(57)【要約】  電極(４)が、所定の曲率で形成された第１孔(１０１ａ)とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔(１０１ｂ)を、第１孔(１０１ａ)に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管(４１)と、芯管(４１)の外周に固着された被覆(４２)と、を備えることにより、簡単な構造で加工形状の自由度が高い電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法を実現する。
2014073453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、前記第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管と、  前記芯管の外周に固着された被覆と、を備えることを特徴とする電極。
【請求項２】
前記芯管は、ベータチタン合金からなることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記芯管は、アルファベータチタン合金からなることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記芯管は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項５】
前記芯管は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項６】
前記芯管は、形状記憶合金からなることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項７】
被加工物を載置するテーブルと、  請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電極と、  前記被加工物に対向して電極を進退可能に駆動する電極駆動部と、  前記電極と前記被加工物に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部を制御する制御部と、  前記電極の前記芯管内から前記被加工物に供給される電解液と、を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項８】
所定の曲率に設定された電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、  前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有することを特徴とする電解加工方法。
【請求項９】
所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、  前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有することを特徴とする電解加工方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の電解加工方法によって加工されることを特徴とする加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、被加工物に曲がり孔をあける際に用いられる電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、可撓性を持つ部材の先端に電極を持ち、電極の露出面積を調整することによって、金属材料からなる被加工物に曲がり孔を加工する電解加工方法が開示されている（特許文献１参照）。また、先端に電気的に独立した２つ以上の電極を持ち、電位のかけ方を変えて曲がり孔を作成する電解加工方法が開示されている（特許文献２参照）。さらに、中空で湾曲した絶縁被覆電極を使用して、湾曲した孔を開ける電解加工方法が開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−５１９４８号公報
【特許文献２】特開平７−３１４２５８号公報
【特許文献３】特開２０１１−０６２８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１及び２に記載された電解加工方法では、先端の電極の露出角度、電位、及び向き等を調整することによって、自在に孔の方向を変更できる利点があるが、電極工具の構造が複雑になるため、一定の太さ以下の孔を開けることは困難である。また、特許文献３に記載された電解加工方法では、事前に形状を湾曲させ固定された電極を使用して加工するので、加工後の孔の形状は、事前に固定された電極の形状に限られてしまう。【０００５】  本発明は、簡単な構造で加工形状の自由度が高い電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の一実施形態にかかる電極は、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、前記第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管と、前記芯管の外周に固着された被覆と、を備えることを特徴とする。【０００７】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金からなることを特徴とする。【０００８】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、アルファベータチタン合金からなることを特徴とする。【０００９】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなることを特徴とする。【００１０】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなることを特徴とする。【００１１】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、形状記憶合金からなることを特徴とする。【００１２】  また、本発明の一実施形態にかかる電解加工装置は、被加工物を載置するテーブルと、前記電極と、前記被加工物に対向して電極を進退可能に駆動する電極駆動部と、前記電極と前記被加工物に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部を制御する制御部と、前記電極の前記芯管内から前記被加工物に供給される電解液と、を備えることを特徴とする。【００１３】  また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、所定の曲率に設定された電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有することを特徴とする。【００１４】  また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有することを特徴とする。【００１５】  また、本発明の一実施形態にかかる加工品は、前記電解加工方法によって加工されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】  本発明の一実施形態にかかる電極は、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、前記第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管と、前記芯管の外周に固着された被覆と、を備えるので、簡単及び迅速に、途中で方向又は曲率の異なる孔を形成することが可能となる。【００１７】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。【００１８】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、アルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。【００１９】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。【００２０】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。【００２１】  また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、形状記憶合金からなるので、温度に応じて、安定して形状を維持できる状態と、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応する状態と、を変更させることが可能となる。【００２２】  また、本発明の一実施形態にかかる電解加工装置は、被加工物を載置するテーブルと、前記電極と、前記被加工物に対向して電極を進退可能に駆動する電極駆動部と、前記電極と前記被加工物に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部を制御する制御部と、前記電極の前記芯管内から前記被加工物に供給される電解液と、を備えるので、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、電極の形状を変更するだけで簡単及び迅速に所定の形状を有する孔を形成することが可能となる。【００２３】  また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工��と、を有するので、孔の方向を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。【００２４】  また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、孔の曲率を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。【００２５】  また、本発明の一実施形態にかかる加工品は、前記電解加工方法によって加工されるので、方向又は曲率を途中で変更した孔を形成することができ、自由度の高い形状の加工品とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る一実施形態の電解加工装置１を示す概略図である。
【図２】図１における電極４の先端部を示す拡大断面図である。
【図３】電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【図４】第１実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。
【図５】第１実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【図６】第２実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。
【図７】第２実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【図８】第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の直線状の孔１０１ｄを示す図である。
【図９】第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の湾曲状の孔１０１ｅを示す図である。
【図１０】第３実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【図１１】電極４の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】  図１は、本発明に係る一実施形態の電解加工装置１を示す概略図である。
【００２８】  図１に示すように、本実施形態の一例としての電解加工装置１は、中空の電極を使用する装置である。電解加工装置１は、加工槽２、テーブル３、電極４、ホルダ５、ラック・ピニオン６、サーボモータ７、制御部８、リード線９，１０、タンク１１、電解液１２、ポンプ１３、フィルタ１４および流量調節弁１５を備え、被加工物１００を加工する。
【００２９】  被加工物１００は、例えば鉄鋼材料のような金属材料からなり、加工槽２内のテーブル３上に載置固定されている。電極４は、横断面外形輪郭を加工すべき孔の内形輪郭と対応させて中空管状に形成され、ホルダ５に支持されて被加工物１００に対向して進退可能に設けられる。電極４およびホルダ５は一体に形成され、例えばラック・ピニオン６とサーボモータ７とからなる電極駆動部によって制御駆動される。
【００３０】  制御部８は、リード線９，１０を介して電極４および被加工物１００に所定の直流電圧を印加すると共に、サーボモータ７と電気的に接続され、サーボモータ７の駆動を制御するように構成されている。
【００３１】  タンク１１は、電解液１２を貯留する。この電解液１２は、ポンプ１３、フィルタ１４および流量調節弁１５を介してホルダ５および電極４に供給され、さらに加工槽２からの排出分はタンク１１内に戻るように構成されている。
【００３２】  電解液１２は、例えば、硝酸水溶液（濃度１８重量％）等を使用する。電解液１２は、ポンプ１３を介して加工槽２とタンク１１との間を循環する。また、制御部８は、リード線９，１０を介して、例えば、被加工物（＋）、電極（−）の直流電圧等の電圧を印加する。なお、電極の先端の状態を維持するために、周期的に逆電圧を印加することが好ましい。また、電圧を断続的に印加してもよい。この状態で、制御部８が電極４を被加工物１００に対して制御送りすると、被加工物１００側の金属が電解作用によって電解液１２内に溶出し、被加工物１００に所定寸法の孔あけ加工を行なうことができる。
【００３３】  上記の電解加工方法は、被加工物１００に内部応力を発生することなく、冶金学的にも影響がない、例えば直径１ｍｍ以下の微細寸法の孔を、深さ寸法対孔径比において５００：１のような深さで加工することができ、ガスタービンブレードに不可欠な微細径の多数の冷却孔等を加工する場合に有効である。
【００３４】  図２は、図１における電極４の先端部を示す拡大断面図である。
【００３５】  図２に示すように、電極４は芯管４１の外周に耐酸性絶縁材料からなる被覆４２が固着されると共に、電極４の先端部は傾角αなる円錐面に形成されている。この場合、αは１０〜１５°に設定される。なお、矢印は、電解液１２の流れを表している。
【００３６】  芯管４１には、０を含む所定の曲率を有し、形状を変形させた際に、塑性変形はしないが、形状を維持することが可能な材料を用いる。すなわち、芯管４１には、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる。芯管４１は、電解液で溶解しにくく、形状の自由度を大きくとるために、降伏強度の大きい材料が適している。
【００３７】  例えば、ベータチタン合金からなることが好ましい。ベータチタン合金は、他のチタン合金と比較して加工性が良く、パイプ状に加工することが可能である。また、ベータチタン合金からなる他の例として、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、アルファチタン合金又はアルファベータチタン合金に金属結晶組成を変更してもよい。
【００３８】  さらに、ベータチタン合金を含むアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成してもよい。また、アルファベータチタン合金を加工した後、熱処理を施すことによって、アルファチタン合金に金属結晶組成を変更してもよい。
【００３９】  また、芯管４１は、形状記憶合金で形成してもよい。芯管４１を形状記憶合金で形成することによって、温度に応じて、安定して形状を維持できる状態と、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応する状態と、を変更させることが可能となる。
【００４０】  このように、本実施形態の電極４では、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、簡単及び迅速に所定の形状を有する加工孔を形成することが可能となる。例えば、電極４の方向を変更、又は、電極４を所定の曲率の他の電極４’に交換するだけで簡単及び迅速に所定の方向又は曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
【００４１】  また、ベータチタン合金、アルファベータチタン合金、若しくは、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工してパイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金又はアルファベータチタン合金を用いることで、芯管４１は、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
【００４２】  次に、所定の曲率を有する湾曲した電極４を用いた電解加工方法について説明する。
【００４３】  図３は、電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【００４４】  図１に示した電解加工装置１に、所定の曲率に設定された湾曲した電極４をセットし、加工すると、図２に示すように、被加工物１００には、電極４の曲率と同じ曲率を有する湾曲状の孔１０１が形成されはじめる。そのままの状態で加工を続けると、図３に示すように、被加工物１００に図２に示した電極４の曲率と同じ所定の曲率を有する孔１０１が形成される。
【００４５】  このように、電解加工方法では、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、電極４の曲率を設定するだけで簡単及び迅速に所定の曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
【００４６】  図４は、第１実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。図５は、第１実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【００４７】  第１実施形態の電解加工方法では、加工途中で所定の軸を中心として電極４を回転させる。例えば、まず、図４に示した変更位置Ａに到達するまで、図２に示したように、所定の曲率に設定された湾曲した電極４をセットし、第１孔１０１ａを加工する。その後、変更位置Ａで所定の軸を中心として電極４を回転させると、電極４は、加工済みの第１孔１０１ａの形状に沿って柔軟に変形しながら、先端は回転させた方向を向いて加工を続ける。その結果、図５に示すように、位置Ａで方向が変更された湾曲状の第２孔１０１ｂが形成される。
【００４８】  このように、第１実施形態の電解加工方法では、孔１０１の方向を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００４９】  なお、孔１０１の方向は、何度変更してもよい。
【００５０】  図６は、第２実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。図７は、第２実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【００５１】  第２実施形態の電解加工方法では、加工途中で所定の第１曲率を有する第１電極４から第１電極４とは曲率の異なる第２曲率を有する第２電極４’に交換し、孔１０１の曲率を変更させる。例えば、まず、図４に示した変更位置Ｂに到達するまで、図２に示したように、所定の第１曲率に設定された湾曲した第１電極４をセットし、第１曲率の第１孔１０１ａを加工する。その後、変更位置Ｂで第１電極４とは異なる第２曲率に設定された第２電極４’に交換する。すると、第２電極４’は、加工済みの第１孔１０１ａの形状に沿って柔軟に変形しながら、先端は変更した第２曲率で第２孔１０１ｃの加工を続ける。その結果、図７に示すように、位置Ｂで曲率が変更された孔１０１が形成される。
【００５２】  このように、第２実施形態の電解加工方法では、孔１０１の曲率を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００５３】  なお、先に曲率の小さい第２孔１０１ｃを形成し、途中から曲率の大きい第１孔１０１ａを形成してもよい。また、曲率の大きい第１孔１０１ａと曲率の小さい第２孔１０１ｃを交互に形成してもよい。さらに、孔１０１の曲率は、何度変更してもよい。
【００５４】  図８は、第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の曲率を０とした直線状の第１孔１０１ｄを示す図である。図９は、第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の湾曲状の第２孔１０１ｅを示す図である。図１０は、第３実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
【００５５】  第３実施形態の電解加工方法では、図８に示すように、最初に所定の曲率を０とした直線状の第１電極４を使用し、加工途中で第１電極４とは曲率の異なる所定の曲率を有する第２電極４’に交換する。例えば、まず、第１孔１０１ｄが図８に示した変更位置Ｃに到達するまで、直線状の第１電極４をセットし、加工する。その後、変更位置Ｃで第２電極４’に交換すると、図９に示すように、第２電極４’は、加工済みの直線状の第１孔１０１ｄの形状に沿って柔軟に変形しながら、先端は設定した所定の曲率で加工を続ける。その結果、図１０に示すように、位置Ｃで所定の曲率が付与された湾曲状の第２孔１０１ｅが形成される。
【００５６】  このように、第３実施形態の電解加工方法では、直線状の第１孔１０１ｄの途中から湾曲状の第２孔１０１ｅに変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００５７】  なお、先に湾曲状の第２孔１０１ｅを形成し、途中から直線状の第１孔１０１ｄを形成してもよい。また、直線状の第１孔１０１ｄと湾曲状の第２孔１０１ｅを交互に形成してもよい。さらに、直線状の第１孔１０１ｄと湾曲状の第２孔１０１ｅは、何度変更してもよい。
【００５８】  これらの電解加工方法では、前述した様々な実施形態を組み合わせてもよい。例えば、電極４は、曲率を変更した後、方向を変更してもよい。また、所定の曲率が０の直線状で加工した後、０でない所定の曲率を付与し、その後、方向を変更してもよい。
【００５９】  図１１は、電極４の他の例を示す図である。
【００６０】  電極４は、全長にわたって変形させる必要はなく、先端部のみを変形させる構造としてもよい。例えば、全長にわたって曲率を付与する必要はなく、図１１に示すように、先端部４ａの数ｃｍのみに曲率を付与する構造としてもよい。
【００６１】  本実施形態にかかる電解加工装置１は、加工品として、エンジン部品、産業製品、及び機械装置や金型等を加工することが可能である。
【００６２】  まず、本実施形態にかかる電解加工装置１は、タービンブレード等のエンジン部品の流体路を加工することが可能である。
【００６３】  従来、タービンブレード等のエンジン部品の内部に細い曲がった孔を開けることは困難であった。特に、フランジ部等は、細い孔を開けることが不可能であった。そのため、断面に曲線状の溝が形成されていた。また、エンジン部品の内部に直線状の冷却孔を形成した場合、エンジン部品の厚みを薄くすることが困難であった。
【００６４】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、フランジ部を含むエンジン部品の内部に細く曲がった冷却孔を加工することが可能となり、エンジン部品の厚みを薄くすることができ、冷却流体の流体抵抗の減少及びエンジン部品の軽量化を実現することが可能となる。
【００６５】  また、エンジン部品は、複数の冷却孔を連結することで、冷却流体の流れを改良し、冷却効率を向上させることができる。しかしながら、従来は、タービンブレード等のエンジン部品には、曲面で構成されているものがあったため、加工上、複数の冷却孔を連結することが困難であった。
【００６６】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、エンジン部品の曲面に応じて冷却管を連結する孔を開けることが可能となり、冷却性能を向上させることが可能となる。
【００６７】  さらに、エンジン部品には、冷却流体を冷却流路から表面に排出することによって表面の冷却性能を向上させるものがある。しかしながら、従来、エンジン部品の内部から曲がった冷却孔を表面に開口させることは困難であった。
【００６８】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、内部で曲率を変更して孔を加工したり、直線状の孔から曲率を有する孔を加工することが可能となる。すなわち、エンジン部品の縦横に空いている冷却孔を表面に加工させることが可能となる。
【００６９】  また、冷却孔は、温度が上昇する部品の表面から均一の距離で形成されると、冷却を均一に行うことができ、部品の冷却性を向上させる。しかしながら、従来は、部品の表面の曲率に沿った形状の孔を部品の内部に開けることが困難であった。
【００７０】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、部品の表面の曲率に沿った形状の孔を部品の内部に開けることが可能となり、部品を均一に冷却させることが可能となる。
【００７１】  さらに、従来、ロケットのノズルスカート等は、冷却管をロウ付けや溶接等で固定化したり、二重構造にして内側に冷媒を流すなど、複雑な構造が必要であった。
【００７２】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、冷却する部品の冷却したい箇所に直接孔を開けることが可能となり、部品構造をシンプル化できると共に、部品点数の減少、コスト削減、強度向上、冷却性能の向上等を実現することが可能となる。
【００７３】  エンジン部品としては、航空用ジェットエンジンの部品、ロケットエンジンの部品、及び産業用ガスタービンエンジンの部品等が考えられる。航空用ジェットエンジン部品に形成される孔は、タービンブレード冷却孔、ノズル冷却孔、燃料噴射ノズル、セグメント冷却孔、潤滑用オイルライン、又は燃料用オイルライン等である。また、ロケットエンジンの部品に形成される孔は、液体燃料通路、ノズル冷却通路、又は潤滑油ライン等である。さらに、産業用ガスタービンエンジンの部品に形成される孔は、タービンブレード冷却孔、ノズル冷却孔、燃料噴射ノズル、セグメント冷却孔、潤滑用オイルライン、又は燃料用オイルライン等である。
【００７４】  次に、本実施形態にかかる電解加工装置１は、産業製品を加工することが可能である。
【００７５】  従来、部品の内部に２つ以上の曲率を組み合わせた形状の孔を開けることができなかったため、油圧機器の油圧配管、潤滑のためのオイル配管、冷却用の流路配管等の内部に２つ以上の曲率を組み合わせた形状の孔を形成するためには、部品を２つ割りの構造にして、それぞれの面に溝を形成し、接合するという非効率な構造を強いられていた。
【００７６】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、孔の加工形状の自由度が高くなり、部品の内部に２つ以上の曲率を組み合わせた形状の孔を一体に加工することができ、最終部品の構造の簡潔化、強度の向上、及び小型化が可能となる。
【００７７】  産業製品としては、自動車用エンジン部品のオイルライン、ターボ機器のオイル又は水等の冷却用ライン、排気部分の冷却ライン、油圧系統のためのオイルライン、潤滑油のためのオイルライン、及びバルブ等への冷却通路等である。
【００７８】  さらに、本実施形態にかかる電解加工装置１は、機械装置及び金型等を加工することが可能である。
【００７９】  従来、内部に孔を加工することで、複雑な形状の金型等の冷却流路及び機械装置の油圧用通路又は空圧用通路を形成することは困難であった。
【００８０】  本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、孔の加工形状の自由度が高くなり、複雑な形状を加工することが可能となる。
【００８１】  本実施形態にかかる電極４によれば、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管４１と、芯管４１の外周に固着された被覆４２と、を備えるので、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、簡単及び迅速に所定の形状を有する孔を形成することが可能となる。例えば、電極４の方向を変更、又は、電極４を所定の曲率の他の電極４’に交換するだけで簡単及び迅速に所定の方向又は曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
【００８２】  また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、ベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
【００８３】  また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、アルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
【００８４】  また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
【００８５】  また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
【００８６】  また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、形状記憶合金からなるので、温度に応じて、安定して形状を維持できる状態と、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応する状態と、を変更させることが可能となる。
【００８７】  また、本実施形態にかかる電解加工装置１は、被加工物１００を載置するテーブルと、電極４と、被加工物１００に対向して電極４を進退可能に駆動する電極駆動部６，７と、電極４と被加工物１００に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部６，７を制御する制御部８と、電極４の芯管４１内から被加工物１００に供給される電解液１２と、を備えるので、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、簡単及び迅速に所定の形状を有する孔を形成することが可能となる。例えば、電極４の方向を変更、又は、電極４を所定の曲率の他の電極４’に交換するだけで簡単及び迅速に所定の方向又は曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
【００８８】  さらに、本実施形態にかかる電解加工方法は、所定の曲率に設定された電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００８９】  また、本実施形態にかかる電解加工方法は、所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００９０】  また、本実施形態にかかる加工品は、前記電解加工方法によって加工されるので、方向又は曲率を途中で変更した孔を形成することができ、自由度の高い形状の加工品とすることが可能となる。
【００９１】  なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】  本発明は、被加工物に曲がり孔をあける際に用いられる電極、前記電極を用いた電解加工装置、及び電解加工方法に関し、簡単及び迅速に、途中で方向又は曲率の異なる孔を形成することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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