DE1294793B

DE1294793B - Verfahren zur elektrolytischen Bearbeitung eines Werkstueckes mittels eines Mehrphasenstromes und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1294793B
Application number: DEA43987A
Authority: DE
Inventors: Williams Lynn Alfred
Original assignee: Anocut Engineering Co
Current assignee: Anocut Engineering Co
Priority date: 1962-09-10
Filing date: 1963-09-07
Publication date: 1969-05-08
Also published as: SE316058B; US3214361A; GB1055170A; BE636859A; NL297735A; AT248570B; CH397901A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie6-6 der

elektrolytischen Bearbeitung eines Werkstücks mit- F i g. 5 und

tels eines Mehrphasenstromes, bei dem mehrere Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie7-7 der

gegeneinander isolierte Kontaktorgane verwendet F i g. 6 in vergrößertem Maßstab, werden, deren Zahl von der Zahl der Stromphasen 5 In den Fig. 1 bis 4 ist eine Vorrichtung zur elekabhängt, und bei dem in den Spalten zwischen den trolytischen Bearbeitung dargestellt, die ein Schie-Kontaktorganen und den diesen gegenüberliegenden berteil 22 aufweist. An dem vorderen Ende desselben Oberflächenteilen des Werkstücks ein Elektrolyt befindet sich ein Kopf 24, der in Richtung auf ein strömt und ein Strom fließt. Werkstück W bewegt werden kann. Ein Gehäuse 26,

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (USA.- io das Kanäle aufweist, befindet sich an dem Kopf 24. Patentschrift 2 778 794) ist das Werkstück mit der Dieses Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem isoStromquelle verbunden, und der Mehrphasenstrom lierenden und gegen Erosion widerstandsfähigen wird in Gleichstrom umgewandelt, der von Elektro- Material. Als besonders brauchbares Material haben den durch den Elektrolyten zum Werkstück und von sich Teflon und die Epoxyharze herausgestellt. An diesem durch die Verbindungsleitung zwischen Werk- 15 das Gehäuse 26 ist eine Elektrode 28 montiert, stück und Stromquelle zur Stromquelle fließt. Dieses Das Werkstück W ruht auf einer Platte 30, die

Verfahren erfordert eine Umwandlung des Mehr- am Ende einer Welle 32 befestigt ist. Letztere wird phasenstromes in Gleichstrom und eine Verbindungs- über einen Riemen 36 und Räder 38, 40 von einem leitung zwischen der Stromquelle und Werkstück. Motor 34 gedreht. In gewissen Anwendungsfällen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das 20 eine Rotation des Werkstückes W relativ zu der Verfahren so zu gestalten, daß der Mehrphasen- Elektrode notwendig, in anderen nicht, strom ohne Umformung in Gleichstrom verwendet Die Elektrode 28 besteht aus mehreren leitenden

werden kann und eine Verbindungsleitung zwischen Segmenten 42, die an dem Gehäuse 26 beispielsweise Werkstück und Stromquelle entfällt. mittels Bolzen 44 befestigt sind. Die Segmente sind

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 25 gegeneinander mittels Isolierschichten 46 isoliert, löst, daß die Anzahl der elektrochemisch inerten Letztere können miteinander verbunden oder an den Kontaktorgane gleich oder ein Vielfaches der Zahl einander gegenüberliegenden Flächen der Segmente der Stromphasen ist, daß benachbarte Kontaktorgane befestigt sein. Schließlich können auch Isolierstücke mit verschiedenen Stromphasen verbunden sind und vorhanden sein, die sich zwischen den einander daß der elektrische Strom von einem oder mehreren 30 gegenüberliegenden Flächen der Segmente befinden, ■der Kontaktorgane durch den Elektrolyten zum Die Zahl der Segmente 42 kann ein Vielfaches der Werkstück und von dort ebenfalls durch den Elek- Zahl der Phasen der Wechselstromquelle sein. Im trolyten zu einem oder mehreren der Kontaktorgane allgemeinen wird es sich dabei um eine Dreiphasenfließt. stromquelle handeln. Die Zahl der Segmente 42 muß

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens 35 dann durch drei teilbar sein.

gegenüber dem bekannten Verfahren besteht darin, Die Segmente 42 bestehen vorzugsweise aus Kup-

daß die einzelnen Stromphasen des Mehrphasen- fer oder einem anderen gut leitenden Material. Jedes stromes direkt mit den Kontaktorganen verbunden Segment trägt ein Endstück 48 aus leitendem und sind und das Werkstück frei von jeglicher elektri- elektrochemisch inertem Material, z. B. aus Graphit, scher Zuleitung ist. Das erfindungsgemäße Verfah- 40 Diese Endteile müssen deshalb leitend wie auch ren ist also mit einer sehr einfach aufgebauten elektrochemisch inert sein, weil sie abwechselnd Apparatur durchführbar; ferner ist die Bedienung negativ und positiv in bezug auf das Werkstück sind, dieser Apparatur wesentlich bequemer als bisher, Sind die Endstücke relativ zu dem Werkstück negaweil das Werkstück nicht mehr an eine elektrische tiv, so wird von letzterem Material abgetragen. Sind Zuleitung angeschlossen zu werden braucht. ^4S sie hingegen positiv, so wird von dem Werkstück

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrich- kein Material entfernt. Um zu vermeiden, daß die tung zur Durchführung des Verfahrens, die eine ReIa- Endstücke der Elektroden angegriffen werden, müstivbewegung zwischen dem Werkstück und den Kon- sen sie elektrochemisch inaktiv sein. Man hat festgetaktorganen ermöglicht und erfindungsgemäß derart stellt, daß Endstücke aus Graphit diese Bedingung ausgebildet ist, daß mindestens eine Elektrode vor- ⁵⁰ erfüllen. Man kann ebenso Graphit verwenden, deshanden ist, die aus mehreren mechanisch starr ver- sen aktive Oberflächen mit Rhodium oder Platin bundenen Kontaktorganen besteht, und daß die Kon- belegt sind. An Stelle von Graphit kann man Titan taktorgane derart mit der Stromquelle verbunden vorsehen, das mit Rhodium oder Platin belegt ist, sind, daß höchstens zwei aneinandergrenzende Kon- wenn man einen Elektrolyten verwendet, der diese taktorgane zugleich dieselbe Polarität besitzen. 55 Elektroden nicht angreift, während sie relativ zu

In der Zeichnung sind schematisch und beispiel- dem Werkstück oder einem benachbarten Segment haft mehrere Ausführungsformen der erfindungs- anodisch sind, gemäßen Vorrichtung dargestellt. Darin zeigt Den F i g. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß die Elek-

F i g. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform trode 28 ein mittleres Loch 50 aufweist. Die Wand zur Herstellung einer Ausnehmung, 60 dieses Loches besteht aus einer Isolierschicht 52,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 z. B. aus Epoxyharz. Die äußere Fläche der Elekin vergrößertem Maßstab, trode ist ebenfalls mit einer Isolierschicht 54 belegt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie3-3 der um eine unerwünschte Elektrolyse und eine elek-F i g. 2, trolytische Erosion der Kupfersegmente zu verhin-

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der 65 dem. Das Loch 50 steht mit einer Kammer 56 des Fig. 3, Gehäuses26 in Verbindung. Diese Kammer ist ihrer-

F i g. 5 eine Teilansicht einer zweiten Ausfüh- seits über eine Leitung 58, ein Verbindungsstück 60, rungsform einer Elektrode, eine Röhre 62 mit einer Quelle verbunden, die einen

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unter Druck stehenden Elektrolyten liefert. Diese befestigt, der seinerseits eine Elektrode 70 mit recht-Quelle kann aus einem Reservoir, einer Pumpe, eckigem Querschnitt trägt. Das Werkstück W ist an Manometern zur Kontrolle des Druckes und Venti- einem Tisch 72 mittels einer Vorrichtung 74 befeien bestehen. stigt. Diese ist als Führung für die Elektrode und mit Die Dreiphasenstromquelle wird vorzugsweise aus 5 einem Kanal für den Elektrolyten ausgebildet, der einem Transformator (nicht dargestellt) gebildet, der in dem Raum zwischen der aktiven Oberfläche der die Spannung auf einen Wert reduziert, welcher zwi- Elektrode und dem Werkstück W strömt,
sehen 3 und 25 Volt liegt. Diese Stromquelle ist mit Die Führung 76 besteht aus Isoliermaterial, z. B. Leitern 64 a, 64 b und 64 c verbunden, die ihrerseits Teflon, einem Epoxyharz od. dgl. Das Werkstück ist an Anschlüsse 66 a, 66 b und 66 c angeschlossen io gegenüber dem Tisch 72 mittels einer Isolierschicht sind. Letztere verbinden direkt jeden Leiter mit 78, die z. B. aus Glasfasern besteht, isoliert,
einem der Segmente. Sie müssen so angeordnet sein, Die Elektrode 70 besteht aus mehreren Segmenten daß die Segmente nacheinander mit den Leitern 64 a 80, die als Kupferbarren ausgebildet und in einem 64 b und 64 c verbunden sind. Der Strom wirkt in Isolierblock 82 aus Teflon oder einem Epoxyharz der Elektrode derart, daß die Polarisation zweier 15 mittels Bolzen 84 α befestigt sind. Der Block 82 ist aneinandergrenzender Segmente 42 bzw. ihrer End- seinerseits mittels Bolzen an dem Kopf 24 befestigt, teile 48 durch die Aufeinanderfolge der Stromphasen Die Segmente 80 tragen an ihren unteren Enden bestimmt wird; dies ist z. B. der Fall, wenn zwei Teile 84 aus Graphit oder einem anderen elektrisch aneinandergrenzende Segmente mit den Leitern 64 α leitenden, aber chemisch inertem Material,
oder 64 b oder 64 c verbunden sind. ao Die Segmente 80 sind gegeneinander mittels Iso-Die F i g. 2 und 3 zeigen, daß die Elektrode 28 lierstücken 86 isoliert und auf ihrer Außenseite mit relativ groß ist. Es ist jedoch klar, daß der Außen- einer weiteren Isolierschicht 88, z. B. aus einem durchmesser der Elektrode kleiner als 1 cm sein Epoxyharz, belegt. Die Segmente werden durch Haikann. In diesem Falle wäre die Zahl der Segmente ter 90 zusammengehalten.

zweckmäßigerweise drei. Wenn der Außendurch- »5 Es ist klar, daß man die Elektrode 70 in verschiemesser der Elektrode zwischen 5 und 8 cm liegt denen Formen und mit unterschiedlichen Dimen- oder größer ist, wird man die Zahl der Segmente sionen ausbilden kann und daß man die Zahl der größer wählen, damit die Segmente und die Endteile Segmente 80, die vorzugsweise an allen vier Flächen 48 keine allzu große Queroberfläche aufweisen. isoliert sind und mit Hilfe der Halter 90 zusammenist das Werkstück klein, kann eine Elektrode ver- 30 gehalten werden, variieren kann. Es ist natürlich wendet werden, wie sie in den Fig. 1 bis 4 darge- zweckmäßig, daß die Querdimensionen und Abstellt ist. Diese sollte jedoch eine große Zahl von stände der Segmente klein sind, so daß die Strecke, Segmenten, z. B. 9, 12, 15 oder sogar 24, aufweisen, die vom Strom in dem Werkstück durchlaufen werdie gegeneinander durch Teile 46 isoliert sind. In der den muß, um von einem positiven Endteil zu einem F i g. 2 sind diese Segmente gestrichelt eingezeichnet. 35 negativen Endteil zu kommen, klein ist; die Gründe Sie gestatten eine Verringerung der Verluste infolge dafür ergeben sich aus dem vorher Gesagten,
des Joule'schen Effektes in dem Werkstück. Die Die Endteile 84 überragen seitlich den Elektroden-Segmente sind mit der Stromquelle in der oben be- körper, so daß eine seitliche Bearbeitungsfläche geschriebenen Weise, d. h. nach der Ordnung a, b, c, bildet wird. Auf diese Weise wird das Spiel erhalten, a, b, c usw. verbunden. Der seitliche Abstand, den 40 das für den Elektrolytfluß zum Boden der Ausnehder Strom in dem Werkstück durchlaufen muß, ist mung, die in dem Werkstück herausgearbeitet werrelativ klein. Wenn beispielsweise das Segment, das den soll, notwendig ist.

mit dem Kreis α verbunden ist, positiv ist, und die Die Wechselstromquelle besteht zweckmäßiger-Segmente, die mit den Kreisen b und c verbunden weise aus einem Transformator (nicht dargestellt), sind, negativ sind, läuft der Strom von α nach b und 45 Die drei Phasen des Transformators sind über Lei- c über das Werkstück, wobei das Material entfernt tungen 92 a, 92 b und 92 c mit den Anschlüssen 94 a, wird, das den Endorganen 48 gegenüberliegt, die den 94 b und 94 c der Segmente verbunden. Die Elek-Anschlüssen b und c entsprechen. Eine Materialent- trode funktioniert in der gleichen Weise wie diejenige fernung ergibt sich auch dann, wenn α und b positiv in der ersten Ausführungsform,
und c negativ sind. In diesem Falle läuft der Strom 50 Die Führung 76 besitzt eine öffnung 96, durch die von den Endteilen, die mit den Anschlüssen α und b die Elektrode 70 hindurchgeht. Zwischen der Wand verbunden sind, über das Werkstück zu dem End- dieser öffnung und dem Elektrodenkörper befindet teil, das mit dem Anschluß c verbunden ist. Dabei sich eine Dichtung, die einen Ausfluß des unter wird dasjenige Material abgetragen, das dem dem Druck stehenden Elektrolyten verhindert. Der Elek-Anschluß c zugeordneten Endteil gegenüberliegt. 55 trolyt strömt durch die Leitung 104, die Verbindung Man sieht, daß die von dem Werkstück abgetra- 102, den Kanal 100 in die Ausnehmung 98. Der gene Materialmenge in bestimmten Augenblicken F i g. 6 ist zu entnehmen, daß die Führung 76 mehnicht immer die gleiche ist. Diese Mengen werden rere Einlaßleitungen für den Elektrolyten aufweist, jedoch während des Betriebs egalisiert, so daß die Dies hat den Zweck, daß die zu bearbeitende Oberabgetragene Materialmenge an jedem Punkt der zu 60 fläche genügend umspült wird,
bearbeitenden Oberfläche die gleiche ist. Der Elektrolyt entweicht aus der Ausnehmung 98 Wenn eine Fläche wie die dargestellte zu bear- über den Kanal 106, die Verbindung 108 und die beiten ist, ist es zweckmäßig, wenn das Werkstück Leitung 110. Falls erforderlich, kann man in die rotiert, um auch die Spuren abzutragen, die sich Leitung 106 oder 110 ein Ventil einbauen, das den sonst zwischen den Segmenten 42 und den zugeord- 65 Elektrolytfluß begrenzt. Auf diese Weise kann der neten Endorganen 48 bilden würden. Druck des Elektrolyten in dem Bearbeitungsraum Die F i g. 5 bis 7 zeigen eine Vorrichtung 68, die konstant gehalten werden. Man hat festgestellt, daß ein Schieberteil 22 besitzt. An diesem ist ein Kopf 24 dieser Druck die Oberflächengüte verbessert. An

Stelle der einheitlichen Elektroden, die aus aneinander befestigten Elementen bestehen, ist es möglich, diese Elemente im Abstand voneinander anzuordnen, so daß sie voneinander getrennte Ausnehmungen in ein- und demselben Werkstück oder in mehreren Werkstücken, die elektrisch miteinander verbunden sind, erzeugen. Wenn die Elektroden unter denselben Bedingungen arbeiten, müssen ihre vorderen Flächen gleich sein.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrolytischen Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Mehrphasenstromes, bei dem mehrere gegeneinander isolierte Kontaktorgane verwendet werden, deren Zahl von der Zahl der Stromphasen abhängt, und bei dem in den Spalten zwischen den Kontaktorganen so und den diesen gegenüberliegenden Oberflächenteilen des Werkstücks ein Elektrolyt strömt und ein Strom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der elektrochemisch inerten Kontaktorgane gleich oder ein Vielfaches der Zahl der Stromphasen ist, daß benachbarte Kontaktorgane mit verschiedenen Stromphasen verbunden sind und daß der elektrische Strom von einem oder mehreren der Kontaktorgane durch den Elektrolyten zum Werkstück und von dort ebenfalls durch den Elektrolyten zu einem oder mehreren der Kontaktorgane fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Werkstück bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zugleich mehrere voneinander getrennte Flächen des Werkstückes bearbeitet, indem jeder Fläche mindestens ein Kontaktorgan gegenübersteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Werkstück bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Fläche des Werkstücks bearbeitet wird, wobei die Kontaktorgane mechanisch starr verbunden sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück relativ zu der Elektrodengruppe eine Drehung ausführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mehrere Werkstücke zugleich bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke elektrisch miteinander verbunden sind und jedem Werkstück mindestens ein Kontaktorgan gegenübersteht.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und den Kontaktorganen ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode vorhanden ist, die aus mehreren mechanisch starr verbundenen Kontaktorganen besteht, und daß die Kontaktorgane derart mit der Stromquelle verbunden sind, daß höchstens zwei aneinandergrenzende Kontaktorgane zugleich dieselbe Polarität besitzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktorgane als Kreissegmente ausgebildet und ringförmig angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktorgane reihenförmig angeordnet sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Elektroden mit je einem Kontaktorgan aufweist, die gesondert befestigt und bewegbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktorgane aus Graphit bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktorgane aus Titan bestehen und mit einer Rhodium- oder Platinschicht belegt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen