DE2143085C3 - Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer aus einer Hauptbohrung abzweigender Querbohrungen - Google Patents
Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer aus einer Hauptbohrung abzweigender QuerbohrungenInfo
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- 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
- B23H9/16—Making holes using an electrolytic jet
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- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
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Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer aus einer Hauptbohrung
eines metallenen Werkstücks abzweigender Querbohrungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Problem, derartige Querbohrungen herstellen zu müssen, tritt beispielsweise bei der Herstellung innengekühlter
Gastu:binenschaufeln auf, wenn zwei in Schaufellängsrichtung durch die ^chaufel hindurchverlaufende
Kühlkanäle durch eine Anzahl entlang der Schaufellänge verteilter Querbohri'agen miteinander zu
verbinden sind.
Aus der GB-PS 10 23 256 ist es bereits bekannt, ein Werkzeug der eingangs genannten Art als mit einem
Isolationsüberzug versehenes Metallrohr mit einer Reihe seitlicher Austrittsöffnungen auszubilden, wobei
das Metallrohr selbst die Elektrode bildet und der Isolationsüberzug zur Isolierung des Rohres gegen die
Wand der Hauptbohrung dient, in welche das Werkzei1^.
einzuführen ist.
Da bei dem bekannten Werkzeug die Elektrode durch das Rohr selbst gebildet ist, erstreckt sich die Elektrode
bis unmittelbar an die Austrittsöffnungen und bildet jeweils einen Teil der Innenwände dieser Austrittsöffnungen.
Der elektrische Weg zwischen der Elektrode und der Ausmündung jeder Austrittsöffnung ist also
sehr kurz. Bei der Herstellung der Querbohrungen wird der elektrische Weg von der Elektrode zum Querbohrungsgrund.
an welchem Material abzutragen ist, immer größer, was wegen des am Beginn der Qucrbohrungsherstellung
sehr kurzen elektrischen Weges zu einer sehr großen relativen Weglängenänderung während des
Bohrvorgangs führt. Diese große relative Weglängenfinderung wirkt sich im Betrieb durch einen stark
ungleichförmigen Ablauf des Materialabtrags aus, der am Beginn des Bohrvorgangs, also bei kurzem
elektrischem Weg, sehr rasch abläuft und am Ende, also bei langem elektrischem Weg, dagegen sehr langsam
vonstatten geht.
Ferner ist aus der GB-PS 8 81 167 zur Herstellung
einer einzigen Querbohrung ein Werkzeug bekannt, das ein aus einem Isolator bestehendes Rohr mit einer
ni drahtförmigen, frei innerhalb des Rohres nach
unten ragenden Elektrode und einer einzigen seitlichen Austrittsöffnung aufweist Die Elektrode erstreckt sich
bis etwas unterhalb der Austrittsöffnung.
Bei dieser letzteren bekannten Anordnung wäre es zur Beherrschung des Problems der großen relativen
Änderung der elektrischen Weglänge während der Materialabtragung auf verhältnismäßig einfache Weise
möglich, durch Verkürzung der Elektrode bis oberhalb der Austrittsöffnung die elektrische Anfangsweglänge
ίο zweckmäßig zu verlängern.
Das bei einem Werkzeug der in Rede stehenden Art gegebene Problem Hegt jedoch darin, daß eine große
Anzahl von mit gegenseitigen Abständen längs des Rohres angeordneten Austrittsöffnungen vorhanden ist,
wobei natürlich dafür Sorge getragen werden muß, daß die elektrischen Bedingungen bei sämtlichen Austrittsöffnungen gleich sind, d.h. daß auch bei allen
Austrittsöffnungen die elektrische Anfangsweglänge genau gleich ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunae, unter Berücksichtigung der eben erwähnten Gesichtspunkte
ein Werkzeug der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Verringerung des Ausmaßes der
relativen Änderung der elektrischen Weglänge während des Bohrvorganges und dadurch eine bessere
Gleichmäßigkeit der Materialabtragung im Verlauf des Bohrvorgangs erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfirdung durch die im kennzeichnendeii Teil des Anspruchs 1 angegebene
ω Anordnung gelöst.
Infolge des bei der erfindungsgemäßen Anordnung relativ großen Abstands der Elektrode von den
Austrittsöffnungen erhält man eine verhältnismäßig große elektrische Anfangsweglänge, weshalb sich die
J5 mit zunehmender Querbohrungstiefe ergebende Weglängenänderung
weniger stark auswirkt. Aufgrund der größeren elektrischen Anfangsweglänge muß zwar mit
entsprechend höherer elektrischer Spannung gearbeitet werden, was aber keine Schwierigkeiten bereitet.
Außerdem bringt die erfindungsgemäße Lösung gegenüber einer Anordnung mit mi'lig im ?ohr verlaufendem
Eleklrodendraht der aus der GB-PS 8 81 167 bekannten
Art den Vorteil, daß wegen der festen Halterung des Elektrodendrahtes an der Innenwand des Rohres
Flatter- bzw. Schwingungserscheinungen des Elektrodendrahtes unterbunden werden, die sonst unter dem
Einfluß des schnül strömenden Elektrolyten entstehen und das Ausströmen der einzelnen Elektrolytstrahlen
aus den Austrittsöffnungen in erheblichem Maße ungünstig beeinflussen würden. Derartige Flatter- bzw.
Schwingungsbewegungen des Elektrodendrahtes hätten nämlich nicht nur durch wechelndes teilweises Verstopfen
und Freigeben der Austnttsöffnungen bedingte Schwankungen der austretenden Elektrolytstrahlen
Yi hinsichtlich Stärke und Strömungsgeschwindigkeit zur
Folge, sondern würden auch die Austnttsrichtung der Elektrolytstrahlen und damit Qualität und Genauigkeit
der Querbohrungen beeinflussen.
Eine noch weitere Verbesserung der Verhältnisse
bo bringt der Gegenstand des Anspruchs 2. wobei ebenfalls
dem Erfordernis gleicher elektrischer Bedingungen für alle Austrittsöffnungen Rechnung getragen ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnung
gen näher beschrieben. Es zeigt
Fig, 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Herstellung Von Querbohrungen mit einem Werkzeug nach der Erfindung,
Fig.2 im Axialschnitt das in eine Hauptbohrung ejner Gasturbinenschaufel eingeführte Werkzeug,
Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie IfI-TII in
F ig. 2, und
Fig.4 in einer Darstellung ähnlich Fig.2 eine
weitere Ausführungsfarm des Werkzeugs.
Fig. I zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Reihe von Querbohrungen zwischen zwei in Schaufellängsrichtung
verlaufenden Hauptbohrungen 2 und 4 einer Gasturbinenschaufel 6 durch elektrolytisches
Bohren mittels eines Werkzeugs 8.
Die Vorrichtung weist einen Rahmen 24, weiter einen mittels Stellvorrichtungen 28 und 30 relativ zum
Rahmen in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbaren Schlitten 26, einen auf dem Schlitten
angeordneten und mittels Stellvorrichtungen 32 und 34 höhenverstellbaren und um eine Achse A-A drehbaren
Tisch 22 mit einer Spannvorrichtung 20 zur Halterung der Schaufel 6 und einen das Werkzeug 8 haltenden
Werkzeugkopf 36 auf, der am oberen Teil des Rahmens 24 befestigt isL
Dem Werkzeug 8 wird mittels einer Pumpe 38 über eine Leistung 40 ein flüssiger Elektrolyt zugeführt. Eine
in dem rohrförmigen Werkzeugs befindliche liektrode
ist über eine in Fig. 1 nicht gezeigte Verbindung und
eine gegenüber dem Werkzeugkopf 36 isolierte Klemme mit dem negativen Pol 46 einer Gleichstromquelle
42 verbunden, deren positiver Pol 44 an den Tisch 22 angeschlossen ist.
Fig.2 zeigt das Werkzeug 8 mehr im einzelnen. Es besteht aus einem kreisrunden Quarzrohr, das an seinem
unteren vorderen Ende durch einen Deckel 10 verschlossen ist und entlang seiner Länge eine Reihe
seitlicher Austrittsöffnungen 14 aufweist. Innerhalb des Rohres verläuft eine als runder Metalldraht ausgebildete
Elektrode 12, die gegenüber den Austrittsöffnungen 14 an der Rohrinnenwand verlaufend angeordnet und
an den beiden Rohrenden mittels eines Kunstharzklebers befestigt ist. Im Betrieb werden mit Hilfe der aus
den Austrittsöffnungen 14 austretenden Elektrolytstrahlen
die dargestellten Querbohrungen 16 zwischen den beiden HauH!bohrungen 4 und 2 hergestellt, wobei
Größe und Form dieser Querbohrungen in gewisser Weise von der elektrischen Spannung und dem Druck
des Elektrolyten abhängt. Die Querbohrungen haben eine glockenartige Form, was im Hinblick auf das
spätere Strömungsverhalten der Kühlluft der Schaufel beim Übertrit» aus der Hauptbohrung 2 in die
Hauptbohrung 4 wünschenswert ist. Dit Austrittsöffnungen
14 können zylindrisch oder etwas konisch ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall der kleinste
Durchmesser an der Außenseite des Rohres liegt, und sie können mechanisch oder durch Elektronenstrahl-Bohren
hergestellt werden.
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Werkzeugs, bei weicher der Elektrodendraht 48 von
einer Isolierschicht 50 umschlossen ist, die an jeweils bezüglich der Austrittsöffnungen 54 des Rohres
versetzten Stellen Aussparungen 52 aufweist Bei dieser
Anordnung ist c'ie elektrische Anfangsweglänge zwischen der Elektrode 48 und den herzustellenden
Querbohrungen 56a größer als beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, da der Abstand zwischen den
Austrittsöffnungen 54 und den Aussparungen 52 der Isolierschicht 50 größer ist als der Abstand zwischen
den Auslassöffnungen 14 und der gegenüberliegenden
Elektrode 12 bei dem Ausführungsu:ispiel nach den
F ig. 2 und 3.
Um eine relative große elektrische Anfangsweglänge zwischen den blanken Stellen des Elektrodendrahtes 48
an den Aussparungen 52 der Isolierschicht und den Austrittsöffnungen 54 zu erhalten, sollten die Austrittsöffnungen einen verhältnismäßig großen gegenseitigen
Abstand haben. Sollen die herzustellenden Querbohrungen einen verhältnismäßig kleinen Abstand voneinander
haben, können in einem ersten Arbeitsgang die Querbohrungen 56a und in weiteren Arbeitsgängen
nach jeweils axialer Verschiebung des Werkzeugs die in Fig.4 strichpunktiert eingezeichneten weiteren Querbohrungen
56Z) hergestellt werden. Die Stellungen des Werkzeugs bei den weiteren Arbeitsgängen sind
ebenfalls strichpunktiert bei 58bund 58cangedeutet
Da Gasturbinenschaufeln eine verwundene Form haben, verlaufen die Hauptbohrungen im allgemeinen
nicht genau parallel, sondern etwas schräg zueinznder. Um dann die Querbohrungen richtig herstellen zu
können, sind die Austrittsöffnungen des Werkzeugs zwe :kmäßigerweise auf einer entsprechenden Schraubenlinie
angeordnet
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Werkzeug zum elektrochemischen Herstellen mehrerer, aus einer Hauptbohrung eines metallenen Werkstücks abzweigenden Querbohrungen, mit einem in die Hauptbohrung einzuführenden gegen die Hauplbohrungswand isolierten und eine Elektrode enthaltenden Rohr zur Elektrolytzuführung, das am vorderen Ende verschlossen ist und entlang seiner Länge seitliche Austrittsöffnungen für den Austritt von die Querbohrungen herstellenden Elektrolytstrahlen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12) in an sich bekannter Weise als Draht ausgebildet und daß sie den Austrittsöffnungen (14) jeweils gegenüberliegend an der Innenwand des aus einem Isolator bestehenden Rohres (8) anliegend festgehalten istZ Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (48) von einer Isolierschicht (50) umschlossen ist, die längs des Drahtes jeweils mit Bezug auf die Austrittsöffnungen (54) versetzte Aussparungen (52) aufweist
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