WO2017212051A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zügen in läufen von feuerwaffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zügen in läufen von feuerwaffen Download PDF

Info

Publication number
WO2017212051A1
WO2017212051A1 PCT/EP2017/064189 EP2017064189W WO2017212051A1 WO 2017212051 A1 WO2017212051 A1 WO 2017212051A1 EP 2017064189 W EP2017064189 W EP 2017064189W WO 2017212051 A1 WO2017212051 A1 WO 2017212051A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
barrel
tool
electrolyte solution
workpiece
trains
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/064189
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Maxim TURLAKOV
Robin GÖHRINGER
Original Assignee
Ritter & Stark Gmbh
Emag Salach Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ritter & Stark Gmbh, Emag Salach Gmbh filed Critical Ritter & Stark Gmbh
Priority to EP17730749.3A priority Critical patent/EP3468739A1/de
Priority to US16/308,598 priority patent/US11181333B2/en
Publication of WO2017212051A1 publication Critical patent/WO2017212051A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A21/00—Barrels; Gun tubes; Muzzle attachments; Barrel mounting means
    • F41A21/16—Barrels or gun tubes characterised by the shape of the bore
    • F41A21/18—Grooves-Rifling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/005—Machining elongated bodies, e.g. rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/152—Making rifle and gunbarrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing trains in runs of firearms by means of electrochemical metalworking and to an apparatus for carrying out the method according to the invention.
  • the present invention relates to the PECM method and a corresponding device therefor, by means of which in the production of runs a particularly uniform material removal is made possible and thus particularly smooth surfaces can be produced on the inside of the barrel of firearms.
  • Trains are the helical or helical, preferably continuously formed, recesses or grooves formed in the barrel by small arms and in the barrel, which impart a twist about the longitudinal axis of the projectile as it moves through the barrel and thereby stabilize the projectile trajectory.
  • these grooves in the barrel therefore, typically the material is removed in the region of the grooves.
  • the areas left between the trains are called fields.
  • the production of the trains is part of the so-called finishing, that is, the barrel already has its bore and its shape is largely completed. Therefore, it is important that in the production of trains high temperatures that could cause a deformation of the barrel, are avoided as possible.
  • ECM Electrochemical Machining
  • a tool is passed through a tubular workpiece, the barrel, while an electrolyte solution is pumped between the tool and the inner surface of the piece of stock.
  • the method is based on the principle of electrolysis, wherein material is removed from the anode or the metal atoms are ionized and go into solution.
  • a DC voltage source is applied to the tool and workpiece, wherein the workpiece, the barrel, the anode is. From the cathode, the tool, no material is removed.
  • the electrolyte solution acts as a coolant in this process, preventing overheating of the workpiece.
  • the outer surface of the tool facing the inner wall of the workpiece includes a bore surface machining area and bore surface finish and a segmented area for insertion and finish of the grooves integral therewith.
  • the processing and finishing areas of the cathode are made of metal.
  • insulators are provided between the metallic regions.
  • two processing steps are performed simultaneously.
  • this requires an overall larger material removal and leads thus a longer processing time associated with a high energy consumption.
  • the structure of the tool is very complex and the production of the tool so consuming and expensive.
  • the production of the segmented region, in which insulators and metal must be sufficiently stable interconnected to withstand the pressure of the electrolyte flow is very expensive.
  • the ECM process however, sometimes presents difficulties in producing particularly smooth and uniform surfaces, which is critical to their accuracy in particular when machining the inner wall of firearm barrels.
  • the precision of the mechanical processing methods has increased in recent decades so that the ECM method threatens to reach its limits in terms of its precision.
  • a much more precise method, but basically based on the same principle, is the PECM method, where the letter P is interchangeably interpreted for both "Precise” and “Pulsed” ,
  • the PECM method is described, for example, in the scientific publication Modeling and Monitoring Interelectrode Gap in Pulse Electrochemical Machining, Rajurkar et al., Annais of the CIRP Vol. 44/1/1995.
  • the pulsed voltage source allows for improved process control, which can avoid surface defects caused by cavitation and uneven electrolyte flow.
  • An application of this method is described for example in the surface treatment of turbine blades.
  • the advantages of the method can be obtained by reducing the gap width between tool and workpiece during processing.
  • the tool is approximated to the workpiece by the distance corresponding to the removal of material during the time in which no voltage is applied.
  • the tool therefore moves in the direction of the workpiece during each cycle in order to restore the original, very small gap width between the tool and the workpiece. This is shown in FIG. 1 of the cited publication.
  • the PECM procedure can not be applied to the production of trains in running firearms.
  • the object of the present invention is therefore to provide such a more precise method and a corresponding device for carrying out the method, which can be produced and operated at the same time simply and inexpensively.
  • the present invention thus provides, as a first aspect, a method of making trains in barrels of firearms, including a barrel as a workpiece defining an axis in its longitudinal direction and having a longitudinal bore defining an inner wall of the barrel , and a tool comprising a tool head having an outer contour corresponding to the shape of the trains to be made, consisting of an electrically conductive material, wherein an electrolyte solution is passed through the bore of the barrel while the tool is passed through the bore of the barrel.
  • a pulsed electrical voltage is applied to the workpiece and to the tool, whereby the workpiece is the anode and the tool head is the cathode, wherein the barrel is vertically positioned with its longitudinal direction, wherein between the electrically conductive outer contour the tool head and the inner wall of the barrel, there is a gap around the tool head through which the electrolyte solution flows, and wherein the tool is moved through the bore of the barrel while the pulsed voltage is being applied relative to the workpiece while rotating about its axis; whereby the trains are generated on the inner wall of the bore.
  • the vertical orientation of the barrel offers two major advantages. First, gravitation in this arrangement promotes removal of dissolved metal ions and, secondly For example, the negative gravitational effects associated with horizontal alignment, such as sagging of the barrel due to its own weight, are eliminated. Running lengths of 1500 mm and more can be processed without any problems.
  • the tool is moved through the bore of the barrel during the production of the trains by means of an electronic control relative to the workpiece.
  • an improved precision and reproducibility can be achieved
  • the pulsed voltage has time intervals in which the direct current flows alternately and does not flow.
  • the time interval in which the direct current does not flow cooperates with the rate at which the electrolyte solution is pumped through the barrel so that the electrolyte solution within the gap is exchanged during this time interval. This improves the surface quality of the inner wall of the channel, since there are no uncontrolled differences in the concentration of metal ions dissolved out of the workpiece within the gap, which could result in uneven electrolysis.
  • the electrolyte solution is adjusted to a specific temperature before being pumped into the barrel. This also contributes to the improved surface quality and reproducibility of the result.
  • the electrolyte solution flows in the same direction in which the tool is guided through the barrel during the production of the trains.
  • the electrolyte solution can also flow in the opposite direction in which the tool is guided through the barrel during the production of the trains. In this way, despite the opposite concentration gradient of the dissolved metal ions within the gap in the vertical direction, a comparable surface finish is achieved.
  • the present invention provides an apparatus for making trains in barrels of firearms in which at least one barrel to be machined as a workpiece can be vertically received in the device with its longitudinal direction.
  • the device has at least one upper and at least one lower receptacle, by means of which the at least one barrel can be fastened, wherein the device has means for passing, preferably for pumping, an electrolyte solution through the at least one barrel and wherein the device comprises means for performing a tool through the at least one run having.
  • the tool can be guided at the same time through the barrel, in which the electrolyte solution passed through the barrel, preferably pumped.
  • the device has means for applying a pulsed electrical voltage to the workpiece and the tool, at least while the tool is being guided through the barrel.
  • the device is configured so that it can carry out the method according to the invention.
  • the device has means for passing compressed air through the at least one run.
  • the distance between the at least one upper receptacle and the at least one lower receptacle is variable. More preferably, the lower receptacle is attached to a height-adjustable mounting device. This can be processed with the same device different lengths runs. In addition, the installation and removal of the barrel is particularly user-friendly.
  • the device further comprises means for passing a further fluid in addition to the electrolyte solution through the at least one run.
  • the further fluid is preferably purified water, with which the electrolyte residues can be flushed out and any salt residues in the interior of the barrel can be avoided in a particularly simple manner or removed without residue.
  • the at least one upper receptacle and the at least one lower receptacle have ports through which the electrolyte solution and optionally the compressed air and the further fluid can be pumped.
  • the connections can thus remain as they are when changing the workpiece.
  • the new workpiece is simply inserted into the receptacles or fixed in it and the production of other trains can be done without delay or join.
  • the receptacles in the region of the connections have controllable valves.
  • a permanent, constant pressure can be applied to the respective supply lines for the liquids or the compressed air and the passage of the respective medium through the barrel can be done by a central control of the valves.
  • the device has an electronic control. As already described in connection with an embodiment of the method according to the invention, this increases the reproducibility of the result. At the same time, this increases the user-friendliness.
  • the device has a measuring device with which conclusions about the progress of the production of the trains can be made on the basis of the used electrolyte solution.
  • probes or electrodes may be provided for the measurement of the concentration of certain ions in the electrolyte solution. Based on the difference in concentration of the spent solution compared to the fresh initiated or transmitted solution statements about the depth of the trains during the current processing process or can be made online.
  • the means for passing the tool through the at least one run may further rotate the tool about the longitudinal axis of the barrel. This ensures an increase in process reliability and process stability.
  • At least two runs can be taken in the device and processed simultaneously.
  • this can be a central electrolyte, fluid and compressed air supply are provided, the valves can be controlled separately in the recordings of the individual processing units. This increases efficiency and lowers the cost of making trains in runs of firearms.
  • the device further comprises the tool, the tool having a tool rod and a tool head.
  • the tool head is formed from an electrically conductive, metallic material and has on its during the manufacture of the trains of the inner wall of the barrel facing peripheral surface on spiral elevations.
  • the tool head has no insulators between the spiral projections. It has been shown that the surface quality is not affected by such much cheaper tool heads.
  • the term "vertical" is understood to mean the corresponding orientation relative to the earth's surface.
  • FIG. 1
  • FIG. 1 is a front view of a device according to an embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a side view of a device according to an embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 3 is a perspective view of a device according to a
  • Fig. 4 is a view of a tool according to an embodiment and an enlarged section of the tool head of the device according to the invention and
  • FIG. 1 shows a device 1 with two processing units 2, 3.
  • the right unit 2 is occupied by the corresponding components of the device according to the invention.
  • the left-hand unit 3 is not occupied in the example of use of the device 1 according to the invention shown in FIG. 1, but can be equipped accordingly, so that a parallel running production can take place with the units 2 and 3.
  • the barrel 6 is clamped vertically in the receptacles 4, 5.
  • the type of attachment in the recordings is not particularly limited. As shown in Fig.
  • the barrel 6 can be inserted from the front into the receptacle 5 and can be held in a form-fitting manner at the intended location in the receptacle 5, for example, the barrel 6 engage in a suitable holder ,
  • the barrel 6 by a vertical method of the lower receptacle 5, as illustrated in Fig. 2 with the corresponding arrows, upwards to move into a provided for the barrel 6 opening of the upper receptacle 4, by means of which the barrel 6 is then held.
  • the lower sliding receptacle 5 is locked (not shown).
  • the barrel is now in the desired position for processing and the production of the trains can be carried out according to the method of the invention.
  • any other suitable type of attachment is possible.
  • 5 is preferably provided for the lower receptacle as a vertically movable or displaceable, sufficiently stable steel construction as a mounting device 5b, in which the barrel is received.
  • the mounting device 5b is fastened, for example, to a wall by means of a displaceable rail.
  • the steel construction has steel plates with a thickness of over 10 mm.
  • the receptacles 4, 5 connections 4a, 5a are provided.
  • the respective supply lines or hose lines (not shown) for supplying electrolyte solution, optionally water and compressed air are connected.
  • the construction of the recordings 4, 5 is massive, since they must withstand high pressures.
  • the tool through the upper receptacle 4, the tool must be inserted into the barrel and moved therein. This requires a seal of all pressure-loaded components with each other.
  • the receptacles 4, 5 made of solid metal, more preferably steel.
  • the tool bar 9 is preferably guided by one or more sealing rings, preferably made of polytetrafluoroethylene.
  • suitable electrolyte solutions are not particularly limited. In principle, all solutions customary in the ECM method and PECM method can be used.
  • the pulsed electrical voltage is also not particularly limited. Typical areas for this are known in the art, these, among other things, depending on the type of metal of the barrel 6, and the caliber and the peripheral surface of the tool head 10. According to a preferred embodiment, however, the time intervals of the on-time and off-time of the voltage and thus the direct current flow are adjusted so that it comes as possible to no cavitation effects and, further such that the speed of the electrolyte flow in the gap is sufficient to during the Off Time to replace the electrolyte solution in the gap.
  • the exact configuration of the outer contour of the tool head 10 or the design of the spiral elevations 1 1 on this is also not particularly limited and depends on the requirements and the intended use of the firearm. However, the tool head preferably has no insulators.
  • a tool 8 comprising a tool head 10, which has an outer contour corresponding to the shape of the trains to be produced, consisting of an electrically conductive material, is first clamped into the device 1 or fastened in the device 1 according to the flow diagram shown by way of example in FIG.
  • the mounting device 5b has moved downwards on the lower receptacle.
  • the barrel is first attached to the lower receptacle S1 and by raising the mounting device 5b, the barrel is fixed with its upper end to the upper receptacle S2, by being pushed into a designated opening in the upper receptacle.
  • the mounting device 5b is then locked for safety.
  • an electrolyte solution is passed through or conveyed through the bore of the barrel 6, which is vertically positioned in the units 4, 5 with its longitudinal direction.
  • the tool 8 is guided into the bore of the barrel 6 S4.
  • a pulsed electrical voltage with which a correspondingly pulsed direct current is generated S5.
  • the workpiece 6 forms the anode and the tool head 10 forms the cathode.
  • a circumferential around the tool head 10 gap is formed between the electrically conductive outer contour of the tool head 10 and the inner wall of the barrel. Through this flows the electrolyte solution.
  • the tool 8 is moved during the application of the pulsed voltage relative to the workpiece or barrel 6 through the bore of the barrel 6 while simultaneously rotating about the axis A S5. By removing the material by means of the electrochemical reaction while the trains are generated on the inner wall of the bore of the barrel 6.
  • the tool 8 is moved during the manufacture of the trains by means of an electronic control relative to the workpiece 6 through the bore of the barrel 6.
  • the pulsed voltage has time intervals in which the direct current flows alternately and does not flow, with the time interval in which the direct current does not flow at such a speed the electrolyte solution is passed through the run 6 or cooperates cooperates, that the electrolyte solution is exchanged within the gap during this time interval.
  • the electrolyte solution is adjusted to a specific temperature before being introduced into the barrel 6.
  • the electrolyte solution is moved in the same direction through the barrel 6, in which the tool 8 is guided through the barrel 6 during the production of the trains.
  • the electrolyte solution may be moved in the opposite direction to the tool 8 as it passes through the barrel 6 during the formation of the trains.
  • the production of the trains in the barrel 6 is completed.
  • the pulsed voltage is switched off S6, the electrolyte flow is switched off S7 and the barrel is flushed together with the tool with water and / or air to remove residues of material and electrolyte from the barrel and tool as far as possible S7.
  • the tool 8 is returned to the starting position S8 and the barrel 6 or the barrels 6 after the assembly device 5b has been lowered and released from the receptacles 4, 5 of the device 1 S9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zügen in Laufen von Feuerwaffen beinhaltend einen Lauf (6) als Werkstück (6), welcher in seiner Längsrichtung eine Achse A definiert und welcher eine in der Längsrichtung liegende Bohrung aufweist, welche eine Innenwand des Laufs definiert, und ein Werkzeug (8), aufweisend einen Werkzeugkopf (10), der eine der Gestalt der herzustellenden Züge entsprechende Außenkontur, bestehend aus einem elektrisch leitendem Material, aufweist, wobei eine Elektrolytlösung durch die Bohrung des Laufs (6) gepumpt wird, während das Werkzeug (8) durch die Bohrung des Laufs (6) geführt wird, wobei an Werkstück (6) und Werkzeug (8) eine gepulste elektrische Spannung angelegt wird, mit der ein Gleichstrom erzeugt wird, wobei das Werkstück (6) die Anode und der Werkzeugkopf (10) die Kathode darstellt, wobei der Lauf (6) mit seiner Längsrichtung vertikal positioniert wird, wobei zwischen der elektrisch leitfähigen Außenkontur des Werkzeugkopfes (10) und der Innenwand des Laufs (6) ein um den Werkzeugkopf (10) umlaufender Spalt besteht, durch den die Elektrolytlösung fließt, und wobei das Werkzeug (8) während des Anlegens der gepulsten Spannung relativ zum Werkstück (6) durch die Bohrung des Laufs (6) bewegt wird und dabei gleichzeitig um die Achse A rotiert wird, wodurch die Züge an der Innenwand der Bohrung erzeugt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zügen in Läufen von Feuerwaffen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Zügen in Läufen von Feuerwaffen mittels elektrochemischer Metallbearbeitung sowie eine Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das PECM Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung dafür, mittels derer bei der Herstellung von Läufen ein besonders gleichmäßiger Materialabtrag ermöglicht wird und damit besonders glatte Oberflächen an der Innenseite der Läufe von Feuerwaffen erzeugt werden können.
Als Züge bezeichnet man die im Lauf von Handfeuerwaffen und im Rohr von Geschützen ausgeformten helixförmigen beziehungsweise spiralförmigen, vorzugsweise kontinuierlich ausgebildeten Ausnehmungen oder Nuten, die dem Projektil während seiner Bewegung durch den Lauf einen Drall um seine Längsachse verleihen und dadurch die Geschossflugbahn stabilisieren soll. Bei der Herstellung dieser Nuten im Lauf wird daher typischerweise das Material im Bereich der Nuten abgetragen. Die zwischen den Zügen stehengebliebenen Bereiche werden als Felder bezeichnet. Die Herstellung der Züge ist Teil des sogenannten Finishings, das heißt, der Lauf besitzt bereits seine Bohrung und seine Formgebung ist weitestgehend abgeschlossen. Daher ist es von Bedeutung, dass bei der Herstellung der Züge hohe Temperaturen, die ein Verformen des Laufs verursachen könnten, möglichst vermieden werden.
Ein diesbezüglich vorteilhaftes Verfahren ist das ECM-Verfahren (Electrochemical Machining), wie es beispielsweise in der US 3,630,878 beschrieben ist. In diesem Verfahren wird ein Werkzeug durch ein rohrförmiges Werkstück, den Lauf, geführt, während eine Elektrolytlösung zwischen Werkzeug und der inneren Oberfläche des Wertstücks gepumpt wird. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip der Elektrolyse, wobei von der Anode Material abgetragen wird beziehungsweise die Metallatome ionisiert werden und in Lösung gehen. Dabei wird eine Gleichspannungsquelle an Werkzeug und Werkstück angelegt, wobei das Werkstück, der Lauf, die Anode ist. Von der Kathode, dem Werkzeug, wird kein Material abgetragen. Die Elektrolytlösung fungiert bei diesem Verfahren gleichzeitig als Kühlmittel und verhindert so ein zu starkes Aufheizen des Werkstücks. Die äußere, der Innenwand des Werkstücks zugewandte Oberfläche des Werkzeugs umfasst einen Bereich für die Bohrungsoberflächenbearbeitung und das Bohrungsoberflächenfinish sowie einen damit integralen segmentierten Bereich für die Einbringung und das Finish der Nuten. Die Bearbeitungs- und Finishbereiche der Kathode bestehen aus Metall. In dem segmentierten Bereich sind Isolatoren zwischen den metallischen Bereichen vorgesehen. Damit werden im Prinzip zwei Bearbeitungsschritte gleichzeitig durchgeführt. Dies erfordert jedoch einen insgesamt größeren Materialabtrag und führt damit zu einer längeren Bearbeitungszeit verbunden mit einem hohen Energieverbrauch. Des Weiteren ist der Aufbau des Werkzeugs sehr komplex und die Herstellung des Werkzeugs damit aufwendig und kostenintensiv. Insbesondere die Herstellung des segmentierten Bereichs, bei dem Isolatoren und Metall ausreichend stabil miteinander verbunden werden müssen, um dem Druck des Elektrolytflusses standhalten zu können, ist sehr aufwendig.
Eine weitere Methode sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung von Zügen in Läufen unter Anwendung des ECM-Verfahrens ist in der US 4,690,737 beschrieben. Auch hierbei wird ein Werkzeug zur Erzeugung der Züge im Inneren des Laufs durch den Lauf geführt. Das Werkzeug weist an seiner der Innenwand des Werkstücks zugewandten Außenseite ebenfalls einen segmentierten Bereich auf, in dem metallische und nicht-metallische (Isolator) Bereiche spiralförmig nebeneinander angeordnet sind. Diese Vorrichtung dient ausschließlich der Herstellung der Züge und das entsprechende Verfahren ist somit effizienter als das oben beschriebene, in der US 3,630,878 offenbarte Verfahren, da weniger Material abgetragen werden muss. Jedoch ist auch hier die Herstellung des Werkstücks aufwendig und kostenintensiv. Die Isolatorbereiche auf dem Werkstück können zwar aus einfachen Isolationsstreifen bestehen, dies führt jedoch bei den vorherrschenden, verschleißintensiven Verfahrensbedingungen zu einer kürzeren Lebensdauer der Werkzeuge.
Bei dem ECM-Verfahren treten jedoch mitunter Schwierigkeiten in der Herstellung besonders glatter und gleichmäßiger Oberflächen auf, was insbesondere bei der Bearbeitung der Innenwand von Läufen von Feuerwaffen für deren Treffgenauigkeit kritisch ist. Die Präzision der mechanischen Bearbeitungsverfahren hat in den letzten Jahrzenten derart zugenommen, dass das ECM-Verfahren hinsichtlich seiner Präzision an seine Grenzen zu stoßen droht. Ein deutlich präziseres Verfahren, das jedoch grundsätzlich auf dem gleichen Prinzip basiert, stellt das PECM-Verfahren dar, wobei der Buchstabe P austauschbar sowohl für „Präzise" („Precise"), als auch für „Gepulst" („Pulsed") interpretiert wird. Das PECM-Verfahren ist beispielsweise in der wissenschaftlichen Veröffentlichung Modelling and Monitoring Interelectrode Gap in Pulse Electrochemical Machining, Rajurkar et al., Annais of the CIRP Vol. 44/1/1995 beschrieben. Durch die gepulste Spannungsquelle wird eine verbesserte Prozesskontrolle ermöglicht, bei welcher Oberflächenfehler vermieden werden können, die durch Hohlraumbildung und einen ungleichmäßigen Elektrolytfluss hervorgerufen werden. Ein Einsatz dieses Verfahrens wird beispielsweise bei der Oberflächenbehandlung von Turbinenschaufeln beschrieben. Die Vorteile des Verfahrens können dadurch erhalten werden, dass die Spaltbreite zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung verringert werden kann. Bei jedem Pulszyklus wird das Werkzeug in der Zeit, in der keine Spannung anliegt, um die den Materialabtrag entsprechende Strecke dem Werkstück angenähert. Das Werkzeug rückt also bei jedem Zyklus in Richtung des Werkstücks nach, um die ursprüngliche, sehr geringe Spaltbreite zwischen Werkzeug und Werkstück wieder herzustellen. Dies ist in Figur 1 der genannten Veröffentlichung dargestellt. Das PECM-Verfahren kann jedoch nicht auf die Herstellung der Züge in Laufen von Feuerwaffen übertragen werden. Denn systembedingt ist es dabei nicht möglich, das Werkzeug bei der Bearbeitung dem Werkstück anzunähern, denn Werkzeug und Werkstück liegen koaxial zueinander vor, bzw. bewegen sich koaxial zueinander. Wenn also das Werkzeug sich an einer Seite der Innenwand des Laufs annähert, so entfernt es sich gleichzeitig an der gegenüberliegenden Seite von der Innenwand des Laufs.
Es besteht daher weiterhin die Notwendigkeit für ein präziseres Verfahren zur Herstellung der Züge in Läufen von Feuerwaffen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein derartiges präziseres Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die zugleich einfach und kostengünstig hergestellt und betrieben werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass eine gepulste Spannungsquelle bei der Herstellung der Züge zu einer verbesserten Oberfläche führt, obwohl es nicht möglich ist, ein „Nachrücken" des Werkzeugs an die Innenwand des Laufs und damit eine konstante Spaltbreite während der Bearbeitung zu gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung stellt somit als einen ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung von Zügen in Läufen von Feuerwaffen bereit, beinhaltend einen Lauf als Werkstück, welcher in seiner Längsrichtung eine Achse definiert und welcher eine in der Längsrichtung liegende Bohrung aufweist, welche eine Innenwand des Laufs definiert, und ein Werkzeug, aufweisend einen Werkzeugkopf, der eine der Gestalt der herzustellenden Züge entsprechende Außenkontur, bestehend aus einem elektrisch leitenden Material, aufweist, wobei eine Elektrolytlösung durch die Bohrung des Laufs geleitet wird, während das Werkzeug durch die Bohrung des Laufs geführt wird.
Erfindungsgemäß wird an das Werkstück und an das Werkzeug eine gepulste elektrische Spannung angelegt, mit der ein Gleichstrom erzeugt wird, wobei das Werkstück die Anode und der Werkzeugkopf die Kathode darstellt, wobei der Lauf mit seiner Längsrichtung vertikal positioniert wird, wobei zwischen der elektrisch leitfähigen Außenkontur des Werkzeugkopfes und der Innenwand des Laufs ein um den Werkzeugkopf umlaufender Spalt besteht, durch den die Elektrolytlösung fließt, und wobei das Werkzeug während des Anlegens der gepulsten Spannung relativ zum Werkstück durch die Bohrung des Laufs bewegt wird und dabei gleichzeitig um seine Achse rotiert wird, wodurch die Züge an der Innenwand der Bohrung erzeugt werden.
Die vertikale Ausrichtung des Laufs bietet dabei zwei wesentliche Vorteile. Erstens begünstigt die Gravitation bei dieser Anordnung den Abtransport in Lösung gegangener Metallionen und zweitens werden die negativen Gravitationseffekte, welche bei einer horizontalen Ausrichtung auftreten, wie zum Beispiel ein Durchbiegen des Laufs aufgrund seines Eigengewichts, eliminiert. Lauflangen von 1500 mm und mehr können so problemlos bearbeitet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkzeug während der Herstellung der Züge mittels einer elektronischen Steuerung relativ zum Werkstück durch die Bohrung des Laufs bewegt. Hierbei kann eine verbesserte Präzision und Reproduzierbarkeit erreicht werden
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die gepulste Spannung Zeitintervalle auf, in denen abwechselnd der Gleichstrom fließt und nicht fließt. Dabei wirkt das Zeitintervall, in dem der Gleichstrom nicht fließt, derart mit der Geschwindigkeit, mit der die Elektrolytlösung durch den Lauf gepumpt wird, zusammen, dass die Elektrolytlösung innerhalb des Spalts während dieses Zeitintervalls ausgetauscht wird. Dies verbessert die Oberflächengüte der Laufinnenwand, da keine unkontrollierten Konzentrationsunterschiede der aus dem Werkstück herausgelösten Metallionen innerhalb des Spalts entstehen, die eine ungleichmäßige Elektrolyse zur Folge haben könnten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Elektrolytlösung vor dem Pumpen in den Lauf auf eine spezifische Temperatur eingestellt. Auch dies trägt zur verbesserten Oberflächenqualität und Reproduzierbarkeit des Ergebnisses bei.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens fließt die Elektrolytlösung in der gleichen Richtung, in der das Werkzeug während der Erzeugung der Züge durch den Lauf geführt wird. Alternativ hierzu und gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Elektrolytlösung auch in der entgegengesetzten Richtung fließen, in der das Werkzeug während der Erzeugung der Züge durch den Lauf geführt wird. Hierdurch wird, trotz des entgegengesetzten Konzentrationsgradienten der herausgelösten Metallionen innerhalb des Spalts in vertikaler Richtung, eine vergleichbare Oberflächengüte erzielt.
Als einen zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Zügen in Läufen von Feuerwaffen bereit, in der mindestens ein zu bearbeitender Lauf als Werkstück mit seiner Längsrichtung senkrecht in die Vorrichtung aufgenommen werden kann. Dabei weist die Vorrichtung mindestens eine obere und mindestens eine untere Aufnahme auf, mittels welcher der mindestens eine Lauf befestigt werden kann, wobei die Vorrichtung Mittel zum Durchleiten, vorzugsweise zum Pumpen, einer Elektrolytlösung durch den mindestens einen Lauf aufweist und wobei die Vorrichtung Mittel zum Durchführen eines Werkzeugs durch den mindestens einen Lauf aufweist. Dabei kann das Werkzeug zur gleichen Zeit durch den Lauf geführt werden, in der die Elektrolytlösung durch den Lauf geleitet, vorzugsweise gepumpt wird.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung Mittel auf, an Werkstück und Werkzeug eine gepulste elektrische Spannung anzulegen, zumindest während das Werkzeug durch den Lauf geführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorrichtung so konfiguriert, um mit dieser das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung Mittel zum Durchleiten von Druckluft durch den mindestens einen Lauf auf. Hierdurch kann am Ende der Bearbeitung die im Lauf befindliche Elektrolytlösung schnell, einfach und rückstandsios wieder aus dem Lauf entfernt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Abstand zwischen der mindestens einen oberen Aufnahme und der mindestens einen unteren Aufnahme veränderbar. Weiter bevorzugt ist die untere Aufnahme an einer höhenverstellbaren Montageeinrichtung angebracht. Damit können mit derselben Vorrichtung verschieden lange Läufe bearbeitet werden. Zudem ist der Ein- und Ausbau des Laufs ist besonders bedienerfreundlich möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung weiterhin Mittel zum Durchleiten eines weiteren Fluides neben der Elektrolytlösung durch den mindestens einen Lauf auf. Das weitere Fluid ist bevorzugt gereinigtes Wasser, womit die Elektrolytreste herausgespült werden können und etwaige Salzrückstände im Laufinneren auf besonders einfach Weise vermieden beziehungsweise rückstandslos entfernt werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die mindestens eine obere Aufnahme und die mindestens eine untere Aufnahme Anschlüsse auf, durch die die Elektrolytlösung und gegebenenfalls die Druckluft und das weitere Fluid gepumpt werden können. Die Anschlüsse können somit bei einem Wechsel des Werkstücks so verbleiben, wie sie sind. Das neue Werkstück wird einfach in die Aufnahmen eingesetzt beziehungsweise darin befestigt und die Herstellung weiterer Züge kann ohne Verzögerung erfolgen beziehungsweise sich anschließen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Aufnahmen im Bereich der Anschlüsse ansteuerbare Ventile auf. So kann auf den jeweiligen Zuleitungen für die Flüssigkeiten oder die Druckluft ein dauerhafter, konstanter Druck angelegt werden und das Durchleiten des jeweiligen Mediums durch den Lauf kann durch eine zentrale Steuerung der Ventile erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt die Vorrichtung über eine elektronische Steuerung. Wie im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits beschrieben wurde, wird hierdurch die Reproduzierbarkeit des Ergebnisses erhöht. Zugleich erhöht dies die Bedienerfreundlichkeit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt die Vorrichtung über eine Messeinrichtung, mit der anhand der verbrauchten Elektrolytlösung Rückschlüsse über den Fortschritt der Herstellung der Züge getroffen werden können. Hierbei können beispielsweise Sonden oder Elektroden für die Messung der Konzentration bestimmter Ionen in der Elektrolytlösung vorgesehen sein. Anhand des Konzentrationsunterschieds der verbrauchten Lösung im Vergleich zur frischen eingeleiteten beziehungsweise durchgeleiteten Lösung können Aussagen über die Tiefe der Züge während des laufenden Bearbeitungsprozesses beziehungsweise online getroffen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Mittel zum Durchführen des Werkzeugs durch den mindestens einen Lauf weiterhin das Werkzeug um die Längsachse des Laufs rotieren lassen. Dies sorgt für eine Erhöhung der Prozesssicherheit und Prozessstabilität.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in die Vorrichtung mindestens zwei Läufe aufgenommen und gleichzeitig bearbeitet werden. Einige der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen wirken somit synergetisch zusammen. Beispielsweise kann dadurch eine zentrale Elektrolyt-, Fluid- und Druckluftversorgung vorgesehen werden, wobei die Ventile in den Aufnahmen der einzelnen Bearbeitungseinheiten separat gesteuert werden können. Dies steigert die Effizienz und senkt die Kosten der Herstellung der Züge in Läufen von Feuerwaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung weiterhin das Werkzeug, wobei das Werkzeug einen Werkzeugstab und einen Werkzeugkopf aufweist. Dabei ist der Werkzeugkopf aus einem elektrisch leitfähigen, metallischen Material gebildet und weist an seiner während der Herstellung der Züge der Innenwand des Laufs zugewandten Umfangsfläche spiralförmige Erhebungen auf. Vorzugsweise weist der Werkzeugkopf zwischen den spiralförmigen Erhebungen keine Isolatoren auf. Es hat sich gezeigt, dass die Oberflächengüte mit solchen wesentlich kostengünstigeren Werkzeugköpfen nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Unter dem Begriff„vertikal" ist die entsprechende Orientierung relativ zur Erdoberfläche zu verstehen.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung werden im Nachgang unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei
Fig. 1 eine Frontansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine Ansicht eines Werkzeugs gemäß einer Ausführungsform sowie einen vergrößerten Ausschnitt des Werkzeugkopfes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 5 ein Flussdiagram zu einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung zeigen.
Die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsform zeigt eine Vorrichtung 1 mit zwei Bearbeitungseinheiten 2, 3. Die rechte Einheit 2 ist mit den entsprechenden Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung belegt. Die linke Einheit 3 ist in dem in Fig. 1 gezeigten Einsatzbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nicht belegt, kann aber entsprechend ausgerüstet werden, so dass eine parallele Lauffertigung mit den Einheiten 2 und 3 erfolgen kann. In der Einheit 3 beziehungsweise der Vorrichtung 1 ist der Lauf 6 vertikal in die Aufnahmen 4, 5 eingespannt. Die Art der Befestigung in den Aufnahmen ist dabei nicht besonders eingeschränkt. Wie in der Fig. 3 an der unteren Aufnahme 5 gezeigt ist, kann der Lauf 6 von vorne in die Aufnahme 5 eingeschoben werden und kann an der vorgesehenen Stelle in der Aufnahme 5 formschlüssig gehaltert sein, beispielsweise kann der Lauf 6 in eine geeignete Halterung einrasten.
Die Befestigung beziehungsweise Halterung des Laufs 6 an der oberen Aufnahme 4 erfolgt wie bei der Aufnahme 5. Es ist jedoch auch möglich, den Lauf 6 durch ein vertikales Verfahren der unteren Aufnahme 5, wie in Fig. 2 mit den entsprechenden Pfeilen illustriert, nach oben in eine für den Lauf 6 vorgesehene Öffnung der oberen Aufnahme 4 zu bewegen, mittels der der Lauf 6 dann gehaltert ist. Bei erreichter Bearbeitungsposition wird die untere verschiebbare Aufnahme 5 verriegelt (nicht gezeigt). Der Lauf befindet sich nun in der Sollposition für die Bearbeitung und die die Herstellung der Züge kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen. Möglich ist jedoch jede andere geeignete Art der Befestigung. Wie in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, ist für die unteren Aufnahme 5 vorzugsweise als eine vertikal bewegliche beziehungsweise verschiebbare, ausreichend stabile Stahlkonstruktion als Montageeinrichtung 5b vorgesehen, in welche der Lauf aufgenommen wird. Die Montageeinrichtung 5b ist beispielsweise an einer Wand mittels einer verschiebbaren Schiene befestigt ist. Besonders bevorzugt weist die Stahlkonstruktion Stahlplatten mit einer Stärke von über 10 mm auf.
Oberhalb der oberen Aufnahme 4 befindet sich, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, ein Mittel 7 zum Durchführen eines Werkzeugs 8 durch den mindestens einen Lauf 6, beispielsweise eine elektronisch steuerbare Robotereinheit, mit welcher das Werkzeug neben der in vertikaler Richtung ausgeführten Relativbewegung zum Lauf 6 auch um die Längsachse A rotiert werden kann.
An den Aufnahmen 4, 5 sind Anschlüsse 4a, 5a vorgesehen. An die Anschlüsse 4a, 5a werden die jeweiligen Zuführungsleitungen beziehungsweise Schlauchleitungen (nicht gezeigt) für Zuführung von Elektrolytlösung, gegebenenfalls Wasser und Druckluft angeschlossen. Die Bauweise der Aufnahmen 4, 5 ist massiv, da sie hohen Drücken standhalten muss. Gleichzeitig muss, in dieser Ausführung, durch die obere Aufnahme 4 das Werkzeug in den Lauf eingeführt und darin bewegt werden können. Dies erfordert eine Abdichtung sämtlicher druckbelasteten Komponenten untereinander. Vorzugsweise sind daher die Aufnahmen 4, 5 aus massivem Metall, weiter bevorzugt Stahl, gefertigt. Der Werkzeugstab 9 wird vorzugsweise durch einen oder mehrere Dichtungsringe, vorzugsweise aus Polytetrafluoroethylen, geführt.
Die Art und Konzentration geeigneter Elektrolytlösungen sind nicht besonders eingeschränkt. Es können prinzipiell sämtliche im ECM- Verfahren und PECM-Verfahren übliche Lösungen verwendet werden.
Die gepulst elektrische Spannung ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt. Übliche Bereiche hierfür sind dem Fachmann bekannt, wobei diese, unter anderem, von der Art des Metalls des Laufs 6, sowie vom Kaliber und der Umfangsfläche des Werkzeug kopfes 10 abhängen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden allerdings die Zeitintervalle der An-Zeit und Aus-Zeit der Spannung und damit des Gleichstromflusses derart eingestellt, dass es möglichst zu keinen Höhlenbildungseffekten kommt und, weiterhin derart, dass die Geschwindigkeit des Elektrolytflusses im Spalt ausreicht, um während der Aus-Zeit die Elektrolytlösung im Spalt auszutauschen. Die genaue Ausgestaltung der Außenkontur des Werkzeugkopfes 10 beziehungsweise die Gestaltung der spiralförmigen Erhebungen 1 1 auf diesem ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt und richtet sich nach den Erfordernissen und dem Einsatzzweck der Feuerwaffe. Bevorzugt weist der Werkzeugkopf jedoch keine Isolatoren auf.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Zügen in Läufen von Feuerwaffen beinhaltend einen Lauf 6 als Werkstück, welcher in seiner Längsrichtung eine Achse A definiert und welcher eine in der Längsrichtung liegende Bohrung aufweist, welche eine Innenwand des Laufs definiert, und ein Werkzeug 8, aufweisend einen Werkzeugkopf 10, der eine der Gestalt der herzustellenden Züge entsprechende Außenkontur, bestehend aus einem elektrisch leitendem Material, aufweist, wird gemäß dem in Figur 5 beispielhaft gezeigten Flussdiagramm zu einer Ausführungsform, der zu bearbeitende Lauf zunächst in die Vorrichtung 1 eingespannt beziehungsweise darin befestigt. In der zur Aufnahme bereitstehenden Vorrichtung 1 ist dabei die Montageeinrichtung 5b an der unteren Aufnahme nach unten gefahren. Der Lauf wird zunächst an der unteren Aufnahme befestigt S1 und durch Hochfahren der Montageeinrichtung 5b wird der Lauf mit seinem oberen Ende an der oberen Aufnahme befestigt S2, indem er in eine dafür vorgesehene Öffnung in der oberen Aufnahme geschoben wird. Die Montageeinrichtung 5b wird dann sicherheitshalber verriegelt. Anschließend wird eine Elektrolytlösung durch die Bohrung des mit seiner Längsrichtung vertikal in den Einheiten 4, 5 positionierten Laufs 6 geleitet beziehungsweise gefördert S3. Sobald sich eine ausreichende Menge an Elektrolytlösung im Lauf befindet, wird das Werkzeug 8 in die Bohrung des Laufs 6 geführt S4. An das Werkstück 6 und das Werkzeug 8 wird sodann eine gepulste elektrische Spannung angelegt, mit der ein entsprechend gepulster Gleichstrom erzeugt wird S5. Dabei bildet das Werkstück 6 die Anode und der Werkzeugkopf 10 die Kathode. Während der Einführung und Hindurchführung S5 des Werkzeug kopfes 10 in die Bohrung des Laufs 6, ist zwischen der elektrisch leitfähigen Außenkontur des Werkzeugkopfes 10 und der Innenwand des Laufs 6 ein um den Werkzeugkopf 10 umlaufender Spalt gebildet. Durch diesen fließt die Elektrolytlösung. Das Werkzeug 8 wird während des Anlegens der gepulsten Spannung relativ zum Werkstück beziehungsweise Lauf 6 durch die Bohrung des Laufs 6 bewegt und dabei gleichzeitig um die Achse A rotiert S5. Durch Abtragen des Materials mittels der elektrochemischen Reaktion werden dabei die Züge an der Innenwand der Bohrung des Laufs 6 erzeugt.
Das Werkzeug 8 wird während der Herstellung der Züge mittels einer elektronischen Steuerung relativ zum Werkstück 6 durch die Bohrung des Laufs 6 bewegt wird.
Die gepulste Spannung weist Zeitintervalle auf, in denen abwechselnd der Gleichstrom fließt und nicht fließt, wobei das Zeitintervall, in dem der Gleichstrom nicht fließt, derart mit der Geschwindigkeit, mit der die Elektrolytlösung durch den Lauf 6 geführt beziehungsweise gefördert wird, zusammenwirkt, dass die Elektrolytlösung innerhalb des Spalts während dieses Zeitintervalls ausgetauscht wird.
Die Elektrolytlösung wird dabei vor dem Einleiten in den Lauf 6 auf eine spezifische Temperatur eingestellt.
Während der Bearbeitungsphase wird die Elektrolytlösung in der gleichen Richtung durch den Lauf 6 bewegt, in der das Werkzeug 8 während der Erzeugung der Züge durch den Lauf 6 geführt wird. Alternativ kann die Elektrolytlösung in der entgegengesetzten Richtung zum Werkzeug 8, wenn dieses während der Erzeugung der Züge durch den Lauf 6 geführt wird, bewegt werden.
Nach erfolgtem vollständigem Durchfahren des Laufs 6 mit dem Werkzeug 8 ist die Herstellung der Züge im Lauf 6 abgeschlossen. Die gepulste Spannung wird abgeschaltet S6, der Elektrolytfluss wird abgestellt S7 und der Lauf wird mit samt dem Werkzeug mit Wasser und/oder Luft gespült, um Material- und Elektrolytreste aus dem Lauf und vom Werkzeug möglichst rückstandlos zu entfernen S7. Das Werkzeug 8 wird in die Ausgangsposition zurückgefahren S8 und der Lauf 6 beziehungsweise die Läufe 6 nach dem Herunterfahren der Montageeinrichtung 5b und Lösen aus den Aufnahmen 4, 5 der Vorrichtung 1 entnommen S9. Gegebenenfalls erfolgt vor Entnahme des Laufs 6 ein weiteres Ausspülen des Laufs 6.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung
2 Erste Bearbeitungseinheit
3 Zweite Bearbeitungseinheit
4 Obere Aufnahme des Werkstücks
4a Anschlüsse für Elektrolytlösung etc.
5 Untere Aufnahme des Werkstücks
5a Anschlüsse für Elektrolytlösung etc.
5b Montageeinrichtung
6 Lauf/Werkstück
7 Mittel zum Durchführen eines Werkzeugs durch den Lauf
8 Werkzeug
9 Werkzeugstab
10 Werkzeugkopf
1 1 Spiralförmige Erhebungen
A Längsachse Lauf

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Zügen in Läufen von Feuerwaffen beinhaltend einen Lauf (6) als Werkstück (6), welcher in seiner Längsrichtung eine Achse (A) definiert und welcher eine in der Längsrichtung liegende Bohrung aufweist, welche eine Innenwand des Laufs (6) definiert, und ein Werkzeug (8), aufweisend einen Werkzeugkopf (10), der eine der Gestalt der herzustellenden Züge entsprechende Außenkontur, bestehend aus einem elektrisch leitendem Material, aufweist, wobei eine Elektrolytlösung durch die Bohrung des Laufs (6) geleitet wird, während das Werkzeug (8) durch die Bohrung des Laufs (6) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
an Werkstück (6) und Werkzeug (8) eine gepulste elektrische Spannung angelegt wird, mit der ein Gleichstrom erzeugt wird,
wobei das Werkstück (6) die Anode und der Werkzeugkopf (10) die Kathode darstellt, wobei der Lauf (6) mit seiner Längsrichtung vertikal positioniert wird,
wobei zwischen der elektrisch leitfähigen Außenkontur des Werkzeugkopfes (10) und der Innenwand des Laufs (6) ein um den Werkzeugkopf (10) umlaufender Spalt besteht, durch den die Elektrolytlösung fließt, und
wobei das Werkzeug (8) während des Anlegens der gepulsten Spannung relativ zum Werkstück (6) durch die Bohrung des Laufs (6) bewegt wird und dabei gleichzeitig um die Achse (A) rotiert wird, wodurch die Züge an der Innenwand der Bohrung erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (8) während der Herstellung der Züge mittels einer elektronischen Steuerung relativ zum Werkstück (6) durch die Bohrung des Laufs (6) bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Spannung Zeitintervalle aufweist, in denen abwechselnd der Gleichstrom fließt und nicht fließt, wobei das Zeitintervall, in dem der Gleichstrom nicht fließt, derart mit der Geschwindigkeit, mit der die Elektrolytlösung durch den Lauf (6) gepumpt wird, zusammenwirkt, dass die Elektrolytlösung innerhalb des Spalts während dieses Zeitintervalls ausgetauscht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytlösung vor dem Durchleiten durch den Lauf (6) auf eine spezifische Temperatur eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elektrolytlösung in der gleichen Richtung fließt, in der das Werkzeug (8) während der Erzeugung der Züge durch den Lauf (6) geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elektrolytlösung in der entgegengesetzten Richtung fließt, in der das Werkzeug (8) während der Erzeugung der Züge durch den Lauf (6) geführt wird.
7. Vorrichtung (1 ) zur Herstellung von Zügen in Läufen von Feuerwaffen in der mindestens ein zu bearbeitender Lauf (6) als Werkstück mit seiner Längsrichtung senkrecht in die Vorrichtung (1 ) aufgenommen werden kann, wobei die Vorrichtung (1 ) mindestens eine obere (4) und mindestens eine untere (5) Aufnahme aufweist, mittel der der der mindestens eine Lauf (6) gehaltert werden kann, wobei die Vorrichtung (1 ) Mittel zum Durchleiten, vorzugsweise zum Pumpen, einer Elektrolytlösung durch den mindestens einen Lauf (6) aufweist, wobei die Vorrichtung Mittel (7) zum Durchführen eines Werkzeugs (8) durch den mindestens einen Lauf (6) aufweist, wobei das Werkzeug (8) zur gleichen Zeit durch den Lauf geführt werden kann, in der die Elektrolytlösung durch den Lauf (6) geleitet, vorzugsweise gepumpt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1 ) Mittel aufweist, an Werkstück und Werkzeug eine gepulste elektrische Spannung anzulegen, zumindest während das Werkzeug (8) durch den Lauf (6) geführt wird.
8. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) so konfiguriert ist, um damit das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchführen zu können.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) Mittel zum Durchleiten von Druckluft durch den mindestens einen Lauf (6) aufweist.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand zwischen der mindestens einen oberen Aufnahme (4) und der mindestens einen unteren Aufnahme (5) veränderbar ist.
1 1. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Aufnahme (5) an einer höhenverstellbaren Montageeinrichtung (5b) angebracht ist.
12. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung (1 ) weiterhin Mittel zum Durchleiten eines weiteren Fluides neben der Elektrolytlösung durch den mindestens einen Lauf (6) aufweist.
13. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine obere Aufnahme (4) und die mindestens eine untere Aufnahme (4) Anschlüsse (4a, 5a) aufweisen, durch die die Elektrolytlösung und gegebenenfalls die Druckluft und/ oder das weitere Fluid gepumpt werden können.
14. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (4, 5) im Bereich der Anschlüsse (4a, 5a) ansteuerbare Ventile aufweisen.
15. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) über eine elektronische Steuerung verfügt.
16. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung (1 ) über eine Messeinrichtung verfügt, mit der anhand der verbrauchten Elektrolytlösung Rückschlüsse über den Fortschritt der Herstellung der Züge getroffen werden können.
17. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) zum Durchführen des Werkzeugs (8) durch den mindestens einen Lauf (6) derart ausgebildet sind, dass das Werkzeug (8) um die Längsachse (A) des Laufs (6) rotiert werden kann.
18. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in die
Vorrichtung (1 ) mindestens zwei Läufe (6) aufgenommen und gleichzeitig bearbeitet werden können.
19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung (1 ) weiterhin das Werkzeug (8) umfasst, wobei das Werkzeug (8) einen Werkzeugstab (9) und einen Werkzeugkopf (10) aufweist, wobei der Werkzeugkopf (10) aus einem elektrisch leitfähigem, metallischen Material besteht und an seiner während der Herstellung der Züge der Innenwand des Laufs (6) zugewandten Umfangsfläche spiralförmige Erhebungen (1 1 ) aufweist.
PCT/EP2017/064189 2016-06-09 2017-06-09 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zügen in läufen von feuerwaffen WO2017212051A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17730749.3A EP3468739A1 (de) 2016-06-09 2017-06-09 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zügen in läufen von feuerwaffen
US16/308,598 US11181333B2 (en) 2016-06-09 2017-06-09 Method and apparatus for producing riflings in barrels of guns

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/AT2016/000062 WO2017210709A1 (de) 2016-06-09 2016-06-09 Konfigurationsanordnung der apparatur für die herstellung der züge in läufen von feuerwaffen mittels pecm verfahren
ATPCT/AT2016/000062 2016-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017212051A1 true WO2017212051A1 (de) 2017-12-14

Family

ID=56799144

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2016/000062 WO2017210709A1 (de) 2016-06-09 2016-06-09 Konfigurationsanordnung der apparatur für die herstellung der züge in läufen von feuerwaffen mittels pecm verfahren
PCT/EP2017/064189 WO2017212051A1 (de) 2016-06-09 2017-06-09 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zügen in läufen von feuerwaffen

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2016/000062 WO2017210709A1 (de) 2016-06-09 2016-06-09 Konfigurationsanordnung der apparatur für die herstellung der züge in läufen von feuerwaffen mittels pecm verfahren

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11181333B2 (de)
EP (1) EP3468739A1 (de)
DE (1) DE202017007570U1 (de)
WO (2) WO2017210709A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3960348A1 (de) 2020-08-31 2022-03-02 Blueacre Technology Limited Vorrichtung und verfahren zur elektrochemischen bearbeitung eines werkstücks
RU206559U1 (ru) * 2021-05-24 2021-09-15 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "АКЦИОНЕРНАЯ КОМПАНИЯ "ТУЛАМАШЗАВОД" (АО "АК "Туламашзавод") Заготовка ствола под нарезы

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2848401A (en) * 1953-05-07 1958-08-19 Olin Mathieson Method of electrolytically rifling gun barrels
US3630878A (en) * 1969-08-18 1971-12-28 Cincinnati Milacron Inc Apparatus and method for forming grooves and lands
US4690737A (en) * 1986-06-10 1987-09-01 Cation Corporation Electrochemical rifling of gun barrels
US6387242B1 (en) * 1999-08-16 2002-05-14 General Electric Company Method and tool for electrochemical machining
WO2015082524A1 (de) * 2013-12-05 2015-06-11 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines düsenkörpers
DE102014209432A1 (de) * 2014-05-19 2015-11-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Schmierölversorgungskanals eines Axiallagers

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1886218A (en) * 1927-06-29 1932-11-01 Western Cartridge Co Gun barrel and process of finishing the same
US2990342A (en) * 1952-02-19 1961-06-27 George C Sullivan Method of making a gun barrel
US3271283A (en) * 1963-10-28 1966-09-06 Steel Improvement & Forge Co Methods and apparatus for electrochemical shaping of a workpiece
US3645881A (en) * 1969-10-31 1972-02-29 Gen Motors Corp Rifle barrel electroplating fixture
US5004529A (en) * 1989-10-18 1991-04-02 Robert Bosch Gmbh Electrochemical etching apparatus
JP2547886B2 (ja) * 1990-05-09 1996-10-23 隆久 増沢 パルス電流による電解加工法及びその装置
DE4335139A1 (de) * 1993-10-15 1995-04-20 Rheinmetall Ind Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Waffenrohres mit einer verschleißfesten Innenbeschichtung
US5856631A (en) * 1995-11-20 1999-01-05 Nitinol Technologies, Inc. Gun barrel
US5819400A (en) * 1996-06-25 1998-10-13 Smith & Wesson Corp. Method of manufacturing an electrode assembly for electrochemically etching rifling in gun barrels
US6139715A (en) * 1998-11-02 2000-10-31 General Electric Company Electrochemical deburring or radiusing
DE10001888A1 (de) * 2000-01-19 2001-07-26 Rheinmetall W & M Gmbh Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres
US6594936B1 (en) * 2002-10-03 2003-07-22 Gary Sniezak Method for lining a gun barrel
US8663450B1 (en) * 2010-11-19 2014-03-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Guide bore electrical machining methods
US10682715B2 (en) * 2015-05-28 2020-06-16 General Electric Company Method for material recovery in electroerosion machining
US10864567B2 (en) * 2018-04-17 2020-12-15 Government Of The United States As Represented By The Secretary Of The Army Systems and methods for electroprocessing a gun barrel using a moving electrode

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2848401A (en) * 1953-05-07 1958-08-19 Olin Mathieson Method of electrolytically rifling gun barrels
US3630878A (en) * 1969-08-18 1971-12-28 Cincinnati Milacron Inc Apparatus and method for forming grooves and lands
US4690737A (en) * 1986-06-10 1987-09-01 Cation Corporation Electrochemical rifling of gun barrels
US6387242B1 (en) * 1999-08-16 2002-05-14 General Electric Company Method and tool for electrochemical machining
WO2015082524A1 (de) * 2013-12-05 2015-06-11 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines düsenkörpers
DE102014209432A1 (de) * 2014-05-19 2015-11-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Schmierölversorgungskanals eines Axiallagers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAJURKAR ET AL: "Modelling and Monitoring Interelectrode Gap in Pulse Electrochemical Machining", CIRP ANNALS, ELSEVIER BV, NL, CH, FR, vol. 44, no. 1, 1 January 1995 (1995-01-01), pages 177 - 180, XP022137024, ISSN: 0007-8506, DOI: 10.1016/S0007-8506(07)62301-4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190154383A1 (en) 2019-05-23
DE202017007570U1 (de) 2022-10-11
US11181333B2 (en) 2021-11-23
WO2017210709A1 (de) 2017-12-14
EP3468739A1 (de) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60008130T2 (de) Verfahren und werkzeug zum elektrochemischen bearbeiten
DE69112343T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Metallfolie.
DE102016114969B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Polieren
DE102010032701B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbauteils
DE102012201305B4 (de) Elektrode und Anlage zum elektrochemischen Bearbeiten sowie Verfahren hierzu
EP3551786B1 (de) Elektropolierverfahren und elektrolyt hierzu
DE1237713B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Metallbearbeitung mittels Elektro-Erosion
EP0335277B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Elektroplattieren
DE1465023B2 (de) Werkzeug fuer die elektrolytische herstellung von einschnitten im werkstueck
DE102008012596B4 (de) Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Bearbeitung von metallischen Werkstücken
EP3403755B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines metallbauteils, insbesondere eines schaufelbauteils einer strömungsmaschine
EP3468739A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zügen in läufen von feuerwaffen
EP0393192A1 (de) Einrichtung zur elektrochemischen behandlung von erzeugnissen
EP2386378A2 (de) Fertigungsverfahren für medizintechnische Gefäßstützen
DE102004054587B3 (de) Verfahren zum Herstellen von reproduzierbaren Mikrobohrungen sowie Vorrichtung dafür
DE3306713A1 (de) Edm-verfahren und -vorrichtung
DE102007023494A1 (de) Elektrode für die elektrochemische Bearbeitung eine metallischen Werkstücks
DE2111982A1 (de) Verfahren und Vorrichtung fuer elektrochemische Bearbeitung
DE102017110733B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung eines metallenen Werkstücks
EP0491220B1 (de) Verfahren zur Regelung des elektrischen Stromes bei einem elektrochemischen Bearbeitungsprozess
EP4045219A1 (de) Verfahren und elektrode zum bearbeiten von bauteilen durch elektrochemisches abtragen
DE102018203988B4 (de) Werkzeugkopf zur lokalen nasschemischen Oberflächenbehandlung und Vorrichtung zur lokalen nasschemischen Behandlung, insbesondere Anodisierung
WO2016177453A1 (de) Erodieren der innenverzahnung an planetwalzenextrudern
DE19635404C2 (de) Verfahren und Elektrode zum Entgraten und/oder Einrunden von scharfkantigen Übergängen in Rauchabzugsbohrungen in Waffenrohren
AT340735B (de) Vorrichtung zum elektroplattieren

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17730749

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017730749

Country of ref document: EP

Effective date: 20190109