(57)【要約】【課題】  断面翼形の翼状部の長手方向両端に翼端板を持つ被加工物を、分割された電極を伸縮させて電解加工する場合に、電極の部品点数を減らし構造を簡単にする。【解決手段】  翼状部２４の長手方向Ａに対し相対的に鋭角Θ１方向Ｂへ主電極５４を前進させることによって、翼状部２４の一部とこれに連続する一方の翼端部２６とを加工する一方、主電極５４の翼状部加工面５８と鋭角Θ２をなす斜面６４に沿ってスライドする１つの補助電極５６を前進させることにより、翼状部２４の残部とこれに連続する翼端板２８とを加工する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面翼形の翼状部の長手方向の両端にこの翼状部の長手方向に対してほぼ直交する翼端板を有する導電性被加工物の電解加工方法において、
前記翼状部の長手方向に対して相対的に鋭角方向へ主電極を前進させることによって、翼状部の一部とこれに連続する一方の翼端板とを加工する一方、この主電極の翼状部加工面と鋭角をなす斜面に沿ってスライドする１つの補助電極を前進させることにより、翼状部の残部とこれに連続する他方の翼端板とを加工することを特徴とする電解加工方法。
【請求項２】
主電極を補助電極より先行させて前進させ、補助電極は主電極の所定前進位置から主電極に対して相対的に前進を開始し、加工終了時に主電極と補助電極の翼状部加工面が連続するようにした請求項１の電解加工方法。
【請求項３】
被加工物は翼状部長手方向を主電極の前進・後退方向に対して傾けた位置に固定しておく請求項１または２の電解加工方法。
【請求項４】
被加工物を翼状部長手方向に移動させると共に主電極を翼状部長手方向に直交方向に前進・後退させる請求項１または２の電解加工方法。
【請求項５】
主電極と補助電極とを含む電極を被加工物の翼状部を挟んでほぼ対称に２組配置し、翼状部の両面を同時に加工する請求項１〜４のいずれかの電解加工方法。
【請求項６】
断面翼形の翼状部の長手方向の両端にこの翼状部長手方向に対してほぼ直交する翼端板を有する導電性被加工物の電解加工装置において、
前記被加工物を保持するワーク保持部と、
前記翼状部長手方向に対して前進・後退するスピンドルを有する電極送り機構と、
前記スピンドルに固定され前記スピンドルと被加工物との相対移動によって前記翼状部と一方の翼端板とで挟まれた隅に向かって前進し翼状部の一部とこれに連続する一方の翼端板とを加工する主電極と、
前記主電極の翼状部加工面と鋭角をなす斜面に沿ってスライド可能であり翼状部の残部とこれに連続する他方の翼端板とを加工する１つの補助電極と、
前記補助電極を前記斜面に沿ってスライド駆動する補助電極駆動手段と、
前記主電極および補助電極と被加工物との間隙に電解液を供給する電解液供給手段と、
前記主電極および補助電極と被加工物との間に電圧を印加する電源と、
前記主電極と補助電極と被加工物との相対位置を制御しつつ電解加工を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項７】
ワーク保持部は被加工物をその翼状部長手方向を電極送り機構のスピンドルの進退動方向に対して傾けた位置に固定する請求項６の電解加工装置。
【請求項８】
ワーク保持部は被加工物をその翼状部長手方向に進退動可能に保持し、電極送り機構のスピンドルは翼状部長手方向に直交方向に前進・後退する請求項６の電解加工装置。
【請求項９】
補助電極駆動手段は、複動形油圧シリンダで形成される請求項６の電解加工装置。
【請求項１０】
請求項６の電界加工装置に用いる電極であって、
翼状部の一部とこれに連続する一方の翼端板とにそれぞれ対向する翼状部加工面および翼端板加工面と、前記翼状部加工面と鋭角をなす斜面とを持つ主電極と；
この主電極の斜面に沿ってスライド可能に保持され前記翼状部の残部とこれに連続する他方の翼端板とにそれぞれ対向する翼状部加工面および翼端板加工面とを持つ１つの補助電極と、
前記補助電極を前記斜面に沿って移動させる補助電極駆動手段と、
を備えることを特徴とする電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タービンの静翼などを加工するための電解加工方法と、この方法の実施に直接使用する装置および電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンなどに用いる静翼や動翼は、断面翼型の翼状部の両端あるいは一端にこの翼状部の長手方向にほぼ直交する翼端板を持つ構造となっている。この静翼や動翼は耐熱性に優れた特殊な合金で作られるため高精度に機械加工することが非常に困難である一方、高い加工精度が要求される。このため、予め仕上げ加工代を残して粗い機械加工した素材を最後に高精度に仕上げ加工するために電解加工法が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１８２３０
【０００４】
特許文献１には電極を翼状部の長手方向に３分割して互いに斜面でスライドさせることによって伸縮可能とし、電解加工中にこの電極を次第に伸長させることにより、被加工物（静翼）の加工面と電極との間隙（加工間隙）を適切に保つことが示されている。ここに被加工物の加工面と電極とに電圧（通常は直流電圧）を印加しつつこの間隙（加工間隙）に電解液を流すことにより加工を行うものである。電解液は導電性の液であり、通常食塩水、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）水溶液、硝酸カリウム（ＫＮＯ3）水溶液などである。
【０００５】
特許文献１に開示された方法では、電極を翼状部長手方向に伸縮させるために翼状部長手方向に３分割し、各部を翼状部加工面に対して傾いた斜面でスライド可能としている。すなわち各部の前進位置を相対的に変化させることにより各部を斜面に沿って相対移動させるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように特許文献１に開示されたものは、電極を３分割して各部分を前進方向に相対移動させるものであるため、電極の各部分を相対移動させる駆動手段を少なくとも２組電極に設ける必要が生じる。このため電極の部品点数が増え、構造が複雑になるという問題があった。
【０００７】
また部品点数が多いので電極は大型化することになり、小さい被加工物の加工に用いることが難しくなる、という問題もあった。
【０００８】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、電極を伸縮させる場合に電極の部品点数を減らし、構造を簡単にすることができ、小さい被加工物の加工に適する電解加工方法を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
またこの発明は、この方法の実施に直接使用する電解加工装置を提供することを第２の目的とする。さらにこの方法の実施に直接使用する電極を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によれば第１の目的は、断面翼形の翼状部の長手方向の両端にこの翼状部の長手方向に対してほぼ直交する翼端板を有する導電性被加工物の電解加工方法において、前記翼状部の長手方向に対して相対的に鋭角方向へ主電極を前進させることによって、翼状部の一部とこれに連続する一方の翼端板とを加工する一方、この主電極の翼状部加工面と鋭角をなす斜面に沿ってスライドする１つの補助電極を前進させることにより、翼状部の残部とこれに連続する他方の翼端板とを加工することを特徴とする電解加工方法、により達成される。
【００１１】
また第２の目的は、断面翼形の翼状部の長手方向の両端にこの翼状部長手方向に対してほぼ直交する翼端板を有する導電性被加工物の電解加工装置において、前記被加工物を保持するワーク保持部と、前記翼状部長手方向に対して前進・後退するスピンドルを有する電極送り機構と、前記スピンドルに固定され前記スピンドルと被加工物との相対移動によって前記翼状部と一方の翼端板とで挟まれた隅に向かって前進し翼状部の一部とこれに連続する一方の翼端板とを加工する主電極と、前記主電極の翼状部加工面と鋭角をなす斜面に沿ってスライド可能であり翼状部の残部とこれに連続する他方の翼端板とを加工する１つの補助電極と、前記補助電極を前記斜面に沿ってスライド駆動する補助電極駆動手段と、前記主電極および補助電極と被加工物との間隙に電解液を供給する電解液供給手段と、前記主電極および補助電極と被加工物との間に電圧を印加する電源と、前記主電極と補助電極と被加工物との相対位置を制御しつつ電解加工を行う制御手段と、を備えることを特徴とする電解加工装置、により達成される。
【００１２】
さらに第３の目的は、請求項６の電界加工装置に用いる電極であって、翼状部の一部とこれに連続する一方の翼端板とにそれぞれ対向する翼状部加工面および翼端板加工面と、前記翼状部加工面と鋭角をなす斜面とを持つ主電極と；この主電極の斜面に沿ってスライド可能に保持され前記翼状部の残部とこれに連続する他方の翼端板とにそれぞれ対向する翼状部加工面および翼端板加工面とを持つ１つの補助電極と、前記補助電極を前記斜面に沿って移動させる補助電極駆動手段と、を備えることを特徴とする電極、により達成される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、１つの主電極と１つの補助電極とを斜面に沿って互いにスライド可能にすると共に、主電極を被加工物の翼状部長手方向に対して斜めに前進させつつ、補助電極を斜面に沿ってスライドさせるから、電極は主電極と補助電極の２つの部分で形成できる。また補助電極は１つなので補助電極駆動手段も１つで足りることになる。このため電極の構成部品数が少なくなり、構造が簡単になる。従って電極を小さくできるので、小さい被加工物の加工にも適する。
【００１４】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明の実施に直接使用する電解加工装置が得られる。また請求項１０の発明によれば、同様に電極が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
主電極は補助電極より先行して前進させ、主電極が所定前進位置に来た時に補助電極を主電極より相対的に速く前進させ、加工終了時には主電極と補助電極の翼状部加工面を連続させることにより、翼状部を滑らかに加工することができる。このように補助電極の前進動を主電極に遅らせることにより、主電極を前進させる時に補助電極が被加工物の他方の翼端板に干渉するのを防ぐことができる。
【００１６】
翼状部の長手方向に対して相対的に鋭角をなす方向へ主電極を前進させるためには、被加工物をその翼状部長手方向が主電極の前進方向（すなわち前進・後退方向、往復方向）に対して傾けた位置に固定すればよい。この場合は被加工物を固定して電極（この場合の電極は、主電極と補助電極と補助電極駆動手段を含む電極組立体である。）だけを前進・後退させればよいので加工装置が単純になる。例えば翼状部を表裏両面から同時に並行して加工する場合には、電極送り機構として被加工物に向かって同一直線上で往復動する一対のスピンドル（ラム）にそれぞれ電極を取付けた２ＲＡＭ加工機を使うことができる。
【００１７】
また被加工物をその翼状部長手方向に移動させると共に主電極を翼状部長手方向に直角またはほぼ直角に前進・後退させるようにしてもよい。例えば翼状部を表裏両面から同時加工する場合には、電極送り機構として共通の直線上を往復動する一対のスピンドルに電極（電極組立体）を取付け、これらのスピンドルに直交するワーク保持部としての他のスピンドルに被加工物を保持し、それぞれを協調（同調）させて進退動させる３ＲＡＭ加工機を用いることができる。この場合、被加工物や電極（電極組立体）を回動させながら進退動させれば、複雑な曲面を３次元加工することができる。
【００１８】
補助電極をスライドさせる補助電極駆動手段は、複動形油圧シリンダで形成することができる。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の一実施例である２ＲＡＭ加工機を用いた電解加工装置の全体配置を示す平面図、図２は同じく２ＲＡＭ加工機の拡大平面図、図３は同じく正面図である。図４は被加工物の一例である静翼の斜視図、図５は電極の平面図、図６は電極の動作行程Ａ〜Ｅを示す図である。
【００２０】
図１〜３において符号１０は電解加工装置であり、左右一対の駆動部１２，１２と、中央の加工部１４とを持つ。駆動部１２，１２には共通の直線Ａ上で進退および回動可能なスピンドル（ラム、ＲＡＭともいう）１６，１６が保持されている。加工部１４の床面すなわちワークテーブル１８には一対のワーク保持台２０，２０が固定されている。前記スピンドル１６，１６の先端はこのワーク保持台２０，２０の中間の上方に延出している。スピンドル１６，１６は本発明の電極送り機構である。
【００２１】
ワーク保持部２０，２０の中間には被加工物であるタービン・エンジン用の静翼２２が固定されている。この静翼２２は図４に示すように、翼状部２４とその両端の翼端板２６，２８とを一体に形成したものである。この静翼２２は例えばＡｌＴｉなどの電気伝導性を持つ耐熱合金で作られる。
【００２２】
この静翼２２は、ワーク保持部２０，２０に翼状部２４をほぼ水平かつ直線Ａと鋭角Θ１をなすように交叉する方向にして治具を用いて固定される。スピンドル１６，１６の先端には本発明に係る電極３０，３０が保持され、これら電極３０，３０は翼状部２４の長手方向Ｂに対して平面視（図５）で斜めに交叉する直線Ａに沿って前進・後退する。
【００２３】
次に電解液供給手段３１を説明する。図１において、３２は電解液タンク、３４は電解液調温用ヒータ／クーラであり、電解液タンク３２内の電解液はこのヒータ／クーラ３４によって一定温度に管理される。３６は電解液ポンプ、３８は電解液フィルタであり、電解液ポンプ３６は電解液タンク３２から電解液を電解液フィルタ３８を介して加工部１４に送る。
【００２４】
なお電解液ポンプ３６から電解液フィルタ３８に電解液を導く給液管４０には分岐管４２が接続され、電解液フィルタ３８に導く液圧を一定に保っている。すなわちこの分岐管４２は、一定圧で開くリリーフ弁（図示せず）を介して電解液タンク３２に接続され、ポンプ３６の吐出圧が一定圧以上になるとリリーフ弁が開いてタンク３２に逃がす。
【００２５】
加工部１４に送られた電解液は、静翼２２と電極３０，３０との間隙に導かれ、この間隙を通った電解液は排液管４４から電解液タンク３２に戻される。以上のように電解液は温度制御されつつ循環する。図１において符号４６は制御手段となる操作盤である。
【００２６】
静翼２２と電極３０との間には電圧が印加される。すなわち電源４８により静翼２２が正電圧に、電極３０が負電圧となるように直流電圧が印加される。加工部１４はカバー５０（図３）で覆われ、カバー５０の内部は排気管５２により排気されている。
【００２７】
次に電極３０，３０を説明する。一対の電極３０，３０は同一構造である。電極３０は、図５に示すように、１つの主電極５４と、一つの補助電極５６とを持つ。主電極５４はスピンドル１６に固定され、その先端すなわち静翼２２の翼状部２４に対向する先端は、被加工物２２の翼状部２４の一部とこれに連続する翼端板２６または２８にそれぞれ対向する翼状部加工面５８および翼端板加工面６０とを持つ。これら翼状部加工面５８と翼端板加工面６０とはほぼ直角をなす頂部６２を形成し、主電極４８はこの頂部６２を先端にし翼状部加工面５８を翼状部長手方向Ｂに対して鋭角Θ１傾けた位置となるように、スピンドル１６に固定されている。
【００２８】
この主電極４８には、翼端板加工面６０の反対側に翼状部加工面５８と鋭角Θ２を形成する斜面６４が形成されている。補助電極５６はこの斜面６４に沿ってスライド可能である。すなわちこの補助電極５６は、主電極５４に斜面６４と平行に取付けた複動式油圧シリンダ６６のピストンロッド６８に連結され、往復動可能である。この油圧シリンダ６６は本発明の補助電極駆動手段となる。
【００２９】
この補助電極５６の先端は、前記主電極５４の翼状部加工面５８と平行な翼状部加工面７０と、これに直交する翼端板加工面７２とを持つ。翼状部加工面７０は補助電極５６を前進させて加工終了した時点（後記図６の（Ｅ）の位置）で、主電極５４の翼状部加工面５８に滑らかに連続する。なおこの時に翼状部加工面５８，７０の合計した長さは、被加工材２２の翼状部２４の長さより翼端板２６，２８に対する電解加工間隙寸法相当分だけ僅かに短い。
【００３０】
シリンダ６６には制御盤４６（図１）に制御された作動液（作動油）が導かれ、ピストンロッド６８を前進または後退させる。この結果補助電極５６の往復方向の位置が制御される。
【００３１】
次にこの実施例の動作を説明する。図５および図６（Ａ）はスピンドル１６，１６を初期位置（ホームポジション）に後退させた状態を示す。電極３０，３０は被加工物２２を挟んで互いに点対称に反転させてスピンドル１６，１６に取付けられる。また被加工物２２は、翼状部２４の長手方向Ｂを主電極５４，５４の翼状部加工面５８，５８と平行となるように位置決めしてワーク保持台２０，２０に固定される。この状態では補助電極５６は主電極５４よりも後退した位置に保持されている（図６（Ａ）の状態）。
【００３２】
制御盤４６はポンプ３６から電解液を被加工物２２の加工部分に供給させつつ、また電極３０，３０と被加工物２２との間に電圧を加えつつ、スピンドル１６，１６を被加工物２２に向かって前進させる（図６（Ｂ））。この時補助電極５６は主電極５４より後退しているから被加工物２２の翼端板２６，２８に接触することはない。この状態では、主電極５４の翼状部加工面５８と翼端板加工部６０が、それぞれ被加工物２２の翼状部２４の一部およびこれに連続する一方の翼端板２６または２８を電解加工する。
【００３３】
主電極５４の翼状部加工面５８および翼端板加工面６０により、翼状部２４の一部および翼端板２６または２８に電解加工が進行し、主電極５４が所定の位置に来ると、補助電極５６が油圧シリンダ６６により斜面６４上で前進方向へ押し出される（図６の（Ｃ））。この時の主電極５４の位置（所定位置）は、補助電極５６が前進した時に他方の翼端板２８または２６に干渉しなくなる位置である。
【００３４】
補助電極５６の前進により、その翼状部加工面７０が翼状部２４の残部（すなわち主電極５４で加工した翼状部２４の残部）を電解加工すると共に、翼端板加工部７２が他方の翼端板２８または２６を加工する（図６の（Ｄ））。補助電極５６がさらに前進し、翼端板加工面７０が主電極５４の翼端板５８と滑らかに連続する位置まで来ると、加工が終了する（図６の（Ｅ））。
【００３５】
以上の動作説明では、理解を容易にするために、主電極５４と補助電極５６とは別々に動作するように説明している。しかし両電極５４，５６による電解加工は並行して進行するから、両電極５４，５６は互いに連動して前進する。すなわち主電極５４が所定位置までは補助電極５６に先行して前進する一方（図６の（Ａ）〜（Ｂ））、この所定位置を過ぎると補助電極５６の前進速度が主電極５４に比べて相対的に速くなり（図６の（Ｃ）〜（Ｄ））、加工終了位置で両電極５４，５６の翼状部加工面５８，７０が連続する（図６の（Ｅ））。
【実施例２】
【００３６】
図７は３ＲＡＭ加工機を用いた電解加工装置の全体配置を示す平面図、図８は同じく３ＲＡＭ加工機の拡大平面図、図９は同じく正面図である。図１０は電極の平面図、図１１は電極の動作工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す図である。これらの図７〜１１においては、前記図１〜６に示した実施例と対応部分に同一符号を付したのでその説明は繰り返さない。
【００３７】
ここで用いる電解加工装置１０Ａは直線Ａ上で進退動する一対のスピンドル１６，１６と、直線Ａに直交する直線Ｃ上で往復動する１つのスピンドル１６Ａとを持つ。加工部１４Ａのワークテーブル１８Ａはスピンドル１６Ａに結合され、スピンドル１６，１６の間で直線Ｃ方向に往復動可能である。このワークテーブル１８Ａには、被加工物２２が翼状部２４の長手方向Ｂを直線Ｃ方向にして固定される。２０Ａ，２０Ａは被加工物２２をワークテーブル１８Ａに固定するワーク保持部である。なお図１０，１１では一方のワーク保持部２０Ａだけが示されている。
【００３８】
電極３０Ａ，３０Ａは前記図１〜６で示した電極３０，３０とほぼ同一構造であるが、スピンドル１６，１６に対する取付角度が異なる。すなわち被加工物２２は翼状部２４の長手方向Ｂが直線Ａに直交する直線Ｃ上に位置するので、主電極５４Ａの翼状部加工面５８Ａおよび翼端板加工面６０Ａがそれぞれこの直線Ｂ（Ｃ）および直線Ａに平行であり、補助電極５６Ａの翼状部加工面７０Ａおよび翼端板加工面７２がそれぞれ直線Ｂ（Ｃ）および直線Ａに平行である。
【００３９】
次にこの装置の動作を説明する。まず補助電極５６Ａを主電極５４Ａよりも十分に後退させた位置にして、一対の電極３０Ａ，３０Ａを被加工物２２の翼状部２４に向かって待機させる（図１１の（Ａ）、図１０，ホームポジション）。この時被加工物２２の一方の翼端板２６は主電極５４Ａの翼端板加工面７２Ａよりも図１０，１１で上方に所定距離だけ離れている。
【００４０】
この状態から両電極３０Ａ，３０Ａを同期させて被加工物２２に向かって前進させて電解加工を行う。この時にスピンドル１６Ａは図上で下方へ次第に突出し、被加工物２２を下方へ移動させる。また油圧シリンダ６６は主電極５４Ａが所定位置に来ると補助電極５６Ａを主電極５４Ａよりも速い速度で斜面６４Ａ上を前進させる（図１１の（Ｂ））。
【００４１】
このように被加工物２２を直線Ｂ（Ｃ）上で下方へ移動させながら電極３０Ａ，３０Ａを被加工物２２に向かって前進させるから、電極３０Ａ，３０Ａは被加工物２２に対しては両者の速度ベクトルの合成ベクトル方向に相対移動することになる。主電極５４Ａが所定前進位置に来ると補助電極５６Ａの前進速度が速くなり、補助電極５６Ａは被加工物２２の他方の翼端板２８に干渉しないように前進し加工を行う（図１１の（Ｃ））。
【００４２】
そして加工終了時点では主電極５４Ａと補助電極５６Ａの翼状部加工面５８Ａ，７０Ａは連続する（図１１の（Ｄ））。以上の動作を、主電極５４Ａ、補助電極５６Ａおよび被加工物２２の相対位置を正確に制御しながら連続的に行うことによって被加工物２２を高精度に仕上げ加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例である２ＲＡＭ加工機を用いた電解加工機の全体は位置を示す平面図
【図２】同じく２ＲＡＭ加工機の拡大平面図
【図３】同じく正面図
【図４】被加工物である静翼の斜視図
【図５】電極の平面図
【図６】電極の作動を示す斜視図
【図７】３ＲＡＭ加工機を用いた電解加工装置の全体配置を示す平面図
【図８】同じく３ＲＡＭ加工機の拡大平面図
【図９】同じく正面図
【図１０】電極の平面図
【図１１】電極の動作説明図
【符号の説明】
【００４４】
１０、１０Ａ  電解加工装置
１６  スピンドル（電極送り機構）
２０、２０Ａ  ワーク保持部
２２  静翼（被加工物）
２４  翼状部
２６、２８  翼端板
３０、３０Ａ  電極
３１  電解液供給手段
４８  電源
５４、５４Ａ  主電極
５６、５６Ａ  補助電極
５８、７０  翼状部加工面
６０、７２  翼端板加工面
６４、６４Ａ  斜面
６６  油圧シリンダ（補助電極駆動手段）
Ａ  スピンドル往復方向
Ｂ  翼状部長手方向
Ｃ  被加工物送り方向（進退動方向）
Θ１  翼状部長手方向（Ｂ）と主電極前進方向とが挟む鋭角
Θ２  主電極の翼状部加工面と斜面とが挟む鋭角
【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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