DE2032162A1 - Elektro chemische Bearbeitungs vorrichtung zum Bearbeiten konjugierter umlaufender Flachen - Google Patents
Elektro chemische Bearbeitungs vorrichtung zum Bearbeiten konjugierter umlaufender FlachenInfo
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- B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
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- Y10T29/49689—Race making
Description
Kar! A. B rose
D -8023 Mar.cno.-i - Pullach .
vln/au " München-Pullach, ■ 25· Juni 1970
4841
CIlMCIJiuATI MILACEOiJ IfJC, 4701 Marburg Avenue, Cincinnati,
Ohio 45209, USA
Elektro-chemische Bearbeitungßvorrichtucg zum Bearbeiten
konjugierter umlaufender Flächen.
Die Erfindung betrifft ein elektro-chemische Bearbeitungsvorrichtung, mit dessen Hilfe eines Vielzahl von winkelmässig
zueinander bezogener Flächen gleichzeitig durch ein einzelnes Werkzeug bearbeitet weiden können. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug, das zur Herstellung bzw. Formung von umlaufenden Flächen
Verwendung finden kann, wobei eine dieser Flächen eine Umfangsflache
ist.
Bestimmte bearbeitete Teile, wie z.B. Kugellager-Laufringe,
machen es erforderlich, daß die Beziehung zwischen den Flächen in einem hohen Genauigkeitsgrad beibehalten wird, um
das Werkstück mit einer maximalen Belastbarkeit und Lebensdauer zu versehen. Bei Kugellager-Laufringen laufen eine
Vielzahl von konisch geformten Rollen gegen eine konisch geformte Lauf fläche, die eine Erhebung oder Krone aufweist,
um die Belastbarkeit zu verbessern. Weiter berühren die groesen
Enden der Hollen einen Verstärkungsring und unter Belastung hält dieser Verstärkungsring die Rollen ausgerichtet
und verhindert, daß sich die Rollen relativ zur konisch geformten
Lauffläche verkanten. Die Berührungfläche zwischen
den Rollen und Verstärkungsring ist so klein wie möglich gehalten, um die Reibung zu reduzieren. Ein richtig ausgelegtes
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Rollenlager kann auf diese Weise schwere Lasten tragen und
zwar bei einer minimalen Reibung.
Bei der Bearbeitung von Kugellager-Laufringen nach den herkömmlichen
Verfahren wird jedes Werkstück mehreren getrennten SchleifVorgangen unterworfen. Bei herkömmlichen Schleifwerkzeugen
wird z.B. ein Kugellager-Laufring zuerst auf einer Fasson-Drehbank auf eine angemessene Form abgedreht und danach wärmebehandelt. Die Flächen des Kugellagers werden dann
zueinander parallel geschliffen. Der Aussendurchmesser des
Binges wird zunächst roh geschliffen und dann fein geschliffen.
Als nächstes wird der VerStärkungsring roh geschliffen und danach fein geschliffen. Schließlich wird die Innendurchmesserfläche
des Laufringes geschliffen und die Aussendurchmesserflache
der Kugellagerfläche wird abgezogen* Die Flächenbearbeitung
sgüte eines solchen Betriebes liegt in der Grössenordnung von sieben mikro-inch. Um den zuvor geschilderten
Vorgang durchzuführen, sind normalerweise drei Schleifsteine
und eine Abziehmaschine erforderlich.
Um einen sicheren Betrieb des Kugellagers zu gewährleisten, muß der Verstärkungsring und der Aussendurchmesser des Laufringes
in einem bestimmten Winkelverhältnis gehalten werden. Die Geometrie der konischen Lauffläche und deren Beziehung
zur bearbeiteten Fläche des Verstärkungsringes kann jedoch nicht für längere Produktionsfolgen von einer Schleifmaschine
genau beibehalten weden, da die Abmaß® des Schleifwerkzeuges
selbst einer Änderung unterliegen und swar von Teil
zu Teil, bedingt durch den Verschleiß* Demzufolge hängt die
Genauigkeit vom Typ des verwendeten Schleifrades ab, weiter
von der Genauigkeit, die bei der Formgebung des Bad®® eingehalten wird und dem YersdiLiaiSgrad,* des das Bad erfährt.
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Beim Bearbeiten von Kugellager-Laufringen mit Hilfe des
erfindungsgemässen Werkzeuges wird das Werkstück zueast
auf einer Fasson-Drehbank abgedreht, wärmebehandelt und
dann werden die Flächen des Lagers zueinander parallel geschliffen.
Die durch das Teil führende Bohrung wird dann auf ihren endgültigen inneren Durchmesser geschliffen.
Schließlich wird der Aussendurchmesser des Laufringes und
die bearbeitete Fläche des VerStärkungsringes gleichzeitig
auf ihre endgültigen Abmaße geschliffen bzw. bearbeitet.
Es lassen sich Fläehen-bearbeitungsgüten in der Größenordnung
von 3 bis 4- mikro-inch. erzielen, was von der abgehobenen
Werkstoff menge wahrend des elektrochemischen Bearbeitungsvorganges
abhängig ist. Bei der Verwendung eines elektrochemischen Bearbeitungswerkzeuges lassen sich somit'
das Grob- und Feinschleifen der konischen Lagerfläche und das Grob- und Feinschleifen des 7erStärkungsringes in einem
einzigen Bearbeitungsvorgang verbinden. Ebenso sind die Flächenbearbeitungsgüten, die bei der elektrochemischen
Bearbeitung erhalten werden, besser als diejenigen, die gewöhnlich
mit Hilfe von herkömmlichen Schleifwerkzeugen erzielt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung werden zwei benachbarte Bearbeitungsflächen, die in
einer bestimmten Winkelbeziehung stehen, von einer gemeinsamen
Stromquelle her mit elektrischem Strom versorgt. Ein Elektrolyt wird durch Kanäle nahe dieser bearbeitenden Flächen
geleitet und diese Kanäle sind so angeordnet, daß der Etektrolyt aus dem Kanal fließt und zwar ad.sehen das Werkzeug
und das Werkstück und über die bearbeitenden Flächen zur kleinsten radialen Spaltabmessung hin. Die Fläche des
Werkzeuges ist ebenfalls so ausgelegt, daß das Spaltabmaß
in einer Richtung senkrecht zur Eichtung der relativen Bewegung,
innerhalb bestimmter Grenzen während des ganzen Bear-
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beitungsvorganges gehalten wird. In einigen Fällen wird dieses Abmaß konstant gehalten und im Falle der Bearbeitung
einer Lagerfläche, die eine Überhöhung oder Krone aufweist, ändert sich zwangsläufig diese Querabmessung beim Fortschreiten
des Bearbeitungsvorganges. '
Durch Verwendung eines einzelnen Werkzeugs, das eine Vielzahl an Bearbeitungsflächen aufweist, lassen sich lange
Produktionsfolgen von Maschinenteilen erzielen, wobei jedes Teil in «te» gleichen Abmessungen bearbeitet wird und die
Winkelbeziehung der Flächen an den Teilen konstant gehalten wird, da die bearbeitenden Flächen des Werkzeuges und deren
Beziehung zueinander unverändert bleibt, da das Werkzeug selbst von dem Bearbeitungsvorgang unbeeinflußt bleibt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug des beschriebenen
Typs zu schaffen, um gleichzeitig eine Vielzahl konjugierter Flächen eines umlaufenden Werkstückes zu bearbeiten, wobei
die bearbeitenden Flächen des Werkzeuges so dimeraLoniert sind und zwar in Richtung zur relativen Drehbewegung, daß
der Querspalt bzw. dessen Abmessungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück im wesentlichen während des gesamten Bearbeitungsvorganges
des Werkstückes konstant gehalten wird; die Erfindung schafft auch ein elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug des beschriebenen Typs, bei dem ein Elektrolyt zwischen
jeder bearbeitenden Fläche des Werkzeuges und dem Werkstück eingeführt wird, so daß der Elektrolyt it>er die bearbeitende
Fläche des Werkzeuges zur kleinsten radialen Spaltabmessung fließt} ebenso ist es Ziel der Erfindung, ein
elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug des beschriebenen Typs zu schaffen, mit dessen Hilfe man Teile hoher Flächenbearbeitungsgüte
und gleichbleibender Abmessungen und Winkelbeziehung liälirend langaauernder Bearbeituagsaurchläufe er-
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zielen kann, da die bearbeitenden Flächen des Werkzeugs von
dem Bearbeitungsvorgang unbeeinflußt bleiben.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Kugellager-Lauf ringes, der für eine Rotationsbewegung auf
einem Ausführungsbeispiel der elektro-chemischen Bearbeitungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung
angeordnet ist}
Figur 2 eine isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des elektro-chemischen Bearbeitungswerkzeuges
zum gleichzeitigen Bearbeiten konjugierter Flächen an einem Kugellager-Laufring;
Figur 3 eine Draufsicht auf das elektro-chemische Bearbeitungswerkzeug der Figur 2, teilweise im Schnitt,
wobei die Beziehung von Werkzeug zu dem Kugellager-Laufring
ebenfalls im Schnitt gezeigt ist}
Figur 4 eine Schnittdarstellung nach der Linie 4-4 in Figur
3l
Figur 5 eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab, wobei
in erster Linie die Flächen an dem Werkzeug gezeigt sind, die die konische Lauffläche an dem Kugellager-Laufring
bearbeiten oder ausarbeiten;
Figur 6 eine Darstellung in vergrößertem Maßstab, wobei das
Werkzeug teilweise im Schnitt gezeigt ist, und ebenso ein Abschnitt der bearbeitenden Fläche des Werkzeugs
zum Bearbeiten des Verstärkungsringes}
Figur 7 eine Darstellung in vergrößertem Maßstab einer weiteren
Ausführungsform eines Werkzeuges zum Bearbeiten umlaufender konjigierter Flächen} '
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Figur 8 eine Darstellung eines Heiles des Werkzeuges,
wobei eine der Bearbeitungsflächen gezeigt ist;
Figur 9 eine Darstellung eines Seiles des Werkzeugs,
wobei eine andere Bearbeitungsfläche geneigt ist;
Figur 10 eine Draufsicht auf das Werkzeug nach Figur 7,
wobei das Werkstück im Querschnitt gezeigt ist;
Figur 11 eiie Schnittdarstellung nach Linie 11-11 in
Figur 10;
Figur 12 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile bzw. Linie 12-12 in Figur 115 und
Figur 13 eine Draufsicüt in Richtung der Pfeile bzw. Linie
13-13 ia Figur 11.
Figur 1 zeigt ein elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug
10, und dieees ist für eine relative Bewegung zu einem Kugellager-Laufring
oder Werkstück 12 angeordnet und das Werkstück ist in einem Brehbankfutter 13 durch einen Bolzen
14 gehalten, der sich durch einen Festhaltering 15 erstreckt. Das Werkstück 12 weist eine konische Lauffläche 17 und einen
Verstärkungsring 18 auf, die beide gleichzeitig auf ihre endgültigen Abmaße durch das Werkzeug 10 bearbeitet werden.
Das Werkzeug 10, wie dies in den Figuren 2-6 gezeigt ist, weist eine erste bearbeitende Fläche 20 auf, die so ausgelegt
ist, daß sie die konisch geformte Lauffläche 17 bearbeitet, und weiter eine zweite bearbeitende Fläche 22, die
so ausgelegt ist, daß sie den Verstärkungsring 18 bearbeitet. Diese beiden Bearbeitungsflächen sind an einem einzigen
Messingteil 25 ausgebildet, das, wie in Figur 4· gezeigt
ist, sich durch das Werkzeug erstraekt und an einem Halterungeteil
27 befestigt ist, das ebenfalls aus Messing oder einem anderen geeigneten elektrischleitenden Material besteht. Das
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Halterungsteil 27 ist an einer Werkzeugab Stützung 50 montiert, die ebenfalls elektrischleiteid ist und die das Werkzeug
vermittels geeigneter Vorrichtungen (nicht gezeigt) relativ zum Werkstück 12 bewegen kann.
Die erste bearbeitende Fläche 20 weist einen ihr zugeordneten Elektrolytkanal 32 auf, der, wie in den Figuren 4 und 5
gezeigt ist, in Form eines Blockes aus einem isolierenden Material 55 vorliegt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist dieses isolierende Material 35 ein steifes, nicht
leitendes Fiberglasschichtmaterial, wie z.B. Formica vom Typ FF91« Der Kanal 52 erstreckt sich vom Werkzeug nach innen
und steht strömungsmässig mit eher vertikal verlaufenden
öffnung 37 in Verbindung, die sich sowohl durch das Messingteil 35 als auch das Halterungsteil 27 in die Elektrolytöffnung
38 in der WerkzeugabStützung 30 erstreckt. Ein
0-Ring 59 dichtet die Verbindung zwischen der Elektrolytöffnung 58 und der vertikalen öffnung 57 ab.
Eine Isolation 40 ist an gegenüberliegenden Seiten des
Elektrolytkanals 52 von dem Isiierteil 55 vorgesehen, um
sicherzustellen, daß keine elektro-chemische Bearbeitung
durch den Strom bewirkt wird, der vom Inneren des Elektrolytkanals
her fließt. Das Isoliermaterial ist vom Typ exnes
Epoxydharzes und besitzt wesentlich den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Material des Werkzeuges. Darüber hinaus ist das Isoliermaterial nicht porös, ist widerstandsfähig gegenüber der Aufnahme von Feuchtigkeit, um
Kriechströme über das Isoliermaterial zum Werkstück hin zu verhindern und ist relativ chemisch neutral hinsichtlich
dem verwendeten Elektrolyt. Typische derartige Isoliermaterialien enthalten Gießharz vom Typ EP-5260, erhältlich
von Renn Plastics, Inc. of Lansing, Michigan, oder STICAST
Gießharz vom Typ 2651 MM, erhältlich von Emerson and Cuming
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of Canton, Massachusetts. .
Wie in Figur 3. gezeigt, verschmälert sich der Elektrolytkanal 32 ba 42 und nähert sich der bearbeitenden Fläche des
Werkzeuges. Dieses Bchmälerwerden des Kanals stellt sicher, daß der Elektrolyt glatt fließen kann, ohne Blasen oder Gasbildungen
und zwar über die bearbeitende Fläche 20 und zwischen das Werkzeug und das Werkstück. Bei dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel wird !Salpetersäure s Natron als
Elektrolyt in den Kanal eingeleitet und zwar unter einem Druck von nahezu 24 kg/cm (350 psi), um eine angemessene
Strömungsgeschwindigkeit über die Flächen des Werkzeugs sicherzustellen, um die Reaktionsprodukte des elektro-chemischen
BearbeitungsVorganges zu entfernen.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, besteht der vordere Abschnitt
43 des Teiles 27 ebenfalls aus einem Isoliermaterial, wie
z.B. Epoxyd-Harz, um die elektro-chemische Bearbeitungswirkung auf die bearbeitenden Flächen 20 und 22 zu beschränken.
· . ,r
Die zweite bearbeitende Fläche 22 ist nahe der ersten bearbeitenden
Fläche 20 ausgebildet und formt eine bearbeitete Fläche an dem ¥erStärkungsring 18 aus. Diese zweite bearbeitende
Fläche weist einen Elektrolytkanal 45 aufs der im
Halterungsteil 27 ausgebildet ist«, Der Kanal 45' steht strömungsaässig
mit einer vertikalen öffnung 37 in Verbindung,
und erhält den Elektrolyt von der-Elektrolytöffnung 38 in
der Werkzeugabstlitgimgo Der Kanal-45 ver schmäl art sich in
der Fläche ebenso ia Richtung der Auslaßöffnung, die unterhalb der bearbeitenden fläche 22, wie in figur 2 gezeigt,
gelegen ist. Ein Isolationsmaterial 48 ist am oberen Ab=
schnitt des Kanals in dem Messingteil 25 am Elektrolyt aus«=·
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gang vorgesehen, um eine Störung des elektrochemischen Bearbeitungsvorganges vom Inneren des Elektrolytkanals her zu
verhindern, wodurch die elektro-chemische Bearbeitungswirkung
auf die bearbeitende Fläche 22 beschränkt wird.
Nach den Figuren 2 und 5 weist das Isolationsteil 35 einen
nach vorne ragenden Abschnitt 51 auf mit einer vorderen
Fläche, die mit der bearbeitenden Fläche 20 fluchtet. Die
untere Kante 53 der bearbeitenden Fläche 20 ist geradlinig und wird in einem Eadius an das Werkstück 12, wie in Figur
4 gezeigt ist, in Lage gebracht, wobei die bearbeitende
Fläche 20 senkrecht zu diesem Eadius verläuft. Das Werkzeug
verbleibt in dieser Ausrichtung, während es nach innen zum Werkstück hin geführt wird. Auf diese Weise kommt das
kleinste Spaltabmaß zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug
gegenüber der Kante 53 zu liegen.
Da die Fläche 17 des Werkstückes konisch geformt ist, bewegt
sich das Werkstückmaterial am grösseren Durchmesserende der Fläche schneller als das Material am kleineren
Durchmesserende. Um sicherzustellen, daß das Material des Werkstückes mit selber Geschwindigkeit und Verhältnis entfernt wird, ungeachtet seiner Lage, um dadurch den Querspalt
bzw. dessen Abmessung im wesentlichen konstant zu halten,* ist die bearbeitende Fläche 20 konisch ausgebildet,
wobei deren grösseres Ende 55 gegenüber dem Abschnitt mit
grösserem Durchmesser des Wakstückes gelegen ist und das schmälere Ende 57 gegenüber dem kleineren Durchmesser des
Werkstückes gelegen ist. Indem man den Queuspalt bzw. dessen
Abmaß innerhalb bestimmter Grenzen hält, d.h. zwischen 0,00254- und 0,0127 cm und indem man eine Spannung über den
Spalt im Bereich zwischen 10 und 40 Volt anlegt, wird die Stromdichte über die bearbeitete Fläche des Werkstückes
einen hohen Wert einnehmen und im wesentlichen konstant
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- ίο - ·
bleiben und zwar einen Wert von nahezu 930 amp./cm (6000
amp./sq. inch), so daß man eine einhatliche Erscheinungsform und eine Plächenbearbeitungsgüte im Mikro-Inch-Bereich
erhält.
Im Fall von Rollenkugel-lagern ist es manchmal wünschenswert,
die Lagerfläche 17 zu überhöhen, um die Belastbarkeit
zu verbessern. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die obere Kante 59 des Werkzeuges gekrümmt, um
die Werkzeuglänge in Richtung der relativen Baregung zu verändern.
Auf diese Weise wird eine grössere Genauigkeit im fertiggestellten Produkt erzielt, als dies bei einer Krümmung
der äusseren bearbeitenden Fläche des Werkzeuges der
Fall wäre. Eine Änderung in der Werkzeuglänge um 0,00254-cm
ergibt eine Änderung beim Abheben von Material des Werkstückes um 0,0000254 cm, ein Faktor von 100 : 1. Es ist
offensichtlich einfacher, das Werkzeug mit einer Genauigkeit von Tausendstel Zentimeter in Sichtung der relativen
Bewegung zu formen, als das Werkzeug mit einer Genauigkeit von Millionstel Zentimeter bogenförmig zu gestalten. Demzufolge
ist die Bearbeitungsfläche des Werkzeuges geläppt, so daß sie eben ist und die Überhöhung an dem Werkstück
wird durch den Radius der Krümmung, die die Kante 59 formt, gesteuert.
Die bearbeitende Fläche 20 ist ebenso mit Fortsätzen 61 und 62 ausgestattet, die dazu beitragen, Material an der
Kante des Kugellager-Lauf ringes am Merkstück .zu entfernen.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, fließt" d«r aus &®m Elektrolyt- ■
kanal 32 austretende Elektrolyt nach untea arisch©» das
Werkzeug- und das Werkstück und üfe@r die foearfenitoBöL© fläche
20 in eine Richtung aus kleinsten.radial©!! Spalt fesw® dessen
Abmessung. Indem der Elektrolyt in eüesür Eiekfeung fließt,
1 o s a ι s /12 ® θ
wird die Bildung von Gasblasen und Hohlräumen im Elektrolyt
minimal gehalten. Da ebenso die kleinste radiale Spaltabmessung gegenüber der geraden Kante 53 auftritt, können
hohe Oberflächengüten und genaue Abmessungen des Teiles beibehalten werden, da die höchste Stromdichte von dieser
Stelle fließt, die der letzte Abschnitt des Werkzeuges ist, welcher von der Werkstücksfläche überfahren wird, wenn die
bevorzugte Richtung der Drehung des Teiles verwendet wird.
Die bearbeitende Fläche 22 wird nahe dem Verstärkungsring
18 in Lage gebracht, um diesen zu bearbeiten. Die Winkelbeziehung zwischen dem Verstärkungsring *I8 und der Fläche
17 wird durch die relative Winkel beziehung zwischen den bearbeitenden
Flächen 20 und 22 gesteuert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Winkel zwischen dem Verstärkungsring
18 und der Fläche 17 ein spitzer Winkel, d.h. kleine-r als 90°. Demzufolge befindet sich die obere Kante
66 der bearbeitenden Fläche 22 näher an dem Verstärkungsring 18 als irgendein anderer Teil der bearbeitenden Fläche
und als Ergebnis gelangt der Elektrolytkanal am gegenüberliegenden
Ende der bearbeitenden Fläche zu liegen, so daß erneut der Elektrolyt zu der kleinsten Spaltabmessung
fließt und erneut die Bildung von Gasblasen und Aushöhlungen in dem Elektrolyt minimal gehalten werden.
Die bearbeitende Fläche 22 weist ebenso einen-gekrümmten;
'Abschnitt 6? (Figur 6) auf/'der die Kante des Verstärkungs·
riages 18 mit einem Radius-, versieht bzw» bearbeitet.
TJm den'richtigen Spalt zwischen beiden-bearbeitenden.Flächen
und dem 'Werkstück'beizubehalten,- ist es erforderlich,
die Fläche. 22 ro dem Vef Stärkungsring 18 hinzuführen und
zwar zua.seibea Zeitpunkt, bei dem .die Fläche 20 zur !"lache
17. geführt wird» ... "
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Es wurde somit ein elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug
beschrieben, das ein Paar von winkelmässig bezogenen Bearbeitungsflächen aufweist, um gleichzeitig ein Paar von Flächen
an einem Werkstück zu bearbeiten, wobei die Winkelbeziehung zwischen diesen innerhalb enger Toleranzen gehalten
werden muß, um eine bestmögliche Belastbarkeit und minimale Reibung vorzusehen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist in den Figuren 7 - 13 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel
ist insbesondere zum gleichzeitigen Bearbeiten einer Umfangsflache und einer radialen Fläche an einem einzigen
Werkstück geeignet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sollen die radialen und Umfangsflächen in einem bestimmten
Winkel von 90° bearbeitet werden. Das Werkzeug enthält eine Basis 70, ein erstes bearbeitendes Teil 72 und ein zweites
bearbeitendes Teil 74. Das erste bearbeitende Teil 72 kann
in geeigneter Weise eine Umfangsflache 75 eines Werkstückes
76 (Figur 10) bearbeiten, während das zweite bearbeitende Teil 74 in geeigneter Weise eine radiale Fläche 78 des Werkstückes
'/6 bearbeiten kann.
Wie in Figur 8 gezeigt, enthält das erste bearbeitende Teil
72 zwei Messingplatten 80 und 81, die nach aussen weisende Bearbeitungsflächen 82 und 83 jeweils aufweisen» Ein Isolationsteil
85 ist oben an der Messingplatte 80 befestigt und ein Halterungsteil 8? ist nahe dem Messingteil 81 befestigt.
In einem bevomigten Äusfuhrangsbeispiel besteht das Teil 87
aus Messing, um den elektrischen Strom durch die Teile 80 und 81 mit guter Leitfähigkeit leiten zu können und zwar zu
den bearbeitenden Flächen des Werkzeuges» Die äussere Fläche 88 des Halterungsteiles 87 ist mit einem isolierenden Anstrich
überzogen, um titreuströme bei der elektro-cheaischen
Bearbeitung daran zu hindern, dsßsie zwischen dem Werkstück
'und dem Werkzeug an dieser »Stelle fliessen können«,
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Ähnlich weist das zweite bearbeitende Teil 74, wie in Figur
9 gezeigt, zwei Messingplatten 90 und 91 auf, die je Bearbeitungsflächen
92 und 93 besitzen. Diese Bearbeitungsflächen sind «jedoch konisch ausgebildet, um die Fläche 78 an dem
-Werkstück eben zu bearbeiten, da der äusserste Abschnitt des Werkstückes sich mit einer grosseren Geschwindigkeit bewegt, als der innerste Abschnitt und daher die Bearbeitungsgeschwindigkeit ungleich sein würde, wenn sie nicht durch
die Form des Werkzeuges kompensiert werden würde. Ein Iso- "
lationsteil 95 ist oben auf der Platte 90 montiert und die gesamte Anordnung ist an einem Abstützteil 97 befestigt.
Auch hier ist das Halterungsteil oder Abstützteil 97 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, wie z.B.
Messing und ist an seinen äusseren Flächen oder Fläche 98
mit einer Schicht aus einem isolierenden Anstrich überzogen, um zu verhindern, daß Streuströme dort hindurchfließen.
Das Werkstück '/6 kann eine oder mehrere öffnungen 100 (Figur 10) aufweisen, wie z.B. einen Schmierkanal und es wird
demzufolge erforderlich, ein elektrochemisches Bearbeitungswerkzeug vorzusehen, bei dem die Strömung des Elektrolyts Λ
zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück nicht ernsthaft durch diese öffnungen beeinflußt wird. Demzufolge sind bei
dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 7 - 13 zwei Elektrolytöffnungen
für jedes Werkzeug vorgesehen. Wie in den Figuren 8 und 11 gezeigt ist, weist das erste bearbeitende
Teil 72 einen ersten Elektrolytkanal 101 auf, der oberhalb der bearbeitenden Fläche 82 gelegen ist, und einen zweiten ,
Elektrolytkanal 103, der unterhalb der bearbeitenden Fläche 83 gelegen ist. Ähnlich enthält das zweite bearbeitende Teil
74 Elektrolytkanale 105 und 106.
Da der Elektrolyt aus beiden öffnungen 101 und 103 fIiessen
kann und zwar zur Mitte des Werkzeugs hin, ist eine Frei-
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laßöffnung 110 vorgesehen. Biese öffnung 110 steht strömungsmässig
mit einem Auslaß oder Auslaßöffnung 112 (Figur 11) in Verbindung, die es eimöglicht, daß der Elektrolyt nach aussen
zum Werkzeug abgegeben werden kann, wie in Figur 12 gezeigt ist. Ihnlich weist das zweite bearbeitende Teil 74
eine Ausgangsöffnung 115 für einen Elektrolyt auf und diese steht direkt mit der Aussenseite des Werkzeugs strömungsmässig
in Verbindung, wie in Figur 12 gezeigt ist, um jeglichen Stau des Elektrolyts zwischen den bearbeitenden Flächen
92 und 95 freizulassen.
Wie in den Figuren 11 und 15 gezeigt, sind die Elektrolytöffnungen
101, 105, 105 und 106 in den Teilen 85, 87, 95 " und 97 jeweils ausgebildet. Diese Slektrolytöffnungen stehen
strömungsmässig mit vertikal verlaufenden Kanälen 117 und 118 in Verbindung. Diese Kanäle stehen ihrerseits mit einer
Elektrolytöffnung 120 in Verbindung, durch welche der Elektrolyt unter ausreichendem Druck gezwungen wird, so
daß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug
und dem Werkstück bewirkt wird.
Der Umfang des Kanals in dem Teil 87 ist grosser- als die
öffnung 105, um sicherzustellen, daß ©ine ausreichende Elektrolytmenge aus der öffnung 103 ausströmt, um die bearbeitende
Fläche 85 vollständig su überspülen und um den Baum zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück auszufüllen.
Dasselbe gilt auch für die anderen Elektrolyt©ffnungen.
Innerhalb jedem Slektrolytkanal ist eine Isolation in Lage
gebracht, um sicherzustellen, daß keine elektrischen Streuströme
durch den Kanal im Sinne der Bearbeitung das Werk=*
Stückes "f lie ssen können» Es enthält "also gemäß den Figuren
8 und 11 das erste bearbeitende Teil 72 Isolatioa©a i22
und 125, die jeweils in den Platten 80 und 8Ί vorg©
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sind. Diese Isolation besteht in bevorzugter Weise aus einem Epoxyd-Harz und weist denselben Ausdehnungskoeffizienten
wie dasjenige Material auf, an das sie befestigt ist. Dies stellt sicher, daß beim Erwärmen des Werkzeuges
während des elektro-ehemisehen Bearbeitungsvorganges die
vordere Fläche des Werkzeuges vollständig eben bleibt und
dadurch jegliche Einführung einer Turbulenz in die Strömung des Elektrolyten verhindert wird und zwar aufgrund
Unebenheiten zwischen der vorderen Fläche des Werkzeuges und der Isolation. In dem zweiten bearbeitenden Teil 74-ist
ebenfalls eine Isolation vorgesehen. Die Isolationen 125 und 127 befinden sich in den Elektolytkanälen nahe den
bearbeitenden Flächen 92 und 93 (Figur 9)·
Es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht
auf diese Auslhrungsbeispiele beschränkt ist und daß Änderungen
möglich sind, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind
Erfindung von Bedeutung.
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Claims (7)
- 2032Patentansprücheij/Elektro-chemische Bearbeitungsvariditung zum gleichzeitigen Bearbeiten einer Vielzahl von Flächen, die -umlaufen, entsprechend einem sich drehenden Werkstück,auf endgültige genaue Abmessungen und bestimmte Winkelverhältnisse zueinander, gekennzeichnet durch folgende Einrichtungen und Merkmale:ein elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug (10) mit einer Vielzahl an bearbeitenden Flächen (20, 22} 82, 83, 92, 93) zum Bearbeiten der Flächen (17, 18} 75» 78) des Werkstückes (12·, 76)}jede der bearbeitenden Flächen (20, 221 82, 83, 92, 93) des Werkzeuges (10) ist in Bichtung der relativen Drehbewegung so dimensionier, daß die Abmaße des Querspaltes zwischen dem Werkzeug (10) und dem Werkstück (12; 76) innerhalb bestimmter Grenzen während des gesamten Bearbeitungsvorganges des Werkstückes (12} 76) beibehalten werden} unddurch eine Einrichtung (35, 27#72, 74·), die elektrolytische Kanäle (32, 45} 100, 101, 105, 106) für jede bearbeitende Fläche (20, 22} 82, 83, 92, 93>bildet, durch die ein Elektrolyt in den Spalt eingeleitet werden kann, wobei jeder Elektrolytkanal (32, 45} 100, 101, 105, 106) hinsichtlich der bearbeitenden Fläche (20, 22$ 82, 83, 92, 93) so angeordnet ist, daß der Elektrolyt aus dem Elektrolytkanal (32, 4-5} 100, 101, 105, 106) über die bearbeitende Fläche (20, 22} 82, 83, 92, 93) fließt und zwar in eine Sichtung parallel zur Richtung der relativen Bewegung zum kleinsten Spaltabmaß.109815/1260
- 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quer verlaufende Spaltabmessung im wesentlichen konstant gehalten ist und zwar während des ganzen Bearbeitungsvorgaiqges des Werkstückes (125 76).
- 3· Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Figur 1) zum Bewegen des Werkzeuges (10) lELativ zum Werkstück (12; 76), wenn das Material elektrochemisch entfernt wurde, um die radialen üpaltabmessungen im wesentlichen konstant zu halten.
- 4. Elektro-chemische Bearbeitungsvonichturg zum gleichzeitigen Bearbeiten einer Vielzahl an Werkstücksflächen auf endgültige Abmaße und im Sinne einer Winkelbeziehung der bearbeiteten Flächen zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug folgendes enthält:eine Vielzahl an bearbeitenden Flächen (20, 22} 82, 83, 92, 93)» wobei die Winkelbeziehung zwischen Jeder bearbeitender Fläche (20, 22,bzw. 82, 83 bzw. 92, 93) die endgültige Beziehung zwischen den fertigen Flächen (17, 18} 75, 78) an dem Werkstück (12; 76) festlegen}Vorrichtungen (35, 2'/·, 72, 74), die Elektrolytkanäle (32, 45} 100, 101, 105, 106) für jede bearbeitende Fläche (20, 22} 82, 83, 92, 93) definieren, durch die der Elektrolyt in den üpalt zwischen den bearbeitenden Flächen (20, 22} 82, 83, 92, 93) und dem Werkstück (12; 76) eingeführt wird und wobei jeder dieser Kanäle (32, 45} 100, 101, 105, 106) hinsichtlich der bearbeitenden Fläche (20, 22} 82, 83, 92, 93) so angeordnet ist, daß der Elektrolyt über jede Fläche aus dem Kanal (32, 45} 100, 101, 105, 106) zur kleinsten Spaltabmessung hin fließt, die zwischen dem Werkzeug (1Q) und dem Werkstück (12} 76) bestehtj und109815/1260eine eine Isolation bildende Vorrichtung (122, 123, 125, 127), die die bearbeitenden Flächen (20, 22} 82, 83, 92, 93) umgibt und mit diesen koplanar verläuft.
- 5. Werkzeug nach Anspruch 4, gekennaichnet durch eine Iso-1ationseinrichtung für jeden der Elektrolytkanäle (32, 45} 100, 101, 105, 106), um den Fluß des elektrischen Stromes zwischen dem Werkstück (12} 76) und dem Werkzeug (10) auf eine Fläche zu begrenzen, die durch die bearbeitenden Flächen (20, 22} 82, 83, 92, 93) des Werkzeugs (10) definiert ist. . . .
- 6. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeitende Fläche (20, 22} 82, 83, 92, 93) in Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Werkstück (12} 76) und dem Werkzeug (10) so dimensioniert ist, daß alle Spaltabstände oder -abmessungen innerhalb bestimmter Grenzen während des gesamten Bearbeitungsvorganges gehalten werden.
- 7. Verfahren zum gleichzeitigen elektrochemischen Bearbeiten einer Vielzahl an umlaufender Flächen an einem Werkstück auf genaue endgültige Abmaße und bestimmte Winkelbeziehung der Flächen zueinander, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:Das Werkstück wird in Eotation versetzt! ein elektro-chemisches Bearbeitungswerkzeug (10) mit einer Vielzahl an bearbeitenden Flächen (20, 22$ 82, 83, 92, 93) wird ziam Bearbeiten, der-Flächen (17, 18| 75» 7S) des Werkstückes (12$ 76) nahe an dem Werkstück in-lage gebrachts wobei die.bearbeitenden Flächen (20, 22$ 82,'83« 92$ 93) des (10) Spalte formen, die bestirnt© Qmsrabmaß© aufwoisea zwar zwischen den jeweiligen foearbaitoBctea fliehen (2O9 22$ 82, 83, 92, 93) des Werkzeuges (10) uad Am 'Merksttefe (12$-10981jede bearbeitende Fläche (20, 22; 82, 83, 92, 93) des Werkzeuges (10) wird in Richtung der relativen Bewegung derart bemessen und ausgelegt, daß die Spaltquerabmaße innerhalb bestimmter Grenzen während des gesamten Bearbeitungsvorganges des Werkstückes (12; 76) gehalten werden;es wird in die Vielzahl der Spalte, die zwischen dem Werkstück (12; 76) und dem Werkzeug (10) gebildet sind, ein Elektrolyt eingeleitet, so daß der Elektrolyt über die bearbeitende Fläche (20, 22; 82, 83, 92, 93) zur kleinsten Spaltabmessung hin fließt; undes wird elektrischer Strom zwischen dem Werkzeug (10) und dem Werkstück (12; 76) derart erzeugt, daß das Werkstück (12; 76) hinsichtlich dem Werkzeug (10) die Anode ist, so daß das Werkstückmaterial elektro-chemisch von der Werkstücksfläche entfernt wird, wenn sich diese Fläche an dem Werkzeug vorbei dreht.109816/1260
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