(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電食加工のための方法であって、
電極アセンブリ（２４）であって、
中空内部（３０）を形作るチューブ形状の本体を有する電極本体（２８）、および
前記電極アセンブリ（２４）の切断面を形成するために前記電極本体（２８）に固定された１つ以上のインサート（３４）
を備える電極アセンブリ（２４）を用意するステップと、
加工される加工物（１２）の近傍に前記電極アセンブリ（２４）を配置するステップと、
前記電極アセンブリ（２４）および前記加工物（１２）が互いに逆の電気的極性となるように前記電極アセンブリ（２４）に通電するために前記電極アセンブリ（２４）に電力を供給するステップと、
前記１つ以上のインサート（３４）と前記加工物（１２）との間の加工間隙（２６）であって、前記加工物（１２）から材料を除去するためにパルス電流が流される加工間隙（２６）を維持しながら、前記電極アセンブリ（２４）に前記加工物（１２）中を前進させるステップと
を含み、
前記電極アセンブリ（２４）に前記加工物（１２）中を前進させるときに、前記加工物（１２）の残りの部分から完全に分離され、前記電極本体（２８）の前記中空内部（３０）内に含まれるコア（４８）が形成され、
前記電極アセンブリ（２４）を用意する前記ステップが、前記１つ以上の交換可能インサート（３４）が前記電極本体（２８）に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成されて、前記１つ以上のインサート（３４）が損耗したときに前記１つ以上のインサート（３４）を選択的に交換することを含み、
前記１つ以上のインサート（３４）を選択的に交換する前記ステップが、
前記加工物（１２）を加工する前の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の厚さと前記加工物（１２）の加工後の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の厚さとの間の損耗値を計算することによって前記１つ以上のインサート（３４）の厚さを監視すること、および
前記計算された損耗値に基づいて前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の残りの寿命を求めること
を含む、方法。
【請求項２】
電解質が前記電極アセンブリ（２４）と前記加工物（１２）との間の前記加工間隙（２６）に流れ込むように、電解質供給部（２２）から下に前記電解質を流して前記電極本体（２８）を通過させるステップと、
加工物材料の除去から生じる加工物屑を前記電極本体（２８）の加工端（３２）から遠くに移動させるために、前記電極本体（２８）の外面（３６）上の流路（４０）を通して前記電解質および前記加工物屑を導くステップであって、前記流路（４０）が、前記電極本体（２８）の前記外面（３６）上に形成された複数のフルート（３８）によって形作られているステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のフルート（３８）が、前記電極本体（２８）の前記外面（３６）上に螺旋パターンに配置されている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電解質が、前記電極本体（２８）に形成された間隙を通って前記電極本体（２８）を通過するように下に供給されており、前記間隙は前記電極本体（２８）に形成されたスロット又は通路を備える、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記コア（４８）の酸化を防止するために、前記電極本体（２８）の前記切断面に保護ガスを向けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記保護ガスを向ける前記ステップが、前記電極本体（２８）と前記電極本体（２８）の少なくとも一部の周りに配置され、かつそこから離間された遮蔽部材（４２）によって形作られたガス通路（４４）を通して前記保護ガスを下に導くことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の交換可能インサート（３４）のそれぞれが、タングステン−銅合金から構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電極アセンブリ（２４）を用意する前記ステップが、複数の交換可能インサート（３４）が前記電極本体（２８）の外周において等間隔に離間されるように、前記複数の交換可能インサート（３４）を前記電極本体（２８）に取り付けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
長孔吸引ドリリングのための荒加工方法であって、
電極アセンブリ（２４）であって、
中空内部（３０）を形作る管形状の電極本体（２８）であって、荒加工される加工物（１２）の近傍に配置可能な加工端（３２）を有する管形状の電極本体（２８）、および
切断面を設けるために前記加工端（３２）の位置で前記電極本体（２８）に固定された１つ以上の交換可能インサート（３４）
を備える電極アセンブリ（２４）を用意するステップと、
前記加工物（１２）および前記電極アセンブリ（２４）の一方をアノードとして、他方をカソードとして通電するステップと、
前記電極アセンブリ（２４）が前記加工物（１２）に前進するにつれて、加工物材料のコア（４８）が、前記管形状の電極本体（２８）の前記中空内部（３０）内に形成されるように、孔を形成するために前記電極アセンブリ（２４）を前記加工物（１２）に前進させるステップと、
前記電極アセンブリ（２４）が前記加工物（１２）に前進するときに前記管形状の電極本体（２８）の前記加工端（３２）と前記加工物（１２）との間の加工間隙（２６）を経由して切断流体を流通させるステップと
を含み、
前記加工物材料の前記コア（４８）が、前記電極アセンブリ（２４）が前記加工物（１２）の全体にわたって前進したときに前記加工物（１２）の残りの部分から分離され、
前記電極アセンブリ（２４）を用意する前記ステップが、前記１つ以上の交換可能インサート（３４）が前記電極本体（２８）に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成されて、前記１つ以上のインサート（３４）が損耗したときに前記１つ以上のインサート（３４）を選択的に交換することを含み、
前記１つ以上のインサート（３４）を選択的に交換する前記ステップが、
前記加工物（１２）を加工する前の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の厚さと前記加工物（１２）の加工後の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の厚さとの間の損耗値を計算することによって前記１つ以上のインサート（３４）の厚さを監視すること、および
前記計算された損耗値に基づいて前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の残りの寿命を求めること
を含む、方法。
【請求項１０】
前記加工間隙（２６）を経由して前記切断流体を流通させる前記ステップが、前記管形状の電極本体（２８）に形成された間隙を通って前記管形状の電極本体（２８）を通過するように前記切断流体を下に供給することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記加工端（３２）から遠くに加工物屑を除去するステップを含み、前記加工物屑を除去する前記ステップが、
前記加工間隙（２６）を経由して前記切断流体を流通させること、および
前記管形状の電極本体（２８）の外面（３６）上の流路（４０）であって、前記電極本体（２８）の前記外面（３６）上に形成された複数のフルート（３８）によって形作られた流路（４０）を通して、前記切断流体および前記加工物材料の除去から生じる加工物屑を導くこと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記加工物材料の前記コア（４８）の酸化を防止するために、前記管形状の電極本体（２８）の前記加工端（３２）に保護ガスを向けるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記保護ガスを向ける前記ステップが、前記管形状の電極本体（２８）と前記電極本体（２８）の少なくとも一部の周りに配置され、かつそこから離間された遮蔽部材（４２）との間に形成されたガス通路（４４）を通して前記保護ガスを下に導くことを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上の交換可能インサート（３４）が最小の許容可能な厚値未満に損耗したときに前記管形状の電極本体（２８）上の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）を選択的に交換するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上の交換可能インサート（３４）のそれぞれが、タングステン−銅合金から構成されている、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
電食加工システム（１０）を製造する方法であって、
加工物（１２）を所望の構造に加工するために構成された電極アセンブリ（２４）を用意するステップと、
互いに逆の電気的極性となるように前記電極アセンブリ（２４）および前記加工物（１２）に通電するために構成された電源（２０）を用意するステップと、
前記加工物（１２）に対して前記電極アセンブリ（２４）を移動させるために構成された加工装置（１４）を用意するステップと
を含み、
前記電極アセンブリ（２４）を用意する前記ステップが、
前記加工物（１２）の孔のドリリングから生じる、加工物材料のコア（４８）をその中に収容するサイズに形成された中空内部（３０）を形作る管形状の電極本体（２８）を用意すること、および
前記管形状の電極本体（２８）の加工端（３２）に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成された１つ以上の交換可能インサート（３４）を前記管形状の電極本体（２８）の前記加工端（３２）に取り付けること
を含み、
前記電極アセンブリ（２４）を用意する前記ステップが、前記１つ以上の交換可能インサート（３４）が前記電極本体（２８）に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成されて、前記１つ以上のインサート（３４）が損耗したときに前記１つ以上のインサート（３４）を選択的に交換することを含み、
前記１つ以上のインサート（３４）を選択的に交換する前記ステップが、
前記加工物（１２）を加工する前の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の厚さと前記加工物（１２）の加工後の前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の厚さとの間の損耗値を計算することによって前記１つ以上のインサート（３４）の厚さを監視すること、および
前記計算された損耗値に基づいて前記１つ以上の交換可能インサート（３４）の残りの寿命を求めること
を含む、方法。
【請求項１７】
前記電極アセンブリ（２４）を用意する前記ステップが、
前記電極本体（２８）の外面（３６）上に形成される複数のフルート（３８）であって、前記管形状の電極本体（２８）の前記加工端（３２）から遠くに切断流体および加工物屑を向かわせる流路（４０）を形成する複数のフルート（３８）を形成すること、および
ガス通路（４４）であって、これを通して保護ガスが、前記加工物材料の前記コア（４８）の酸化を防止するために前記電極本体（２８）の前記加工端（３２）に向けて下に供給され得るガス通路（４４）を形作るように遮蔽部材（４２）を前記管形状の電極本体（２８）から離間させて、前記管形状の電極本体（２８）の一部の周りに配置すること
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に電食機械に関し、より具体的には、電食機械のためのチューブ形状の電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
電食加工は、硬質金属または他の技術（旋盤もしくはドリルなどを用いるものなど）では加工することが不可能であったものを加工するために一般に使用される加工方法である。したがって、電食加工は、極めて硬い鋼および他の導電性の硬質金属（チタン、ハステロイ、コバール、インコネル、またはカーバイドなど）のトレパニング作業またはドリリング作業に使用され得る。特定の電食加工技術は、強力な電界の存在下で電極（切断工具）と加工物との間に高速に繰り返し発生する一連のアーク放電によって材料を積極的に（例えば、標準的な放電加工の１０倍の速度で）除去する荒加工方法を実現するために放電侵食およびスパーク侵食（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ａｎｄ  ｓｐａｒｋ  ｅｒｏｄｉｎｇ）を利用する。電食切断工具は、加工物に極めて近い所望の経路に沿って案内されるが、加工物に接触しない。連続するスパークは、加工物上に一連の微小な窪みを形成し、溶融および気化によって切断経路に沿って材料を除去する。加工物は、カソードを形成し、工具（あるいは電極と呼ばれる）は、アノードを形成する。粒子は、誘電性流体を連続的に流すことによって洗い流される。
【０００３】
電食機械用の電極は、一般に、導電性材料（グラファイト、黄銅、または銅など）から製造される。上で指摘したように、誘電性流体（炭化水素油など）の流れは、放電のための経路を確保するために、またアーク放電による屑を洗い流すために電極と加工物との間の間隙に圧送される。パルスＤＣ電源は、電極と加工物との間にアーク放電を発生させるエネルギーを供給するために接続される。放電は、誘電性流体を通って進み、誘電性流体をイオン化し、スパークは、電極の表面と加工物とが最も近い位置に発生する。スパークが発生する領域は、加工表面の小点が溶融され、加工物から除去されるほどの高温に加熱され、その後、誘電性流体の流れによって洗い流される。このとき、加工物のこの部分は、加工物表面の平均高さよりも低くなり、次に、加工物の次の最も高い領域が除去される。これらの放電は、電極と接続される加工物上の領域のすべてが徐々に電食されるように１秒につき数百回または数千回発生する。
【０００４】
上で言及した理由から、電食は、航空宇宙用途に用いられる構成要素の加工に有用である。例えば、電食は、接近可能性または孔の形状の複雑度によりレーザドリリングの使用が不可能な状況でガスタービン翼形部の超合金構成要素に冷却孔を加工するために使用され、この場合、このような孔は、トレパニング法またはドリリング法によって形成される。冷却孔は、例えばエンジン圧縮機から供給される冷却空気が、翼形部表面上に冷却空気の薄い膜を形成するためにノズルガイドベーンの中空コアから流れ、これにより、高温燃焼ガスの効果から翼形部を保護することを可能にするためにノズルガイドベーンの翼形部壁部に形成される。
【０００５】
しかしながら、電気加工処理の１つの欠点は、加工物の材料の再利用が困難かつ費用の掛かるものであることである。すなわち、高価な加工物材料（例えば、チタン）の材料の再利用は非常に望ましいが、既存の電食技術は、電食加工によって生じる小片および削りかすの再利用が、その小さなサイズおよびさらにはその酸化に起因して困難かつ費用の掛かるものであることから、加工物の再利用を困難にすることが認められる。とりわけ、大量の材料を積極的に除去する荒加工方法を実現するために利用される電食加工技術にとって、材料の再利用は、大量の材料が加工されることから、非常に望ましいものである。
【０００６】
したがって、電食荒加工処理における加工物の小片および削りかすを再利用するための手段を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８４７１１６７号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一態様によれば、電食加工のための方法は、電極アセンブリであって、中空内部を形作るチューブ形状の本体を有する電極本体および電極アセンブリの切断面を形成するために電極本体に固定された１つ以上のインサートを備える電極アセンブリを用意するステップと、加工される加工物の近傍に電極アセンブリを配置するステップと、電極アセンブリおよび加工物が互いに逆の電気的極性となるように電極アセンブリに通電するために電極アセンブリに電力を供給するステップとを含む。また、本方法は、１つ以上のインサートと加工物との間の加工間隙であって、加工物から材料を除去するためにパルス電流が流される加工間隙を維持しながら、電極アセンブリに加工物中を前進させるステップを含み、電極アセンブリに加工物中を前進させるときに、加工物の残りの部分から完全に分離され、電極本体の中空内部内に含まれるコアが形成される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、長孔吸引ドリリング（ｌｏｎｇ  ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ  ｈｏｌｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ）のための荒加工方法は、中空内部を形作り、かつ荒加工される加工物の近傍に配置可能な加工端を有する管形状の電極本体および切断面を設けるために加工端の位置で電極本体に固定された１つ以上の交換可能インサートを備える電極アセンブリを用意するステップを含む。また、本方法は、加工物および電極アセンブリの一方をアノードとして、他方をカソードとして通電するステップと、電極アセンブリが加工物に前進するにつれて、加工物材料のコアが、管形状の電極本体の中空内部内に形成されるように、孔を形成するために電極アセンブリを加工物に前進させるステップとを含む。本方法は、電極アセンブリが加工物に前進するときに管形状の電極本体の加工端と加工物との間の加工間隙を経由して切断流体を流通させるステップをさらに含む。加工物材料のコアは、電極アセンブリが加工物の全体にわたって前進したときに加工物の残りの部分から分離される。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、電食加工システムを製造する方法は、加工物を所望の構造に加工するために構成された電極アセンブリを用意するステップと、互いに逆の電気的極性となるように電極アセンブリおよび加工物に通電するために構成された電源を用意するステップと、加工物に対して電極アセンブリを移動させるために構成された加工装置を用意するステップとを含む。電極アセンブリを用意するステップは、加工物の孔のドリリングから生じる、加工物材料のコアをその中に収容するサイズに形成された中空内部を形作る管形状の電極本体を用意すること、および、管形状の電極本体の加工端に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成された１つ以上の交換可能インサートを管形状の電極本体の加工端に取り付けることをさらに含む。
【００１１】
様々な他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面から明らかにされる。
【００１２】
図面は、本発明を実施するために現在考えられる実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電食加工システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、図１の電食加工システムの電極アセンブリの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る、図１の電食加工システムの電極アセンブリの斜視図である。
【図４】電極アセンブリが加工物に前進されるときの、線４−４に沿った、電極アセンブリの断面図である。
【図５】電極アセンブリが加工物に前進されるときの、線４−４に沿った、電極アセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、電食加工処理から生じる、加工物の塊の回収を実現する、電食機械用の電極アセンブリを提供する。電極アセンブリは、管形状の電極本体であって、その中に加工物材料の塊を受け入れることが可能な管形状の電極本体および加工物からの材料の除去に利用される交換可能インサートを含む。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る電食加工システム１０（放電加工を実行するためのシステムなど）の概略図を示している。本発明の実施形態において、電食加工システム１０は、所望の構造を形成するために加工物１２から材料を層ごとに除去するために使用される。図１に示されているように、電食加工システム１０は、加工装置１４およびＣＮＣコントローラ１６を含む数値制御（ＮＣ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）装置またはコンピュータ数値制御（ＣＮＣ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）装置（図示せず）と、電食コントローラ１８と、電源２０と、電解質供給部２２と、電極アセンブリ２４とを備える。
【００１６】
本発明の実施形態において、ＮＣ装置またはＣＮＣ装置は、従来の自動加工を実行するために使用されてもよい。特定の例において、加工装置１４は、当業者に知られている工作機械またはサーボモータ（図示せず）およびスピンドルモータ（図示せず）を含む旋盤を備えてもよい。電極アセンブリ２４は、電食加工を実行するために加工装置１４に取り付けられている。したがって、サーボモータは、所望の速度および経路で互いに反対方向に移動するように電極アセンブリ２４および加工物１２を駆動してもよく、また、スピンドルモータは、所望の速度で回転するように電極アセンブリ２４を駆動する。
【００１７】
ＣＮＣコントローラ１６は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）および／またはコンピュータ支援製造（ＣＡＭ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）における加工物１２の記述に基づいて予めプログラムされた命令を備え、また、特定の動作パラメータ（特定の送り速度、軸位置、または主軸速度など）に従って移動および／または回転するように電極アセンブリ２４を駆動するために加工装置１４を制御する目的で加工装置１４に接続されている。非限定的な一例において、ＣＮＣコントローラ１６は、一般的なＣＮＣコントローラであってもよく、また、当業者に知られているように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えてもよい。また、一実施形態によれば、ＣＮＣコントローラ１６は、以下でより詳細に説明されるように、加工の前後の電極アセンブリ２４の状態を求めるように機能する損耗較正プログラムモジュール２５をその中に含んでもよい。
【００１８】
図示の実施形態において、電源２０は、直流（ＤＣ）パルス発生器を備える。電極アセンブリ２４および加工物１２は、それぞれ電源２０の陰極および陽極に接続されている。したがって、本発明の実施形態において、電極アセンブリ２４は、カソードとして機能することができ、加工物１２は、アノードとしての役割を果たすことができる。他の実施形態において、電極アセンブリ２４および加工物１２の極性は逆にされてもよい。
【００１９】
電食コントローラ１８は、電源２０の状態を監視するために電源２０に接続されている。一実施形態において、電食コントローラ１８は、１つ以上のセンサ（図示せず）（電極アセンブリ２４と加工物１２との間の間隙２６における電圧および／または電流の状態を監視するための、電圧および／または電流の測定回路など）を備えてもよい。他の実施形態において、センサは、電源２０に配置されてもよいし、別個に配置されてもよい。非限定的な例において、電食コントローラ１８は、当業者に知られているように、センサとしての役割を果たすマイクロプロセッサもしくは別の計算装置、タイミング装置、電圧比較装置、および／またはデータ記憶装置などを備えてもよい。さらに、電食コントローラ１８はまた、電源２０、および電極アセンブリ２４を保持する加工装置１４の動作を制御するためにＣＮＣコントローラ１６と通信する。
【００２０】
一例において、電解質供給部２２は、電極アセンブリ２４と加工物１２との間に電解質を流すためにＣＮＣコントローラ１６と通信し、ＣＮＣコントローラ１６から予めプログラムされた命令を受信してもよい。あるいは、電解質供給部２２は、別個に配置されてもよい。したがって、電食加工において、電源２０が、所望の構造を形成する目的で加工物１２から材料を層ごとに除去するために電極アセンブリ２４と加工物１２との間にパルス電流を流す一方で、電解質は、除去された材料を間隙２６から運び出してもよい。
【００２１】
次に図２〜図５を参照すると、電極アセンブリ２４が、例示的な実施形態に従ってより詳細に示されている。電極アセンブリ２４は、内部中空部３０を形作るチューブ形状または管形状の電極本体２８を含む。電極本体２８は、加工物１２の近傍に配置される環状の加工面または加工端３２および荒加工作業を実行するために加工端３２の位置で電極本体２８に固定された１つ以上の交換可能インサート３４を有する。一実施形態では、図２に示されているように、単一の交換可能インサート３４が、電極本体２８の加工端３２に設けられる。しかしながら、別の実施形態では、図３に示されているように、管形状の電極本体２８の外周において互いに等間隔に９０度離間された４つの交換可能インサート３４が設けられる。
【００２２】
交換可能インサート３４は、加工物１２から材料を除去するのに適した特性（例えば、導電率、耐損耗性など）を有する材料から構成される。例示的な実施形態において、交換可能インサート３４は、タングステン銅合金（ＷＣｕ）から形成されるが、他の適切な材料も、インサートを形成するために使用され得る。電極アセンブリ２４の交換可能インサート３４は、作業中に損耗するため、交換可能インサート３４は、電極本体２８の加工端３２に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成されることが認められる。電極本体２８への交換可能インサート３４の取り付けは、例えば本体へのインサートのボルト止めによって、または電極本体２８への／からの交換可能インサート３４の選択的な取り付けおよび取り外しを行い得る任意の他の適切な手段によって達成されてもよい。
【００２３】
図２および図３から分かるように、中空内部３０の寸法は、管形状の電極本体２８の壁の厚さよりも大幅に大きく、これにより、中空内部３０は、加工物１２のトレパニングまたはドリリングから生じる、加工物材料の塊またはコアを受け入れるように構成されている。電極本体２８の中空内部３０に入る加工物材料のコアに加えて、加工物材料の付随的な削りかすまたは屑が、電解質によって電極本体２８から外側に、そして上方に送り出される。図２に示されているように、電極本体２８の外面３６は、その上に形成された複数のフルート３８であって、電極本体２８の加工端３２からのこの加工物屑の除去を実現する複数のフルート３８を含む。フルート３８は、流路４０であって、これを通して電解質および加工物屑が電極本体２８の加工端３２から遠くに移動される流路４０を形作るように電極本体２８の外面３６上に螺旋パターンに配置されている。
【００２４】
図４および図５に最も良く示されているように、電極アセンブリ２４はまた、電極本体２８の中空内部３０内に受け入れられた加工物材料の塊／コアの酸化を防止するために保護ガスの流れを加工物１２に向けるために使用される遮蔽部材４２を含む。遮蔽部材４２は、電極本体２８の一部の周りに配置され（すなわち、遮蔽部材４２は、加工端３２の下までは延在しない）、ガス通路４４であって、これを通して保護ガスが供給され得るガス通路４４を形作るように電極本体２８から離間されている。一実施形態において、アルゴンガスが、塊／コアが再利用され得るように加工物材料の塊／コアの酸化が防止される保護環境を実現するために遮蔽部材４２および電極本体２８によって形成されたガス通路４４を通して下に送られる。
【００２５】
次に図４および図５を参照すると、電極アセンブリ２４が移動され得る、指定されたトレパニングまたはドリリングの工具経路が示されている。工具経路に沿ってトレパニング作業またはドリリング作業を実行する際、電極アセンブリ２４は、回転され、ＣＮＣコントローラ１６（図１）によって制御された経路に沿って加工物１２に前進される。電極アセンブリ２４の環状の加工端３２およびインサート３４と加工物１２の対応する後退面との間の加工間隙２６は維持される。加工物１２の対応する表面は、電気アークの有無にかかわらず連続的に電食される。このようにして、環状の溝または孔およびコア４８が徐々に形成される。コア４８と電極本体２８の内面５２との間に、内側間隙５０が形作られ、電極本体の外面３６と環状の溝または孔の側壁との間に、外側間隙５４が形作られる。一実施形態において、内側間隙５０は、電極本体２８に形成されるスロットまたは通路の形態をとる。
【００２６】
荒加工作業中、電解質供給部２２は、低温のきれいな切断流体を電極アセンブリ２４に連続的に高圧で圧送し、コア４８と電極アセンブリ２４との間の内側間隙５０を通過させる。切断流体は、電極アセンブリ２４の前進する加工面３２と加工物１２の対応する後退面との間の加工間隙２６を通って流れ、次に、電極アセンブリ２４と加工物１２との間の外側間隙５４および電極本体２８の外面３６の流路４０を通って流出し、これにより、荒加工作業中に発生した削りかすおよび熱を取り除く。
【００２７】
図５に示されているように、トレパニング作業またはドリリング作業の完了後、加工物１２の残りの部分から完全に分離されたコア４８が残される。コア４８は、電極本体２８の中空内部３０内に含まれ、電食作業の完了時に、コア４８が再利用され得るように（遮蔽部材４２および電極本体２８によって形成されたガス通路４４を通して流されるアルゴンガスによってコア４８を保護しながら）中空内部３０から除去されてもよい。加工物材料のこのような再利用は、加工される加工物材料が高価な材料（例えば、チタンなど）の場合にとりわけ有益である。
【００２８】
電極アセンブリ２４の交換可能インサート３４は、作業中に損耗するため、交換可能インサート３４の状態を、交換可能インサート３４の交換が必要な時点を判定するために監視しなければならないことが認められる。上に示したように、損耗較正プログラムモジュール２５（図１）が、電極アセンブリ２４の状態（詳細には、交換可能インサート３４の状態）を監視するために利用されてもよい。損耗較正プログラムモジュール２５は、交換可能インサート３４のサイズ（例えば、厚さ）を監視してもよい（例えば、加工物を加工する前の交換可能インサート３４の厚さと加工物の加工後の交換可能インサート３４の厚さとの間の損耗値を計算し、交換可能インサート３４の残りの寿命を求めることによって）。次に、損耗較正プログラムモジュール２５によって新しいインサートが必要であると判定された場合、交換可能インサート３４は、取り外され、交換されてもよい（例えば、古いインサート３４が、ボルトを外すことにより電極本体２８から取り外され、新しいインサート３４が、電極本体２８にボルト止めされる）。
【００２９】
したがって、有益にも、本発明の実施形態は、電食作業による加工物材料の塊の再利用を可能にする電極アセンブリを提供する。電極アセンブリは、管形状の電極本体であって、その中に加工物材料のコアまたは塊を受け入れることが可能な管形状の電極本体を含み、コアは、コアが再利用され得るように電食作業の完了時にそこから除去される。電極アセンブリは、電極アセンブリの切断面または加工面に沿って加工物材料のコア／塊を保護し、その酸化を防止するためにアルゴンガスの流れを加工物に供給するように構成される。電極アセンブリの加工面に交換可能インサートが用意されていることにより、電極本体は、完全な状態に保たれるようになっている（交換可能インサートは、必要に応じて容易に電極本体に／から取り付けられ、取り外される）。したがって、加工物材料を再利用するコストを低減する、長寿命の電極アセンブリ（交換可能インサートのみ、定期的に交換する必要がある）が提供される。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、電食加工のための方法は、電極アセンブリであって、中空内部を形作るチューブ形状の本体を有する電極本体および電極アセンブリの切断面を形成するために電極本体に固定された１つ以上のインサートを備える電極アセンブリを用意するステップと、加工される加工物の近傍に電極アセンブリを配置するステップと、電極アセンブリおよび加工物が互いに逆の電気的極性となるように電極アセンブリに通電するために電極アセンブリに電力を供給するステップとを含む。また、本方法は、１つ以上のインサートと加工物との間の加工間隙であって、加工物から材料を除去するためにパルス電流が流される加工間隙を維持しながら、電極アセンブリに加工物中を前進させるステップを含み、電極アセンブリに加工物中を前進させるときに、加工物の残りの部分から完全に分離され、電極本体の中空内部内に含まれるコアが形成される。
【００３１】
本発明の別の実施形態によれば、長孔吸引ドリリングのための荒加工方法は、中空内部を形作り、かつ荒加工される加工物の近傍に配置可能な加工端を有する管形状の電極本体および切断面を設けるために加工端の位置で電極本体に固定された１つ以上の交換可能インサートを備える電極アセンブリを用意するステップを含む。また、本方法は、加工物および電極アセンブリの一方をアノードとして、他方をカソードとして通電するステップと、電極アセンブリが加工物に前進するにつれて、加工物材料のコアが、管形状の電極本体の中空内部内に形成されるように、孔を形成するために電極アセンブリを加工物に前進させるステップとを含む。本方法は、電極アセンブリが加工物に前進するときに管形状の電極本体の加工端と加工物との間の加工間隙を経由して切断流体を流通させるステップをさらに含む。加工物材料のコアは、電極アセンブリが加工物の全体にわたって前進したときに加工物の残りの部分から分離される。
【００３２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、電食加工システムを製造する方法は、加工物を所望の構造に加工するために構成された電極アセンブリを用意するステップと、互いに逆の電気的極性となるように電極アセンブリおよび加工物に通電するために構成された電源を用意するステップと、加工物に対して電極アセンブリを移動させるために構成された加工装置を用意するステップとを含む。電極アセンブリを用意するステップは、加工物の孔のドリリングから生じる、加工物材料のコアをその中に収容するサイズに形成された中空内部を形作る管形状の電極本体を用意すること、および、管形状の電極本体の加工端に／から選択的に取り付け可能かつ取り外し可能なように構成された１つ以上の交換可能インサートを管形状の電極本体の加工端に取り付けることをさらに含む。
【００３３】
この記載された説明では、最良の態様を含めて本発明を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にするために、例が使用されている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【００３４】
本発明について、限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明は、このような開示された実施形態に限定されるわけではないことが容易に理解されるべきである。それどころか、本発明は、これまでに説明されていないが、本発明の精神および範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換、または同等の配置を取り入れるために修正されてもよい。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様が、説明されている実施形態の一部しか含まなくてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されるものとして理解されるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００３５】
１０  電食加工システム
１２  加工物
１４  加工装置
１６  ＣＮＣコントローラ
１８  電食コントローラ
２０  電源
２２  電解質供給部
２４  電極アセンブリ
２５  損耗較正プログラムモジュール
２６  加工間隙
２８  電極本体
３０  中空内部、内部中空部
３２  加工端、加工面
３４  交換可能インサート
３６  電極本体の外面
３８  フルート
４０  流路
４２  遮蔽部材
４４  ガス通路
４８  コア
５０  内側間隙
５２  電極本体の内面
５４  外側間隙
【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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