(57)【要約】【課題】  複式放電加工を達成する。【解決手段】  放電加工機（２２）は、同軸の並進用第１、第２電極（３０、３２）と、対応する第１、第２キャリッジ（３４、３６）と、工作物（１２）を、複数の運動軸線のもとに前記第１、第２電極（３０、３２）に対して合成傾斜角で位置決めするための第３キャリッジ（３８）内に装着されたテーブル（２６）と、前記工作物（１２）および第１、第２電極（３０、３２）を電気的に駆動するための電源（４０）と、を含む。液体誘電体（４４）は電極（３０、３２）と工作物（１２）との間に注がれ、電極および工作物は適切に電気で駆動されて、工作物（１２）に複式孔（１４）が機械加工される。【選択図】  図３
2007190671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並進用に第１キャリッジ（３４）内に装着された第１電極（３０）と、
並進用に第２キャリッジ（３６）内に装着された、前記第１電極（３０）と同心の第２電極（３２）と、
工作物（１２）を、複数の運動軸線のもとに前記第１、第２電極（３０、３２）に対して合成傾斜角で位置決めするための第３キャリッジ（３８）内に装着されたテーブル（２６）と、
前記工作物（１２）および第１、第２電極（３０、３２）を電気的に駆動するための電源（４０）と、
前記第１電極（３０）に接合されてそこに圧力下で液体誘電体（４４）を注ぐための誘電体供給部（４２）と、
前記第１、第２、第３キャリッジ（３４、３６、３８）に接合され、前記第１、第２電極（３０、３２）を前記工作物（１２）内へと並進させてそこで同軸の複式孔（１４）を放電穿孔するように構成されたコントローラ（４６）と
を含む放電加工機（２２）。
【請求項２】
前記第１電極（３０）が管状であり、円筒形遠位端（４８）を有し、
前記第２電極（３２）が管状であり、より大きな遠位端（５０）を有し、
前記第１電極（３０）が、前記第２電極（３２）の内側で同心に配置されており、前記第２電極（３２）よりも長く、前記より大きな遠位端（５０）から外側へ前記円筒形遠位端（４８）を懸架する、請求項１記載の加工機。
【請求項３】
前記第１、第２キャリッジ（３４、３６）が、前記第１、第２電極（３０、３２）をそれぞれ独立して並進させるように構成されており、
前記第３キャリッジ（３８）が、上に装着された前記工作物（１２）を独立して回転させるように構成されている、請求項２記載の加工機。
【請求項４】
前記コントローラ（４６）が、前記第１、第２電極（３０、３２）を前記工作物（１２）内へと連続的に並進させて、対応する段階で前記複式孔（１４）を穿孔するように構成されている、請求項３記載の加工機。
【請求項５】
前記第１電極（３０）の近位端を支持するために前記第１キャリッジ（３４）上に装着され、前記複式孔（１４）の穿孔中に前記第１電極（３０）を高速回転するために前記コントローラ（４６）に接合された回転式チャック（５２）をさらに含む、請求項４記載の加工機。
【請求項６】
前記コントローラ（４６）が、まず、前記第１電極（３０）を前記工作物（１２）内へと並進させてそこで円筒形孔（１６）を穿孔し、次に、前記第２電極（３２）を前記円筒形孔（１６）内へと並進させて前記工作物（１２）により大きな出口（１８）を穿孔するように構成されている、請求項５記載の加工機。
【請求項７】
前記第２電極（３２）が円錐形遠位端（５０）を有する、請求項６記載の加工機。
【請求項８】
前記第２電極（３２）が、前記第２キャリッジ（３６）にしっかりと装着されて前記複式孔（１４）の穿孔中に前記第２電極（３２）の高速回転を防止する、請求項７記載の加工機。
【請求項９】
前記第１、第２電極（３０、３２）を前記工作物（１２）内へと同軸に独立して並進させて、そこで前記複式孔（１４）を穿孔するステップを含む、請求項７記載の加工機（２２）を使用する方法。
【請求項１０】
まず、前記第１電極（３０）を前記工作物（１２）内へと並進させてそこで円筒形孔（１６）を穿孔するステップと、
次に、前記第２電極（３２）を前記円筒形孔（１６）内へと並進させて前記工作物（１２）に同軸の末広出口（１８）を穿孔するステップと
を含む、請求項７記載の加工機（２２）を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電加工（ＥＤＭ）全般に関し、より詳細には、ＥＤＭ穿孔に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、導電性工作物の上にカソード電極が配置され、それらの間に液体誘電体が運ばれるプロセスである。電極と工作物との間を電流が流れ、工作物は局所的に腐食して機械加工される。代表的な応用例では、電極を使用して、所望する任意の形状の孔を工作物に穿孔することができる。
【０００３】
例えば、多くのガスタービンエンジン部品が、中に小孔を含み、作動中、この小孔を通して冷却空気が注がれる。孔は直径が小さく、通常は１０〜８０ミル（０．２〜２．０ｍｍ）に及び、これより僅かに小さな直径のＥＤＭ電極を必要とする。
【０００４】
機械加工中、細い電極は消耗し、それ故に、最初は長さが比較的長く、その長さは穿孔中の耐用年数を得るために、代表的には約１２〜１６インチ（３０〜４１ｃｍ）に及ぶ。
【０００５】
さらに、電極は代表的には管状であり、作動中にそこを通して液体誘電体を注ぐ。したがって、中空の細長い電極は、それらの長手方向軸に沿った屈曲において比較的柔軟である。このような柔軟性は、ＥＤＭ穿孔の精度と再現性とに悪影響を与えることから、通常望ましくない。
【０００６】
より詳細には、電極チップは、放電加工により望ましくない短絡を受けることなく適切な放電加工を達成するために、工作物とは約１ミル（０．０２５ｍｍ）という小さい隙間で正確に維持されねばならない。
【０００７】
したがって、工作物に穿孔する際、電極チップは通常、電極の周りで側部空隙を正確に維持する下側ガイドを通して装着される。そして、電極の反対端部または上端部は従来の電極ホルダ内で保持されるが、このことは、作動中に工作物に向かって電極を下方に並進させるのに、また、それらの間で小さい隙間を垂直に維持するのに効果的である。
【０００８】
このように、下側チップガイドおよび上側電極ホルダは、電極の両端を正確に支持して、ＥＤＭ作動中、電極チップの周りで横方向にも、チップと工作物との間で垂直にも、所望の間隔を維持する。
【０００９】
ところが、電極は、穿孔作業の初めには、対応する最大柔軟性と共に最大長さを有するが、穿孔中に消耗し、これにより、電極の長さおよび柔軟性が相応じて減少する。
【００１０】
電極内に注がれる誘電体が実質的に高圧であるため、電極に柔軟性があるのは問題となる。従来の、圧力が約５０気圧までの誘電体は、孔があけられる際、電極チップから工作物に向けて誘電体放出の噴流を生成する。
【００１１】
電極は相応じて、その内部で圧縮状態で振る舞う反作用を受ける。電極は細長い棒または柱であることから圧縮座屈負荷を被りやすく、このことは電極の横偏向を引き起こすことがあり、この横偏向は相応じて電極の有効長さを縮め、工作物から電極チップを僅かに後退させるのでＥＤＭ性能に影響を及ぼす。
【００１２】
それにもかかわらず、管状の電極は、タービン部品に円筒形の孔を形成するには効率的であるが、孔の形態を複雑にしなければ改良されたタービン冷却は得られない。例えば、タービンノズル翼および動翼は通常、薄い壁付き羽根を有し、この羽根は、中で延びる多数のフィルム冷却孔を含む。
【００１３】
羽根は精巧な内部冷却回路を有し、高温の燃焼流路内で作動中にその内部を冷却する。使用済みの内部冷却空気はフィルム冷却孔から放出され、羽根の外面に空気の薄層を形成し、高温の燃焼ガスに対する断熱性を提供する。フィルム冷却空気が圧力下に放出されることから、空気の小噴流が発達し、連続的な外気フィルムの形成に悪影響を及ぼす。
【００１４】
フィルム冷却設計における有意義な改良は、通常円筒形入口と末広出口とを有する拡散孔を含み、この拡散孔は、冷却空気の噴流を拡散させ、相応じてその放出速度を低減する。拡散フィルム冷却孔は、外部絶縁空気膜の性能を改良する。
【００１５】
ところが、拡散孔は複雑な形態を有するので、円筒形フィルム冷却孔用に一般に使用される単純な管状のＥＤＭ電極によって形成することができない。代わりに、複雑な拡散孔を機械加工するには特別に構成されたＥＤＭ電極を必要とするが、電極のＥＤＭ損耗がますます問題になる。複雑な電極が損耗する際、これは都合良く修理することはできず、全体を交換しなければならない。
【００１６】
拡散電極の代表的な形状は、１列になった同一のフィンガを有する櫛形部であり、この櫛形部は、各拡散孔の小さい入口と末広出口を同時に形成するように構成されている。
【００１７】
ＥＤＭ櫛形電極は、打抜きプロセスで経済的に製造することができるが、それにもかかわらず、櫛形部は作動中に損耗し、全体を交換しなければならない。その上に、櫛形部はフィンガが平行であることを必要とし、これにより、その結果生じるフィルム冷却孔の同一配向が必要となる。
【００１８】
一方で、最新のガスタービンエンジン設計は、羽根の外面の周りでその前縁と後縁との間に異なる形態を有する多数のフィルム冷却孔を含むことができ、羽根の半径方向または長手方向スパンに沿って、かつ、軸方向で翼弦に沿って、孔の形態を変化させることは望ましいことがある。
【００１９】
従来のＥＤＭ電極およびその装置には、異なる配向および異なる拡散形態を有する多数のフィルム冷却孔を経済的に穿孔し、または機械加工するための汎用性が不足している。
【特許文献１】米国特許第４，１９７，４４３号公報
【特許文献２】米国特許第４，７０５，９３２号公報
【特許文献３】米国特許第４，７６２，４６４号公報
【特許文献４】米国特許第４，８０４，８１４号公報
【特許文献５】米国特許第５，０１９，６８３号公報
【特許文献６】米国特許第５，８９３，９８４号公報
【特許文献７】米国特許第６，１２７，６４２号公報
【特許文献８】米国特許第６，３５４，７９７号公報
【非特許文献１】CurrentEDM.com, “EDM Drill Models,” wwww, 12/2/2005, 4 pages
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、工作物、例えばタービン羽根に複雑な拡散フィルム冷却孔を穿孔するための改良されたＥＤＭ装置およびプロセスを提供することが所望される。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
放電加工機は、同軸の第１、第２電極と、対応するキャリッジとを含む。電極と工作物との間に液体誘電体が注がれ、これらは適切に電気で駆動され、工作物に複式孔が機械加工される。
【００２２】
本発明を、好適で例示的な実施形態により、そのさらなる目的および利点と共に、添付の図面とあわせて考慮される以下の詳細な説明において、より具体的に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１に、環状ガスタービンエンジンの高圧タービンノズル１０の複式切片を製作する例示的方法を概略示する。ノズルは、代表的な羽根の形態を有する１対のノズル翼１２を含み、この形態は、対向する前縁と後縁との間の翼弦内を軸方向に延びる、概ね凹形の圧力側と、反対側の概ね凸形の負圧側とを含む。
【００２４】
翼１２は、対応する外側帯材切片と内側帯材切片との間で半径方向スパン内を延び、これらの部品は最初に従来のやり方で鋳造され、その後、共に組み立てられてろう付けされ、４つの部分からなる単一の組立体を形成する。
【００２５】
各翼１２は最初に、中実の側壁を備えて中空に鋳造され、通常は、この側壁に多数のフィルム冷却孔１４が、各羽根の長手方向または半径方向スパンに沿った対応する列に、そして通常はその圧力側と負圧側の両方に沿って穿孔される。
【００２６】
図２は、これらのフィルム冷却孔１４の幾つかの例示的形態を示す。フィルム冷却孔は真っすぐな円筒形孔とすることができ、これらの孔は、翼弦方向にもスパン方向にも、様々な傾斜角Ａで羽根の側壁内を通って傾斜している。フィルム冷却孔の幾つかは、翼の内側に配置された円筒形入口１６と、翼の外側で剥き出しの、同軸でより大きな末広出口１８とを有する拡散孔として構成されている。
【００２７】
作動中、ガスタービンエンジン内では、加圧された冷却空気２０が各翼１２内部の内部冷却回路を適切に運ばれ、フィルム冷却孔１４の様々な列から放出されて、作動中に翼全体に流れる高温の燃焼ガスからの熱防護用に、その外面に空気のフィルム冷却層をもたらす。
【００２８】
図２に示す拡散フィルム冷却孔は通常真っすぐであり、長手方向軸線または中心軸線で翼の薄い側壁に対して適切な傾斜角Ａで傾斜している。傾斜角Ａは、通常約１５度であり、翼の軸方向翼弦と翼の半径方向スパンとに沿った合成成分を有することができる。
【００２９】
入口１６は、通常円筒形であり、その有限長に沿った一定の円形流量範囲を有し、この有限長は壁厚の約半分とすることができる。出口１８は、小さめの入口１４からの流量範囲内で末広になっており、通常広がり角（または半角）Ｂで対称である。この広がり角は通常最大約８度であり、放出された冷却空気の拡散を、その望ましくない流れの分離なしにする。
【００３０】
上述のように、図１および図２に示す、例示的翼工作物１２内の様々なフィルム冷却孔は、様々な源から商業的に利用可能な、それ用の従来の加工機を用いて放電加工（ＥＤＭ）により従来どおり製造することができる。円筒形フィルム冷却孔は、管状のＥＤＭ電極を用いて容易に製造される。
【００３１】
一方で、拡散フィルム冷却孔１４は実質的に、より複雑であり、通常、上述したように、櫛形部により形成される孔の間の同一性を維持し、また、櫛形部に対応する孔の列の同じ角度配向を維持するＥＤＭ櫛形電極を用いて製造される。
【００３２】
それ故に、拡散孔１４を様々な傾斜角Ａで、所望する場合には孔ごとに異なる配向で経済的に穿孔するために、より汎用性のあるＥＤＭ装置およびプロセスを提供することが望ましい。
【００３３】
図３には、鋳造に続けて、図２に示す複雑な拡散孔１４を、最初は中実の壁の工作物翼１２内に穿孔するように特別に構成された放電加工機２２を概略示する。
【００３４】
加工機２２は基礎フレーム２４を含み、この基礎フレームの上にその部品をすべて都合良く支持することができる。例えばフレーム２４は、上に固定具２８を装着するように適切に構成されたテーブル２６を含み、この固定具は、目的とする工作物１２（例えば例示的タービンノズル翼）を不動に装着するように特別に構成されている。
【００３５】
加工機は複式電極３０、３２を一意的に含み、これらの複式電極は、図２に示す対応する拡散孔または複式孔１４の放電加工用に、相互に同軸または同心で入れ子式になっている。第１ＥＤＭ電極３０は中空または管状であり、適切な第１昇降キャリッジ３４内に装着されている。この第１昇降キャリッジは、支持フレーム２４およびテーブル２６に対して第１電極を垂直に並進させるための手段を提供する。
【００３６】
第２ＥＤＭ電極３２も中空または管状であり、対応する第２昇降キャリッジ３６内に装着されている。この第２昇降キャリッジは、共通のフレーム２４（第２ＥＤＭ電極はこのフレームに支持されている）に対して第２電極を垂直に並進させるための手段を提供する。２つの電極は相互に同軸または同心であり、それ故に、支持テーブル２６上にしっかりと装着された工作物１２に対する、その共通の軸心およびその正確な位置決めを共有する。
【００３７】
テーブル２６自体は、第３またはテーブルキャリッジ３８内に適切に装着されており、第３またはテーブルキャリッジは、所望する場合、好ましくは複数の運動軸を含み、テーブルを並進または回転させて、あるいは並進および回転させて、空間内の所望する任意の三次元配向で工作物１２を複式電極３０、３２に対して正確に位置決めするか、または間欠的に割出しするための手段を提供する。これらの複式電極自体は、好ましくは単純な垂直並進用にのみ装着されている。
【００３８】
このように、電極は、テーブル２６上に支持された工作物１２に対して、工作物の外面と、同心の電極３０、３２の共通の長手方向軸線または中心軸線との間の合成傾斜角Ａで位置決めすることができる。
【００３９】
３つのキャリッジ３４、３６、３８は、通常商業的に利用可能なＥＤＭ加工機に見られる従来の任意の形態を有することができ、これらの加工機は、本明細書における教示に従って修正し、装着された工作物に対する新規の複式電極の所望の運動を提供することができる。
【００４０】
ＥＤＭ加工機２２は適切なＤＣ電源４０も含み、このＤＣ電源は、陽極（＋）として、工作物１２に適切に接合された導線と、陰極（−）として、２つの電極３０、３２とを有し、従来の実務に従って、これらの部品を電気で駆動してＥＤＭをもたらすための手段を提供する。
【００４１】
これに関して、加工機は、適切な導管およびポンプを介して少なくとも第１電極３０に作用可能に接合された従来の誘電体供給部４２も含み、十分な圧力下、例えば最大約５０気圧下で、その中心穴を通して液体誘電体４４を注ぐための手段を提供する。
【００４２】
加工機内では、適切な電気コントローラ４６、例えば代表的なコンピュータ数値コントローラ（ＣＮＣ）が適切に装着されて、その動作全体を制御するための手段を提供する。例えば、コントローラ４６は、３つのキャリッジ３４、３６、３８に電気的に接合されており、適切なソフトウェアにおいて、２つの電極３０、３２を工作物１２内へと並進させて、所望する任意の適切な合成傾斜角Ａで中に複式孔をＥＤＭ穿孔するという技術的効果を与えるように構成されている。
【００４３】
基本的なＥＤＭプロセス自体はよく知られている従来のものであり、電極と工作物との間に電力が提供され、液体誘電体は圧力下でそれらの間に注がれる。電力により、工作物から材料の電食が生じ、これにより所望の孔が中に生成される。電極と工作物との間に比較的小さい間隔が維持され、その中を誘電体が流れ、電気エネルギーが担持されてＥＤＭプロセスを実施する。ＥＤＭ穿孔中、十分な熱が発生するが、液体誘電体の連続的なフラッシング作用により除去される。
【００４４】
一方で、図３に概略示するＥＤＭ加工機２２は、単一電極または櫛形電極の使用のみならず、工作物１２に対して共通の中心軸線および並進軸線に沿って同心に装着され、工作物１２に対して所望の合成傾斜角Ａを有する、複式電極３０、３２のその使用に関しても一意的である。
【００４５】
図３に示す第１電極３０は従来の細長い管状の形態を有し、この形態は通常、タービン羽根に小さい円筒形フィルム冷却孔を穿孔するのに使用される。相応じて、第２電極３２も管状であり、第１電極を同心に包囲する。このように、第１電極が、第２電極３２の内側で、それらの間に比較的小さい側部空隙を備えて、横方向に同心に配置され案内される。
【００４６】
図４に示すように、第１電極３０は単調またはのっぺりの円筒形の第１遠位端４８を有するのに対して、第２電極３２は異なる第２遠位端５０を有し、この第２遠位端は第１端部４８よりも直径が大きく、好ましくは先細となる。
【００４７】
はじめに図４で示したように、第１電極３０の形態は、図２に示す所望の円筒形入口１６に対応する円筒形孔をＥＤＭ穿孔するように選択される。相応じて、図５に示すような第２電極３２は、図２に示す所望の末広出口１８に対応するより大きな末広孔をＥＤＭ穿孔するように構成されており、結果として生じる複式孔１４は、複式電極３０、３２が同軸かつ同心の入れ子であることに起因して同軸となる。
【００４８】
第１電極３０は、従来の任意のＥＤＭ電極材料、例えば真鍮または銅から形成することができる。第２ＥＤＭ電極３２も、適切な任意のＥＤＭ材料、例えば真鍮、または銅、あるいはその耐久性を増大する銅タングステンから形成することができる。
【００４９】
第１電極３０は第２電極３２よりも実質長く、ＥＤＭプロセス中に消耗し、また、図３に示すように長さが短い方の第２電極３２により支持されその内を延びる。
【００５０】
第２電極３２の遠位端５０は適切な任意の形態を有して、図２および図５に示す工作物１２内で相補的な長いまたは末広出口１８を形成することができる。例えば、第２電極の遠位端５０は単に、図２に示す所望の末広出口１８の末広角度Ｂの錐体に一致する、傾斜半角Ｂで先細となりまたは傾く軸対称の錐体とすることができる。
【００５１】
図５に示すように、円錐形遠位端５０は電極の後部に沿って直径が減少し、直径の小さい内部穴で終端する。図３および図４に示すように、この内部穴から円筒形の第１電極３０が並進してＥＤＭ穿孔する。
【００５２】
図３に概略示するＥＤＭ加工機２２は、同軸の第２電極３２およびその並進キャリッジ３６の導入を除き、他の点では従来どおりとすることができる。具体的には、第１キャリッジ３４および第２キャリッジ３６は、好ましくは第１電極３０および第２電極３２をそれぞれＣＮＣコントローラ４６の自動制御下に独立して同軸並進させるように構成されている。
【００５３】
例えば、コントローラ４６は、適切なソフトウェアにおいて、第１電極３０および第２電極３２を共通の工作物１２内へと自動的かつ連続的に並進させ、対応する段階またはステップで所望の複式孔１４をＥＤＭ加工または穿孔するように構成することができる。
【００５４】
中に円筒形の第１電極３０のみが装着された従来のＥＤＭ加工機は、例示的羽根工作物１２内への従来の多数の円筒形フィルム冷却孔の穿孔プロセスを自動化するソフトウェアにおいて適切に構成されている。加工機は適切に設定され、支持テーブル２６上で工作物１２を第１電極３０に対して正確に位置決めする。このことは、三次元空間における正確な参照基準を提供して、所望の合成傾斜角Ａで羽根工作物の側壁を通して円筒形孔を正確に位置決めし、精密に穿孔する。
【００５５】
その他の点では従来どおりのＥＤＭ加工機２２を、第２電極３２およびその運動キャリッジ３６を含むように修正することにより、図５に示すより大きな出口孔１８は、ガイドおよび基準線としての第１電極３０の中心軸線によりそれと同軸心で、円筒形入口孔１６と同軸に正確に機械加工することができる。
【００５６】
図３〜図５に概略示する好適な実施形態において、コントローラ４６は、適切なソフトウェアにおいて、第一に、第１電極３０を工作物１２内へと並進させ、第一に、円筒形入口孔１６を穿孔する技術的効果を有するように構成されている。その後続いて、コントローラは、第２電極３２を、第二に、第１電極３０の周りに同軸に、予め穿孔された円筒形孔１６内へと並進させ、第二に、工作物１２に同軸の末広出口孔１８を穿孔して、その中を延びる所望の複式または末広孔１４を形成するのにも効果的である。
【００５７】
図３に示す２つの電極３０、３２は、独立した昇降キャリッジ３４、３６内で同軸に装着されていることから、２つの電極を所望する任意の順序で作動させて工作物内に所望の孔を集合的に形成することができる。
【００５８】
図３および図４に示すように、第２電極３２は細長で、第１電極よりも直径が長く、中心穴を含み、この中心穴は、第１キャリッジ３４に懸架される第１電極の長さの大部分を横で支持する。次に、第１キャリッジ３４が作動されて、第１遠位端４８を下方に（下に）工作物内へと駆動し、そこで円筒形孔をまず穿孔する際、第２電極３２は、細く長い第１電極３０の側部を正確に支持する横方向ガイドとして機能する。相応じて、第１電極３０が入口１６を穿孔しているとき、第２キャリッジ３６が作動されて第２電極３２を上の位置で維持し、その遠位端５０と工作物との間の任意のＥＤＭ相互作用を防止する。
【００５９】
図４に示すように工作物１２に円筒形孔１６を穿孔するのが完了すると、次に、コントローラは、図５に示すように第１電極３０および第２電極３２の垂直位置を反転させる。機械加工の第２番目に、第１電極３０は、第１キャリッジ３４によって上の位置で維持されて、その遠位端４８と工作物との間のＥＤＭ相互作用が防止される。
【００６０】
対照的に、第２電極３２が第２キャリッジ３６によって下方に（下に）並進し、予め穿孔された円筒形孔１６と同軸に末広孔１８が穿孔される。第２電極３２が第１電極３０を越えて並進することにより、工作物に対して所望の合成傾斜角Ａで、末広孔１８と、共通の中心軸線を共有する円筒形孔１６との正確な一線配置が確保される。
【００６１】
代替の実施形態において、第２電極３２をまず下げてその末広孔１８を穿孔し、次に第１電極３０を下げることによりその円筒形孔１６を穿孔することができる。あるいは、２つの電極３０、３２を共に同時に下げて、共通するＥＤＭ穿孔作業で複式孔１４を形成することさえできる。
【００６２】
入れ子式電極３０、３２の共通の工作物１２内への同軸並進は、複式ＥＤＭ穿孔プロセスと共通である。液体誘電体４４は、都合の良いことに、従来のやり方で内部電極３０内に圧力下で注がれ、作動中、電極と工作物の両方の間に作業間隔を供給する。図４では、誘電体４４は第１電極３０の遠位端４８から十分な圧力下に放出され、第１電極３０の外面を通して電極と円筒形孔１６との間で維持される小さい空隙または間隔が形成されるとそこに漏出する。
【００６３】
図５において、誘電体４４は、上昇した第１電極３０の遠位端４８からやはり放出されて外側電極３２の中心穴に供給され、誘電体はその円錐形遠位端５０内の開口穴から十分な圧力下に放出されて、ＥＤＭ穿孔プロセス中、第２電極の外面を通して工作物とで維持される小さい空隙または間隔にさらに再び漏出する。
【００６４】
図３に示す好適な実施形態において、ＥＤＭ加工機２２は、第１キャリッジ３４に装着されたモータ駆動の回転式チャック５２も含み、長い第１電極３０の近位端が支持される。チャックは、コントローラ４６に作用可能に接合されて、複式孔の円筒形部分の穿孔中に第１電極３０を適切な回転速度で高速回転するための手段を提供する。
【００６５】
第１電極のこの高速回転形態は、穿孔中に第１電極の遠位端の周辺の周りに損耗を分配する点についても、作動中に発生する熱負荷を分配する点についても従来どおりである。第１電極は円筒形孔を次々と穿孔するので、その遠位端から長さが消耗して交換が必要となる。
【００６６】
相応じて、第２電極３２を第２キャリッジ３６内に同様に回転式に装着して、所望する場合、末広孔１８のＥＤＭ穿孔中に第２電極３２を高速回転することができる。円錐形遠位端５０の形態に関して、第１電極３０を高速回転するのと同様な利益のために第２電極を高速回転することができるが、所要の高速回転ハードウェアの複雑性が加わる。
【００６７】
一方で、図５に示す好適な実施形態では、第２電極３２は第２キャリッジ３６にしっかりと装着されて、複式孔のＥＤＭ穿孔中の第２電極３２の高速回転を防止する。
【００６８】
第２電極３２が高速回転しなければＥＤＭ加工機の複雑性は減少するので、特に第２電極３２の切断遠位端５０の先細形状を相違させて、工作物内での末広孔１８の正確な位置決めにおける利点を供することもできる。
【００６９】
上述のように、円筒形の第１電極３０は、形態が従来どおりであり、ＥＤＭ穿孔中にその切断遠位端４８が消耗する。一方で、ＥＤＭ穿孔中に第１電極３０を高速回転することにより、電極の利用可能な切断長さが消耗するまで、電極の正確な切断端部が維持される。
【００７０】
対照的に、図３に示す第２電極３２は、特別に構成された、限定長の先細遠位端５０を有し、この先細遠位端もＥＤＭ穿孔中に消耗するが、単調な円筒形である第１電極の自己更新特性を有さない。第２電極の先細遠位端５０は、好ましくは、共通する直径のシャンクの遠位端に配置されており、このシャンクは、第２キャリッジ３６に適切に装着されたより大きな直径の支持ハブに一体に接合されている。
【００７１】
第２電極３２は、その中心穴内で同心に装着された細長い第１電極３０よりも直径が大きく、その穿孔作業中に第１電極３０を高速回転するための正確な不動の支持ガイドを提供してその横曲げを抑制する。
【００７２】
図６は、電動式仕上げホイールまたは研削機５４を概略示しており、このホイールまたは研削機は、加工機の共通の支持テーブル２６に都合良く装着して、第２電極３２がまだ第１電極３０の周りで加工機内に支持されている間、その先細遠位端５０を周期的に仕上げることができる。研削機はホイールを含み、このホイールは、第２遠位端５０の所望の半角Ｂに適合する研削錐体を中に有する。
【００７３】
遠位端５０がＥＤＭ穿孔プロセス中に損耗する際、電動式研削機５４を、第２電極３２の下の位置へと周期的に適切に並進させ、その所望の先細形態に戻るように遠位端５０を研削または仕上げるように作動させることができる。
【００７４】
研削機５４は、好ましくはそれ自体、ＥＤＭ加工機が第２電極３２の高速回転能力なしに構成されて電動化されている。一方で、加工機自体が第２電極３２の高速回転能力を有する場合、研削機５４は電動化されている必要はなく、固定式円錐形研削ホイールを中に含むことができ、このホイールに対して第２遠位端５０が回転されて仕上げられる。
【００７５】
図３に示す複式ＥＤＭ加工機２２の具体的な利点とは、図２および図５に示すように、円筒形入口１６と末広出口１８とを備えた複雑な複式孔１４を集合的にＥＤＭ穿孔する２つの電極３０、３２の複式配置である。加工機は自動化して共通の羽根工作物１２に多数の複式孔を連続的に穿孔することができ、複式孔１４は横方向で離間させ、工作物１２を通る異なる傾斜角Ａを有することができる。
【００７６】
図１および図２は多数のフィルム冷却孔を示しており、これらのフィルム冷却孔は例示的羽根工作物１２内に形成することができ、これらの孔の多くは、ＥＤＭ穿孔プロセスにより形成された複式形態１４を有することができる。
【００７７】
上述のように、末広フィルム冷却孔の列を形成する代表的なやり方は従来のＥＤＭ櫛形部を用いており、このＥＤＭ櫛形部は必然的に、共に穿孔される拡散孔の列に同一の傾斜角を必要とする。
【００７８】
対照的に、図１および図２に示す羽根工作物１２は、羽根のスパンに沿った共通の列でも、羽根の翼弦に沿った複式孔１４の列でも、異なる傾斜角Ａで複式孔１４を含む。共通の工作物におけるこの変化する複式孔傾斜は、従来のＥＤＭプロセスでは可能でも実用的でもない。
【００７９】
それ故に、上記で開示した複式ＥＤＭ加工機は、タービン翼・ブレード部品に大多数の孔を穿孔する際に拡張された柔軟性を提供し、例えば、それらの孔の冷却効果、ならびに、羽根部品の、結果として生じる能率および寿命をさらに改良する。
【００８０】
上記で開示したＥＤＭ加工機の汎用性は、異なる形状の複式電極を用いて実用的なものとしてさらに拡張することができる。例えば、上記で開示した円筒形の第２電極３２の代わりに、図７に一部示すような矩形の第２電極５６を使用することができる。矩形の電極５６は対応する矩形または錐体の遠位端５８を有し、この遠位端はその中心穴へ先細となり、円筒形の第１電極３０はこの中心穴を通して装着される。錐体の遠位端５８は、適切な任意の先細角度を有し、相応じて、工作物内に相補的な末広出口孔を、第１電極３０により形成された円筒形入口と同軸に形成することができる。
【００８１】
タービン羽根冷却の先行技術には、相応じて複雑性の変化する様々な形状の拡散フィルム冷却孔が十分に備わっている。図２および図５に示す円錐形出口孔１８は、形態が比較的単純であり、円筒形入口孔１６と軸対称である。
【００８２】
一方で、第２電極５６は、所望する場合、さまざまな設計の比較的複雑な先細遠位端５８を有して、タービン羽根において使用される拡散フィルム冷却孔の拡散性能を最大にすることができる。
【００８３】
別法では、第２電極は、直径が大きめであることを除けば、第１電極の単調な円筒形遠位端４８のような、より単純な形態、例えば別の円筒形遠位端を有することさえできる。結果として生じる円筒形出口孔、またはカウンターボアは、ダンプディフューザを形成することになる（図示せず）。
【００８４】
さらなる実施形態において、第１電極３０は、単調な円筒形以外の様々な複雑な形態を有することができる。
【００８５】
様々な形状の第２電極は中心穴の共通の特性を共有し、第１電極３０は、この中心穴を通して装着されて、第２電極と相対的に並進し、異なる第１、第２電極を集合的に使用して、異なる幾何学形状を有する工作物内に、その幾何学形状を通る共通の長手方向軸線または中心軸線を共有しつつ、複式孔を効率的に穿孔することができる。
【００８６】
上記で開示した複式ＥＤＭ加工機は、ＥＤＭ穿孔を導くようには構成されていない通常の電極支持ガイドの代わりに、第２電極３２およびそのキャリッジ３６の単純な導入により、従来より利用可能なＥＤＭ加工機から都合良く修正することができる。それ故に、加工機は、比較的単純なものにして、装着された工作物と同軸の電極との間に適切な自由度数または運動度数を与えることができる。
【００８７】
加工機において所望の自由度または運動度が大きくなると、通常、その複雑性および費用が増す。複雑性の増加は、適当な種類の工作物にとって実用的となることがある。
【００８８】
さらに、代表的な最新のＥＤＭ加工機のように、上記で開示した複式ＥＤＭ加工機は、操作者をほとんどまたはまったく介入させずに１つの工作物に多数の孔を穿孔するようにプログラムすることができる。２つの電極は作用が整合されて、穿孔される孔の各々について工作物と同一の合成傾斜角を維持しつつ、電極の共通する中心軸線に対して複式孔が穿孔される。
【００８９】
好適であると見なされるもの、および本発明の例示的実施形態を本明細書において記載したが、本明細書における教示から、本発明のその他の修正が当業者には明らかとなるはずである。それ故に、すべてのこのような修正を、本発明の真なる精神および範囲に含まれるものとして添付の特許請求の範囲において保護することが望ましい。
【００９０】
したがって、特許により保護されるよう望まれるものは、特許請求の範囲において規定され区別されるような本発明である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】多数のフィルム冷却孔を中に備えた羽根を有する、例示的ガスタービンエンジンのタービンノズルの製品の略図である。
【図２】図１に示す羽根の１つの一部を通る拡大断面図であり、中を穿孔されたフィルム冷却孔の例示的形状を示す。
【図３】図２に示す複式孔を穿孔するための同軸の電極を有する放電加工機の略図である。
【図４】羽根工作物へ最初の円筒形孔を穿孔中の、図３に示す２つの電極の遠位端部分の略図である。
【図５】予め穿孔された円筒形入口と同軸な末広出口を穿孔中の２つの電極の遠位端の略図である。
【図６】前出の図に示す円錐形電極を仕上げるための回転式研削機の略図である。
【図７】別の実施形態による２つの電極の遠位端の等角図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  タービンノズル
１２  ノズル翼
１４  フィルム冷却孔
１６  円筒形入口
１８  より大きな出口
２０  冷却空気
２２  放電加工機
２４  フレーム
２６  テーブル
２８  固定具
３０  第１電極
３２  第２電極
３４  第１昇降キャリッジ
３６  第２昇降キャリッジ
３８  第３テーブルキャリッジ
４０  ＤＣ電源
４２  誘電体供給部
４４  液体誘電体
４６  電気コントローラ
４８  第１遠位端
５０  第２遠位端
５２  回転式チャック
５４  研削機
５６  第２電極
５８  遠位端
【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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【外国語明細書】
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