9, deren l-'o rn der For-u des Leiters der gedruckten Schaltung entspricht; und dio minimale Tiefe . h = 0,4 mm ist.

Zur Formung der nächsten Vertiefung 10 (Fig. 1) bohrt man zuerst ebenfalls eine Hilfsbohrung 11, führt in diese die Drahtelektrode 4 ein und schneidet auf der Kontur die Öffnung 12 heraus. Hierbei ist oC = 180° (Fig. 3)* Aus diesem Grunde zerschneidet man den herausgeschnittenen Teil -13 zusätzlich in zwei Teile 13 a und 13 "b, von denen jeder einem Sektor mit dem WinkelcL = 90° entspricht (in Fig. 3 sind die Ausgängsstellungen der Teile 13 a und 13 b des Teils 13 und zwei Grenzstellungen der Drahtelektrode 4 durch eine Strichlinie dargestellt).

Hiernach verschiebt man die herausgeschnittenen Teile 1 'j a und 13 b des Teils 13 ebenfalls wie beim Formen der Vertiefung 9 in Richtung auf die Zentralachso-des Rohling·; 1 bis zur Fixierung in der öffnung 12 und inaoht g.i.o in (■.-. ■: fixierten Stellung durch Schweißen fest.

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iioi. der !>'ormun,<; einer joden nächsten Öffnung (in der Zeichnung; n.i..iht: dar^ost^ilt) wird der Pro se f j in der an^eivihrcs.n. liu.Hn,-rü.\j Ι.'·;ο ν;U'd3riiuLL.

Die herausgeschnittenen Teile, -die in Richtung der Zentralachse des Rohlings verschoben und in der fixierten Stellring "befestigt worden sind, formen nicht nur die Vertiefungen, sondern verleihen der zylindrischen Elektrode die erforderliche oteixheit, wobei sie die Einteiligkeit der Konstrul·:-. bion aufrechterhalten. -

Das Befestigen der herausgeschnittenen Teile des Rohlings kann bei. dem beschriebenen Verfahren beispielsweise durch Zu;.;.iirnnonklebfin b:sw. Löten erfolgen.

'•'.ί 11 :·. otMi'ox'tlcit'LLoh, können die nach dem bosehrlebnnon Vorfahrt; η n;o:iornh:.;n Vertiefun^en xunätHlich mit einem ff gefüllt werden.

Versuche haben erwiesen, daß die Herstellungsgenauigkeit der zylindrischen Elektrode nach dem beschriebenen Verfahren um das 2- bis 3-fache höher ist und die Arbeltsaufv/encLi;;keit um das 5- bis 10-fache niedriger als bei- dem bekannten Vorfahren, das auf der Verwendung einer ebenen Vforkriou^elektrode beruht. Bei der praktischen Anwendung des beschriebenen Verfahrens, ist ein hoher Autoraatisierungsgrad des Prozesses leicht erzielbar, insbesondere auf Kosten des Einsatzes von elektroerosiven Werkzeugmaschine:'. zwei Konturabtrai>;en mit Programmstouerung.

BAD

Leerseite

Claims

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung zylindrischer Elektroden zum Elysierbeizen gedruckter Schaltungen mittels der elektroerosiven Formung von Vertiefungen in einem zylindrischen Rohlingy deren Form der Form von Leitern gedruckter Schaltungen entspricht, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß

- die elektroerosive Formung einer jeden Vertiefung (9s 10) in einem Rohling (1) durchgeführt wird, der als ein Hohlzylinder ausgeführt istj in welchem mit einer Drahtelektrode (4) eine durchgehende in sich geschlossene Öffnung (2, 12) herausgeschnitten wird, deren Form der LV eines Leiters einer gedruckten Schaltung entspricht;

BAD

- der herausgeschnittene Teil (B, 13) des· Rohlings (1) in Richtung der Zentralachse des Rohlings (1).. bis zur Fixierung in der Öffnung (2, 12) verschoben wird;

- man den herausgeschnittenen Teil (8, 13) in der fixierten Stellung befestigt.

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