(57)【要約】  電気機械加工処理に適用される電極が、提供されている。電極は、本体部品と、電極と機械加工される被加工物との間の容積に洗浄液体を導入するための少なくとも１つの内部洗浄通路と、を備えている。電極は、廃棄材料の排出を高めるための特殊な洗浄を可能とし、高い電気伝導率および熱抵抗性の領域のような特殊な材料特性を組み込む、添加製造処理によって作られている。製造処理は、別な方法で従来の処理を用いて作ることができなかった材料および形状を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械加工処理に適用される電極（１００、２００、３００）であって、
添加材料製造処理から作られる本体であって、使用される材料に基づいて前記本体の電気伝導率および耐アーク性が調整されることを可能にし、かつ少なくとも１つの内部洗浄導管（２１４）が前記電極（１００、２００、３００）内に組み込まれることを可能にする、本体と、
機械加工によって生成される廃棄材料の排出を高めるために、前記電極（１００、２００、３００）と機械加工される被加工物（１５０）との間の容積に洗浄液体を導入するように用いられる少なくとも１つの内部洗浄導管（２１４）と、を備えている電極（１００、２００、３００）。
【請求項２】
前記内部洗浄導管（２１４）は、少なくとも１つの湾曲導管（３２６）を備えている、請求項１に記載の電極（３００）。
【請求項３】
前記湾曲導管（３２６）は、前記電極（３００）の回転中に洗浄液体の送出を容易にするように、湾曲している、請求項２に記載の電極（３００）。
【請求項４】
前記添加材料製造処理は、レーザー成形処理である、請求項１に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項５】
前記本体は、異なる材料から作られているが、前記添加材料製造処理を介して一緒に一体的に形成されている少なくとも２つの部品（１０４、１０６）を備えている、請求項１に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項６】
前記本体は、本体部品（１０４）と、前記本体部品（１０４）と一体化されている機械加工部品（１０６）とを備えており、前記機械加工部品（１０６）は、前記被加工物（１５０）から材料を除去するために、機械加工される前記被加工物（１５０）に作用するように設計されており、
前記本体部品（１０４）は、第１導電性材料から作られており、前記機械加工部品（１０６）は、前記第１導電性材料の融点よりも高い融点を有する第２導電性材料から作られている、請求項５に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項７】
前記第１導電性材料は、銅、ニッケル、アルミニウム、および鉄のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項６に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項８】
前記第２導電性材料は、約１８００℃よりも高い融点を有している、請求項６に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項９】
前記第２導電性材料は、タングステン、モリブデン、およびクロムの少なくとも１つを含んでいる、請求項８に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項１０】
前記機械加工部品（１０６）は、機械加工される前記被加工物（１５０）に作用するための外周面（２１０、３１０）を提供している、請求項６に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項１１】
前記本体部品（１０４）は、回転シャフト（２０４、３０４）と、前記回転シャフト（２０４、３０４）と一緒に回転することが可能なハブ（２０６、３０６）と、を備えており、
前記機械加工部品（１０６）は、前記ハブ（２０６、３０６）上に一体的に形成されている、請求項６に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項１２】
前記内部洗浄導管（２１４）は、前記回転シャフト（２０４、３０４）上の入口（２１６、３１６）を、前記機械加工部品（１０６）に隣接する複数の出口（３２０）にそれぞれ接続している、請求項１１に記載の電極（１００、２００、３００）。
【請求項１３】
電極（１００、２００、３００）を製造するための方法であって、
電極（１００、２００、３００）のデジタル表現に、内部液体洗浄用の少なくとも１つの内蔵内部洗浄通路（３１４）を提供することと、
前記デジタル表現に基づく一連のまたは一束の層を作成することと、
前記デジタル表現に基づく前記層のそれぞれに製造パラメータを適用することと、
前記電極（１００、２００、３００）が完成するまで、前の前記層の上に前記各層用の材料を連続的に添加しかつ固結させることによって、物理的な前記電極（１００、２００、３００）を製造することと、を含んでいる方法。
【請求項１４】
前記製造パラメータは、前記電極（１００、２００、３００）の前記少なくとも１つの内蔵内部洗浄導管を製造するためのパラメータを含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記材料は、ガス下で送出されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記材料は、約５０ミクロンから約２５０ミクロンの範囲の粒径を有する粉末の形態で送出されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記材料を添加しかつ固結させる工程は、材料送出装置および熱源を備えている添加製造システムによって達成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記材料送出装置は粉末送出ノズルを備えており、前記熱源はレーザーを備えている、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
添加製造処理の使用は、
前記電極（１００、２００、３００）の前記デジタル表現に係る１つ以上の層または層の領域において、第１導電性材料を固結させることと、
前記電極（１００、２００、３００）の前記デジタル表現に係る代わりの層または層の領域において、前記第１導電性材料の融点よりも高い融点を有する第２導電性材料を固結させることと、を含んでいる請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法によって製造される電極（１００、２００、３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電極および電極を製造するための方法に関し、より具体的には、電気機械加工処理およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械加工は、材料の除去を行うために被加工物に電気エネルギーを印加するための処理であり、材料除去処理に基づいておおよそ２つのカテゴリーに分けることができる。第１のカテゴリーは、放電機械加工（ＥＤＭ）であり、放電機械加工では、熱エネルギーは、工具電極と被加工物との間を流れて、材料が被加工物から除去されるようにする。第２のカテゴリーは、電解機械加工（ＥＣＭ）であり、電解機械加工では、酸化反応が、印加された電場との化学ポテンシャル差により被加工物で発生し、材料が、被加工物から除去される。
【０００３】
ＥＤＭは、所望の形状が放電（火花または熱事象）を用いて得られる製造処理である。工具と被加工物は、２つの電極として機能し、誘電液体によって隔てられ、電圧にさらされている。工具は、工具電極、または単に「電極」と呼ばれてもよく、一方、被加工物は、被加工物電極と呼ばれてもよい。材料は、連続した急速に繰り返す放電により、被加工物から除去される。
【０００４】
電極と被加工物との間の距離が小さくなると、電極と被加工物との間の容積（電極間容積）内における電場の強度は、（少なくともいくつかの点で）誘電体の強度よりも大きくなり、このことが絶縁破壊を起こし（ｂｒｅａｋｓ  ｄｏｗｎ）、電極と被加工物との間に電流が流れることを可能にし、アークまたは火花放電を生成する。アークまたは火花の結果として、電極および被加工物の両方から少量の材料を融解させる膨大な量の熱エネルギーが生成され、融解物は、誘電液体内で対流され、誘電液体内で冷やされて固体の粒子または破片を形成する。放電事象の後に、電流の流れは停止し、新たな液体誘電体は、電極間容積内で対流され、固体の粒子または破片が取り除かれかつ誘電体の絶縁特性が回復されることを可能にする。電極間容積内に新たな液体誘電体を添加することは、一般に、洗浄（ｆｌｕｓｈｉｎｇ）と呼ばれる。さらに、電流の流れの後に、電極と被加工物との間の電位差は、絶縁破壊の前にあった電位差に回復され、その結果、後続の液体誘電体の絶縁破壊が起こりうる。
【０００５】
ＥＣＭは、電気化学的な還元／酸化処理によって金属を除去する方法である。これは、ポテンシャル勾配が電極と被加工物との間に印加されているという点で、ＥＤＭと概念が似ている。イオンは、電解質材料を通過し、負に帯電した電極（陰極）、導電性流体（電解質）、および導電性被加工物（陽極）を用いる除去処理を容易にする。ＥＤＭとは対照的に、ＥＣＭでは、火花は作成されず、電極の消耗は通常はない。ＥＣＭ処理では、電極は、被加工物に向かって、しかし被加工物に接触することなく、前進される。電極と被加工物との間の間隔は、８〜８００マイクロメートル内で変化してもよい。加圧された電解質は、切断される領域に設定温度で注入される。イオンが間隔を横断するのにつれて、材料が被加工物から溶解される。電極は、被加工物に所望の形状を形成するように、所望の経路に沿って案内される。
【０００６】
また、材料除去を起こさせる熱事象、すなわち、高速電気浸食（ＨＳＥＥ）を利用する別の技術があり、この技術は、難加工で高性能合金の被加工物を機械加工するために最近開発された。ＨＳＥＥ処理は、導電性の被加工物に適用される。ＨＳＥＥ処理では、材料除去は、主に熱作用の影響により起こるが、いくつかの電気化学反応が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２２５５９１２号明細書
【発明の概要】
【０００８】
電気機械加工処理、特にＥＤＭおよびＨＳＥＥ処理のために適用される電極について、電気伝導率および耐熱アーク性（ｔｈｅｒｍａｌ  ａｒｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は、重要なパラメータである。いくつかの状況では、高い電気伝導率および高い耐熱アーク性の両方を有する電極が必要とされ得る。その上、電極は、特別に適合した形状を有してもよく、場合によっては、独特な電解質洗浄導管（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  ｆｌｕｓｈｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌｓ）を必要とする。特殊な工具形状は、一般に、切断される領域で、有向かつ独特に調整された洗浄を可能にする。このように工具を使って洗浄することは、切り屑の排出を改善し、したがって部品での熱的損傷を低減する。切断による熱的損傷が少ない部品は、長寿命、簡略化された製造順序、および低生産コストを有するであろう。そのため、複雑な内蔵物（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｂｕｉｌｄ−ｉｎｓ）である特殊な洗浄多岐管（ｆｌｕｓｈｉｎｇ  ｍａｎｉｆｏｌｄｓ）を有し、かつ耐アーク性および電気伝導度などの調整された材料特性を有する工具を作成することが、非常に望ましい。しかし、鋳造、フライス加工、および旋削のような既存の、従来の電極制作方法を用いて、要件を満たすことができる既存の電極は存在しない。多くの場合、高い電気伝導率および高い耐熱アーク性の両方を有し、切断する領域で独特な洗浄を可能にする特殊な形状をさらに有する電極を経済的に生産することは、不可能である。
【０００９】
そのため、独特な洗浄形状、材料特性を有する新しくかつ改善された電気機械加工電極と、その電極を製造するための方法との両方が、必要とされている。
【００１０】
１つの態様において、本発明の実施形態は、電気機械加工処理に適用される電極を提供する。電極は、添加材料製造処理から作られる本体を備えており、添加材料製造処理は、本体の電気伝導率および耐アーク性が、使用される材料に基づいて調整されることを可能とし、さらに少なくとも１つの内部洗浄導管が電極内に組み込まれることを可能としている。電極は、さらに、機械加工による廃棄材料の排出を高めるために、電極と機械加工される被加工物との間の容積に洗浄液体を導入するために使用される少なくとも１つの内部洗浄導管を備えている。
【００１１】
別の態様において、本発明の実施形態は、添加材料製造処理を用いて電極を製造するための方法を提供する。この方法は、電極のＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルのようなデジタル表現に、内部液体洗浄用の少なくとも１つの内蔵内部洗浄通路（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｆｌｕｓｈｉｎｇ  ｐａｓｓａｇｅ）を、提供することと、デジタル表現に基づく一連のまたは一束の層を作成することと、デジタル表現に基づくこれらの層のそれぞれに製造パラメータを適用することと、電極全体が完成するまで、前の層の上に各層用の材料を連続的に添加しかつ固結させることによって物理的な電極を製造することと、を含んでいる。
【００１２】
本開示の上述のまたは他の態様、特徴、および利点は、次の添付図面と併せて、以下の詳細な説明に照らして、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る、被加工物に適用されている例示的な電極を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る例示的な電極の斜視図である。
【図３】電極のハブ（ｈｕｂ）の内部導管を示す、図２の電極の部分破断斜視図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る例示的な電極の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の実施の形態が、添付図面を参照して、以下で説明されるだろう。以下の説明において、周知の機能または構成は、不必要に詳細に本開示を曖昧にすることを避けるために、詳細には説明されない。
【００１５】
本明細書および特許請求の範囲の全体を通してここで使用される近似の言い回しは、それが関連する基本的機能に変化を生じさせることなく許容範囲で変化することができるどのような定量的表現を修飾するために適用されてもよい。したがって、「約」または「実質的に」のような用語によって修飾される値は、明記された厳密な値に限定されるべきではない。いくつかの例では、近似の言い回しは、値を測定するための計器の精度に対応することができる。
【００１６】
ここに挙げられているどのような数値も、任意の低位値と任意の上位値との間に少なくとも２単位の分離があることを条件として、１単位刻みで低位値から上位値までのすべての値を含んでいる。一例として、例えば、１から９０、好ましくは２０から８０、より好ましくは３０から７０のような、例えば、温度、圧力、時間等のような構成要素の量または処理変数の値およびその同種のものが記載されている場合、１５から８５、２２から６８、４３から５１、３０から３２などの値が本明細書において明示的に列挙されていることを、意図している。１未満である値については、１単位は、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１、または０．１であると考えられる。これらは、具体的に意図されるものの単なる例であり、列挙されている最低値と最高値との間の数値のすべての可能な組み合わせは、本願に同様な方法で明白に記載されているものとして考えられるべきである。
【００１７】
本発明の実施形態は、被加工物を機械加工するための様々な特殊な電極、例えば、高い電気伝導率および高い耐熱アーク性の両方、場合によっては内蔵洗浄導管、さらに場合によっては特殊な適合した形状を有する電極を提供するために、独特な製造方法によって達成される材料の組み合わせを用いて、利益を得ている。
【００１８】
１つの態様では、本発明の実施形態は、特定の電極を提供する。電極は、添加材料製造処理から作られる本体を備えており、添加材料製造処理は、使用される材料に基づいて、本体の電気伝導率および耐アーク性が調整されることを可能にし、さらに少なくとも１つの内部洗浄導管が本体に組み込まれることを可能にする。さらに、電極は、機械加工により生産される廃棄材料の排出を高めるために、電極と被加工物との間で機械加工される容積に洗浄液体を導入するのに用いられる１つ以上の内部洗浄導管を備えている。
【００１９】
特定の実施形態では、電極の本体全体は、単一の材料から作られてもよい。代わりに、特定の実施形態では、電極の本体の異なる部品が、異なる材料から作られてもよい。
【００２０】
１つの実施形態では、電極の本体は、異なる材料から作られるが、添加材料製造処理を介して一緒に一体的に形成される少なくとも２つの部品を備えている。例えば、図１に示されるような電極１００において、本体は、本体部品１０４と、機械加工される被加工物１５０と電気的に相互作用するように設計されている機械加工部品１０６と、を備えている。機械加工部品１０６は、被加工物１５０上に作用するように設計されており、その結果、電気エネルギーによって被加工物から切り屑１５５を切断することができる。図示の構成では、機械加工部品１０６は、本体部品１０４の外面を越えて突出し、互いから離れて置かれている複数の機械加工要素１０８を備えている。本体部品１０４および機械加工部品１０６は、異なる材料から作られているが、添加材料製造処理を介して一体的に接合される。特定の実施形態では、機械加工部品１０６は、導電性または非導電性のどちらかであってもよく、好ましい耐熱アーク性および／または硬度を有している。１つの実施形態では、本体部品１０４は、第１導電性材料から作られており、機械加工部品１０６は、第１導電性材料の融点よりも高い融点を有する第２導電性材料から作られている。第１および第２導電性材料は、良好な電気伝導率を有する電極を提供し、第２導電性材料は、同様に良好な耐熱アーク性を有する機械加工部品を提供する。１つの実施形態では、第１導電性材料は、銅、ニッケル、アルミニウム、および鉄のうちの少なくとも１つを含んでいる。第２導電性材料は、約１８００℃よりも高い融点を有する耐火性材料であってもよい。１つの実施形態では、耐火性材料は、タングステン、モリブデン、およびクロムの少なくとも１つを含んでいる。
【００２１】
添加材料製造処理を介して電極内に製造されている内部洗浄通路は、高圧に耐え、それによって、電極と機械加工される被加工物との間の容積に高圧の洗浄を提供する。内部洗浄通路は、形状において複雑であってもよい。１つの実施形態では、洗浄内部通路は、電極内に構築されている湾曲した導管を備えている。
【００２２】
特定の実施形態では、添加材料製造処理は、伝統的な機械加工などの製造方法とは対照的に、３次元ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルデータなどのデジタルデータから１つ以上の物体を、通常、何層にも重ねるように、材料を接合する処理として定義することができる。添加材料製造処理は、わずか３つの入力、（多くの場合、金属処理用の粉末またはワイヤの形態における）１または複数の原料構成材料、その構成材料（多くの場合、金属処理用のレーザービーム、電子ビーム、またはアーク源）の固結用のエネルギー、または構成要素のデジタル表現（ＣＡＤモデル）に基づいて、直接的に完成した構成要素を製造できる。添加材料製造処理の例は、選択的レーザー溶融、直接金属レーザー焼結、および電子ビーム溶融のような粉末床方法（ｐｏｗｄｅｒ−ｂｅｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ）、または３次元インクジェット印刷、並びに、３次元のクラッディング（ｃｌａｄｄｉｎｇ）またはレーザー形成のような粉末またはワイヤ供給方法（ｐｏｗｄｅｒ−  ｏｒ  ｗｉｒｅ−ｆｅｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ）を含むが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
金属粉末床添加機械加工方法は、材料堆積用の高精度の粉末床形成を、微細な均一な大きさの粉末の直接的な材料の固結用の高解像度のレーザー溶接または電子ビームマイクロ溶接と組み合わせている。例えば、選択的レーザー溶融処理では、金属粉末の均一な厚さの層は、まず適切な金属基板上に塗布され、その後、レーザービームが、部品内の第１層を構築基板に溶接しかつ取り付けるように、特定のパターンで粉末床を横切って走査される。その後、粉末塗布工程およびレーザーマイクロ溶接工程が、最終層が固結されかつ部品が完成するまで、何層にも繰り返される。複雑な内部通路、空洞または格子のマクロ構造が、構築が完成した後に固結されていない遊離した粉末材料を除去用のそれらの領域に残すことによって、急速に作成される。対照的に、粉末またはワイヤ供給の３次元クラッディング処理は、溶融プールを生成するように基板にレーザービーム、電子ビーム、またはアーク光源を向け、その間に溶融プールに粉末またはワイヤ材料を添加することによって、達成される。所望の形状を作成するために、ビームが基板を横切って溶融プールを運ぶように走査され、その間に移動する溶融プールに材料が連続的に添加される。例えば、粉末レーザー形成処理において、レーザービームは、基板および金属粉末を横切って走査される溶融プールを生成するように基板を加熱し、金属粉末は、固結材料を製造するように、粉末送出ノズルから噴霧され、移動する溶融プールに注入される。一旦初期層が完全に形成されると、これらの工程は、最終層が固結されかつ部品が完成するまで、何層にも繰り返される。
【００２４】
図２および図３は、添加材料製造処理によって製造される電極２００を示している。電極２００は、車輪形状に構成されており、長尺回転シャフト２０４と、回転シャフト２０４と一緒に回転できるハブ２０６とを備えている。複数のブロック２０８は、機械加工要素として機能するようにハブ２０６の外周面２１０から突出しており、電気エネルギーを介して被加工物から材料を除去するように機械加工される被加工物に対向しかつ作用するように、不連続外周面２１２を形成している。したがって、図示の構成では、突出するブロックにより、ハブ２０６は、機械加工要素２０８によって複数の離間放電部分（ｓｐａｃｅｄ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｓｅｃｔｉｏｎｓ）２０９に分割されている（図３参照）。放電部分２０９および機械加工要素２０８は、電気機械加工を行うために、交互に配置されてもよい。
【００２５】
添加材料製造処理は、一緒に一体的に形成される回転シャフト２０４、ハブ２０６およびブロック２０８を、同一または別の材料から作ることができる。特定の実施形態では、全体の電極２００は、同じ材料から作られる。代わりに、特定の実施形態において、回転シャフト２０４、ハブ２０６およびブロック２０８の少なくとも２つは、異なる材料から作られている。例えば、ブロック２０８は、１つの材料から作られてもよく、一方、電極２００の残り、すなわち、回転シャフト２０４およびハブ２０６を備える電極２００の主要部分は、異なる材料から作られている。１つの実施形態では、ブロック２０８は、電極２００の残り（例えば、銅またはその合金）を作る材料よりも高い融点を有する導電性材料（例えば、タングステン、モリブデンまたはこれらの合金）から作られている。
【００２６】
図３は、ハブ２０６の内部構造を示す断面図である。図３に示されているように、電極２００は、電極と機械加工される被加工物との間の容積に洗浄液体を導入するための内部洗浄導管２１４を備えている。内部洗浄導管２１４は、添加材料製造処理を介して製造されており、したがって、高圧洗浄時に高圧に耐えることが可能である。図示の実施形態では、内部洗浄導管２１４は、回転シャフト２０４の外周面２１８上の入口２１６を、ブロック２０８と放電部分２０９との間に画定される複数の溝２２０に、接続している。内部洗浄導管２１４は、回転シャフト２０４内で入口２１６からハブ２０６の中空通路２２４に伸びる（図示せぬ）中心孔と、洗浄液体が電極を出るところで、それぞれ中空通路２２４と複数の溝２２０とを接続する複数の導管２２６と、を備えている。
【００２７】
図４を参照すると、添加材料製造処理により製造される別の電極３００が、提供されている。電極３００は、車輪形状に構成されており、長尺回転シャフト３０４と、回転シャフト３０４と一緒に回転できるハブ３０６と、を備えている。ハブ３０６の外周層３０８は、機械加工部品として機能し、被加工物から材料を機械加工するために被加工物に対向しかつ被加工物に作用するように、外周面３１０を提供している。添加材料製造処理は、種々の材料の組み合わせを可能にし、したがって、電極の異なる部分は、異なる材料から製造することもできる。１つの実施形態において、外周層３０８は、電極３００の残りを生成するために使用される材料よりも高い融点を有する導電性材料から作られている。１つの実施形態では、外周層３０８は、５ｍｍから１５ｍｍの範囲の厚さを有している。特定の実施形態では、外周層３０８は、約１０ｍｍの厚さを有している。
【００２８】
電極３００は、さらに、電極と機械加工される被加工物との間の容積に洗浄液体を導入するための内蔵内部洗浄通路３１４を、さらに備えている。内蔵内部洗浄通路３１４は、添加材料製造処理で製造されており、したがって、高圧洗浄時に高圧に耐えることが可能である。図示の実施形態では、内蔵内部洗浄通路３１４は、回転シャフト３０４の外周面３１８上の入口３１６を、外周面３１０上の少なくとも１つのまたは複数の出口３２０に、接続している。内蔵内部洗浄通路３１４は、回転シャフト３０４内で入口３１６からハブ３０６の中空通路３２４まで伸びている（図示せぬ）中心孔と、洗浄液体が電極を出るところで、それぞれ中空通路３２４と複数の出口３２０とを接続する複数の湾曲導管３２６と、を備えている。湾曲導管３２６は、電極３００の回転時に洗浄液体が安定してかつ均一に送出され得るような形で、湾曲している。点線で表されている電極３００内の内蔵内部洗浄通路３１４は、不可視であり、例示の便宜のみのために示されていることに、留意すべきである。
【００２９】
使用時には、電流は、被加工物を機械加工するように電極に流れ、その間に洗浄液体は、電極内の内部通路を通って電極と被加工物との間の容積に流れ、固体の粒子または破片が運び去られて、被加工物が冷却されることを可能にする。
【００３０】
別の態様では、添加製造システムを用いて電極を製造するための方法が、提供される。ここで用いられている添加製造システムは、選択的レーザー溶融システムまたは電子ビーム溶融システムのようなシステムを指しており、材料は、構成要素を作成する目的で層ごとのやり方で連続的に添加される。特定の実施形態では、添加材料製造システムは、粉末送出ノズルおよび熱源を備えている。１つの実施形態では、添加材料製造システムは、レーザー成形装置を備えている。この方法は、電極のＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルのようなデジタル表現に、内部液体洗浄用の少なくとも１つの内蔵内部洗浄通路を提供することと、デジタル表現に基づく一連のまたは一束の層を作成することと、デジタル表現に基づくこれらの層のそれぞれに製造パラメータを適用することと、電極全体が完成するまで前の層の上に各層のための材料を連続的に添加しかつ固結することによって物理的な電極を製造することと、を含んでいる。
【００３１】
材料を添加しかつ材料を固結する処理は、並行して、または連続して、または両方の組み合わせで、実行されてもよい。例えば、粉末床方法では、粉末は、基板上に塗布され、その後、レーザービームを用いて粉末床を横切って走査することにより固結される。特定の実施形態では、材料が構築領域に添加されている間に、材料が固結される。例えば、１つの実施形態では、材料が構築領域に添加されている間に材料を固結させるように、粉末送出ノズルおよびレーザービームは、同軸上に取り付けられてもよい。
【００３２】
１つの実施形態では、デジタル表現における層のそれぞれのために製造されている関連製造パラメータは、電極の少なくとも１つの内蔵内部洗浄導管を製造するためのパラメータを含んでいる。１つの実施形態では、材料は、ガス下で送出されかつ添加される。１つの実施形態では、材料は、約５０ミクロンから約２５０ミクロンの範囲の粒径を有する粉末の形態で添加される。
【００３３】
添加製造処理を用いて電極を製造することは、機械加工、鋳造、または成形のような従来の金属処理法によって作成することが不可能な、精巧かつ複雑な内部洗浄導管形状の実用的な製造を可能にしている。電極の添加製造は、さらに、新規な材料の組み合わせを可能にしており、新規な材料の組み合わせにおいて、例えば、構築処理の間に粉末をゆっくりと変化させることにより、材料組成勾配が形成されてもよい。材料組成勾配は、最終的な電極の異なる領域で耐アーク性または電気伝導率のどちらかを変えることを可能にしている。
【００３４】
特定の実施形態では、添加製造処理の使用は、電極のデジタル表現に係る１つ以上の層または層の領域において第１導電性材料を固結させ、その間に、電極のデジタル表現に係る代わりの層または層の領域における第１導電性材料の融点よりも高い融点を有する第２導電性材料を固結すること、を含んでもよい。
【００３５】
１つの実施形態では、第１の導電性材料の粉末は、カバーガス下で構築層または層の領域に添加的に送出され、その間に、レーザーのような熱源が、粉末を一緒に接合させるために使用される。処理は、所望の形状の第１部分が得られるまで、繰り返される。その後、第２導電性材料の粉末は、代わりの層または層の領域に添加的に送出され、第１部分の上で一緒に接合され、処理は、所望の形状の第２部分が得られるまで、繰り返される。添加製造処理を用いる第１および第２導電性材料の送出および接合は、最終形状が得られるまで、交互に行われるかおよび／または繰り返し行われる。最終形状は、内部液体洗浄のために有用である複雑な形状を有する一連の内部空洞および導管を有してもよい。
【００３６】
本開示は、典型的な実施形態を例示しかつ説明してきたが、種々の改変および置換が、本開示の精神から何ら逸脱することなく行うことができるので、示された詳細に限定されるものではない。このように、ここで開示されている本開示のさらなる変形物および等価物は、たかが日常的な実験を用いる当業者にとって、発生し得るものであり、そのようなすべての変形物および等価物は、後述の特許請求の範囲によって画定されるような本開示の精神および範囲内であると考えられている。
【符号の説明】
【００３７】
１００、２００、３００  電極
１０４  本体部品
１０６  機械加工部品
１０８  機械加工要素
１５０  被加工物
１５５  切り屑
２０４、３０４  長尺回転シャフト、回転シャフト
２０６、３０６  ハブ
２０８  ブロック、機械加工要素
２０９  放電部分
２１０、３１０  外周面
２１２  不連続外周面
２１４  内部洗浄導管
２１６、３１６  入口
２１８、３１８  外周面
２２０  溝
２２４、３２４  中空通路
２２６  導管
３０８  外周層
３１４  内臓内部洗浄通路
３２０  出口
３２６  湾曲導管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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