(57)【要約】【課題】スパーク浸食の影響をより受けにくく、それによって孔の品質を改善しかつＥＤＭ処理の時間および費用を低減するＥＤＭ電極ドレッシング型板を提供する。【解決手段】導電性の材料でできた本体を備えるＥＤＭ電極ドレッシング型板の様々な実施形態が提供される。本体には、本体よりも高い硬度の導電性材料を有するパッドが接合されている。侵食された端部を有する電極はパッドに近接して配置され、直流電流が、侵食された端部とパッドとの間にパルスを発生させる。しばらくすると、侵食された端部は、ドレッシングされたチップとして形成される。パッドは本体よりもスパーク浸食の影響を受けにくいため、電極がより均一にドレッシングされ、型板の交換頻度が低下する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＤＭ電極の侵食された端部をドレッシングする型板であって、
本体と、
前記本体に接合されるとともに前記電極の侵食された端部をドレッシングするパッドと、
を備え、
前記パッドが、前記本体の材料硬度よりも高い材料硬度を有する型板。
【請求項２】
前記パッドが前記本体にろう付け材料で接合されている請求項１に記載の型板。
【請求項３】
前記ろう付け材料がＡＭＳ４７７０である請求項２に記載の型板。
【請求項４】
前記本体の材料硬度がブリネル硬度で５０〜１００である請求項１に記載の型板。
【請求項５】
前記本体の材料が銅合金である請求項４に記載の型板。
【請求項６】
前記パッドの材料硬度がブリネル硬度で６００〜１０００である請求項１に記載の型板。
【請求項７】
前記パッドの材料がカーバイド合金である請求項３に記載の型板。
【請求項８】
前記本体がポケットを備え、前記パッドが前記ポケット内で前記本体に接合されている請求項１に記載の型板。
【請求項９】
ＥＤＭ電極の侵食された端部をドレッシングする型板であって、
前記型板をＥＤＭ装置内で位置決めするための基部と、
前記基部から延びる導電性の本体と、
前記本体に接合されるとともに前記電極の侵食された端部をドレッシングする導電性のパッドとを備え、
前記パッドが、前記本体の材料硬度よりも高い材料硬度を有する型板。
【請求項１０】
前記パッドが導電性の材料で前記本体に接合されている請求項９に記載の型板。
【請求項１１】
前記パッドが前記本体にろう付け材料で接合されている請求項１０に記載の型板。
【請求項１２】
前記ろう付け材料材がＡＭＳ４７７０である請求項１１に記載の型板。
【請求項１３】
前記本体の材料硬度がブリネル硬度で５０〜１００である請求項９に記載の型板。
【請求項１４】
前記本体の材料が銅合金である請求項１３に記載の型板。
【請求項１５】
前記パッドの材料硬度がブリネル硬度で６００〜１０００である請求項９に記載の型板。
【請求項１６】
前記パッドの材料がカーバイド合金である請求項１５に記載の型板。
【請求項１７】
前記本体がポケットを備え、前記パッドが前記ポケット内で前記本体に接合されている請求項９に記載の型板。
【請求項１８】
電極をドレッシングするスパーク耐食パッドが型板の本体に接合されている電極ドレッシング型板。
【請求項１９】
前記パッドが前記本体にろう付け材料で接合されている請求項１８に記載の型板。
【請求項２０】
前記パッドの材料がカーバイド合金である請求項１８に記載の型板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工（ＥＤＭ）に関し、より具体的には、新しいまたは消耗したＥＤＭ電極を所定の長さおよび角度にドレッシングするための型板に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射器および高温ガスタービンエンジン部品などの物品はしばしば、製造時に穿孔される、直径が小さくかつ精密な公差の孔を含む。ブレード、ベーンおよび外側シュラウドセグメントなどのタービンエンジン部品は、冷却を目的として、直径の小さな孔の高密度パターンを必要とする。内部管路は、加圧された圧縮機空気を構成要素内部に導き、孔は、高温の燃焼ガスから構成要素を保護する保護フィルムとして空気を排出する。フィルム孔は一般に、直径が０．０１２インチから０．０３５インチであるか、または相当する寸法の非円形の形状を有する。孔は、フィルムによる保護を確実に最も効果的にするために、構成要素の表面に有利に配置される。
【０００３】
フィルム孔は極めて寸法が小さく、正確な位置決めを必要とし、かつ数が膨大であるため、一般にコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）のレーザーおよび／または放電加工（ＥＤＭ）ワークセンタを使用して作成される。レーザー穿孔は通常、視線（ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ）がレーザーからフィルム孔の位置まで存在するほぼ円形のフィルム孔に限定される。視線がないフィルム孔の位置またはレーザーを使用しては達成できない形状を有するフィルム孔は、ＥＤＭを使用して穿孔される。ＥＤＭワークセンタの例は、チェック等に付与された米国特許第４０４４２１６号において開示されており、この米国特許第４０４４２１６号は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００４】
ＥＤＭは、導電性の材料の制御された電食を行う処理である。工具と物品の双方は、例えば炭化水素油または脱イオン水などの循環する誘電流体に浸漬される。低電圧かつ高アンペア数の直流が、約２００００Ｈｚで電極に供給される。電気インパルスはスパークとなり、そのスパークは、誘電流体を介して物品と電極との間の０．００１インチ（０．０２ｍｍ）の間隙をジャンプする。間隙が大きすぎる場合、誘電流体のイオン化は起こらず、機械加工を行うことはできない。間隙が小さすぎる場合、工具とワークピースが互いに溶接されることがある。スパークが衝突する局部的な領域が高温になって、物品の材料が溶融する。溶融した材料は、物品から放出され、誘電流体によって運び去られる。誘電流体は、スパークによって発生した熱の放散も促進する。
【０００５】
ＥＤＭ電極は一般に、タングステンカーバイド、銅タングステン、銀タングステン、黄銅、銅、クロムめっき材料、黒鉛および亜鉛合金から作られる。機械加工性、導電率およびコストは、電極材料の選択における重要な検討事項であるが、電極の材料および形状の選択は各用途によって決まる。電極の断面プロファイルは、必要なフィルム孔の形状に形成される。単一の電極を使用してもよく、または、一連の孔を特定のパターンで同時に穿孔するために複数の電極を一組にまとめてもよい。電極は、中実であってもよく、または、直接スパークの間隙の位置に誘電流体を通過させるように中空であってもよい。ＥＤＭ機械加工プロセスの間、電極は、スパーク動作によって生じる侵食を受ける。複数電極の構成では、１つまたは複数の電極が他の電極よりも速い割合で侵食されることがある。その結果、電極が徐々に浸食されると、厳密な機械加工公差を維持することが困難となる。
【０００６】
新しい電極には多くの設定時間と交換コストが伴うため、侵食された電極が引き続き使用可能となるように、通常、トリミングまたは仕上げ処理を使用して電極をドレッシングする。基本的に、電極の侵食された部分は除去され、元の寸法を有する電極の部分が露出する。電極は、連続する各物品が機械加工される前に、または、一部の用途ではさらに高頻度のドレッシングが必要となることがある。電極をドレッシングするための１つの技法が、ルパートに付与された米国特許第４７８６７７７号に開示されている。この特許によれば、レーザー発生源が、消耗した電極のチップに焦点を定められ、消耗したチップが、電極から分離されて、チップ端部にバリおよびウィスカを形成することなく、所望の消耗していない外形に再形成される。
【０００７】
電極をドレッシングするための他の技法が、ベーカに付与された米国特許第４８５０１４７号に開示されている。この特許によれば、消耗した電極は研削要素の周囲溝内へ接線方向に送られ、電極に相補的輪郭が与えられる。
【０００８】
電極をドレッシングするためのさらなる技法が、キヨシに付与された米国特許第４３６５１３３号に開示されている。この特許によれば、消耗した工具電極は、繰出しリールと巻取りリールとの間を移動するベルト電極に非常に近接して配置される。直流電流が、消耗した工具電極とベルト電極との間でパルスを発生させる。ベルト電極の一部が侵食されると、その一部は、巻取りリール上を前進し、侵食されていない表面を次のドレッシングサイクルで使用するために露出させる。
【０００９】
上述した技法の特有の欠点は、それらの技法を実施するために複雑な装置と特別な工具が要求されることである。これによって、ＥＤＭ処理の時間とコストが増大する。
【００１０】
電極１０をドレッシングするためのさらなる技法は、図１に示すように型板１４を使用して、侵食された電極端部１２をドレッシングすることに関する。電極１０はまず、侵食された端部１２がドレッシング後の長さ（Ｌ）を超えて延びるように、ホルダー１６内を前進され、この長さ（Ｌ）はホルダー１６からドレッシング後の端部１８までの距離である。直流電流２０は、侵食された端部１２と型板１４との間にパルスを発生させる。しばらくすると、侵食された端部１２は、ドレッシングされた端部１８として形成される。ドレッシングされた端部１８は、型板１４のドレッシング平面２２およびドレッシング角度（α）によって、所定の長さ（Ｌ）および角度（α）に形成される。
【００１１】
上述した技法は、複雑で専用の工具を用いることが少なくなるという利点を有するが、同時に欠点も有している。型板１４は一般に、電極１０と同一かまたは電極１０に相当する硬度を有する材料でできているため、型板１４には、継続的なスパークによる浸食によって穴２４が生じる。穴２４の深さ（Ｄ）は、ドレッシングする電極１０の数と共に増大する。侵食穴２４の深さ（Ｄ）が増大すると、その後に処理される侵食された端部１２のドレッシングが制限される。長さ（Ｌ）にドレッシングされる代わりに、ドレッシングされる端部１８は、長さ（Ｌ）よりも長い長さにドレッシングされる。ドレッシングが制限された端部１８は、必要以上に長くなり、許容できないほど深い孔、不正確な孔の位置決め、不正確な孔形状、ＥＤＭ処理の開始時の電極１０と物品との間の短絡など、物品の欠陥につながることがある。これらの状態は、いずれも許容されるものではなく、物品の損傷につながることがあるため、ドレッシング型板１４は頻繁に交換される。ドレッシング型板１４を頻繁に交換すると、時間を要すると共にＥＤＭ処理にさらなるコストが追加される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、必要とされるのは、スパーク浸食の影響をより受けにくく、それによって孔の品質を改善しかつＥＤＭ処理の時間および費用を低減するＥＤＭ電極ドレッシング型板１４である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、スパーク浸食に対する改善された耐性を有し、それによって孔の品質を改善しかつＥＤＭ処理の時間および費用を低減するＥＤＭ電極ドレッシング型板が提供される。
【００１４】
型板は、導電性の材料でできた本体を備える。本体には、本体よりも高い硬度の導電性の材料を有するパッドが接合されている。侵食した端部はパッドに近接して配置され、直流電流が、侵食された端部とパッドとの間にパルスを発生させる。パッドは本体よりもスパーク浸食の影響を受けにくいため、電極がより均一にドレッシングされ、型板の交換頻度が低下する。
【００１５】
本発明の他の詳細、ならびに本発明に付随する他の目的および利点について、以下の詳細な説明および添付の図面に記載し、その図面において同じ参照符号は同じ要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ここで図２から６を参照すると、ＥＤＭドレッシング型板（ＥＤＭ  ｄｒｅｓｓｉｎｇ  ｔｅｍｐｌａｔｅ）１４は、概して基部２８とスパーク耐食パッド３０との間に配置された本体２６を備える。本体２６および基部２８は、電極１０と同等の硬度を有する銅、黄銅または他の適切な材料などの導電性材料を含む。本体２６は、鋳造、鍛造、機械加工、または他のいかなる適切な製造手段により製造されてもよい。例示的な本体２６においては、ブリネル硬度で約５０〜１００の硬度を有する銅合金材料を使用した。本体２６および基部２８は、図に示すように一体に形成されてもよく、または複数の要素が、ろう付け、溶接、もしくはその他の接合手段（図示省略）により結合されてもよい。基部２８は、ホルダー１６に対して正しい高さおよび角度に本体２６およびパッド３０を位置決めする。本体２６は、図２から４に示すように、パッド３０を受けるためのポケット３２を含んでもよく、または図５から６に示すように平坦であってもよい。以前に侵食された型板１４の本体２６にポケット３２を機械加工して、本発明による型板１４を形成することができる。
【００１７】
パッド３０は、本体２６および電極１０自体の硬度より高い硬度を有する導電性の材料でできている。例示的な型板１４においては、例えばロジャーズ  ツール  ワークス社（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｔｏｏｌ  Ｗｏｒｋｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）から入手可能な、ブリネル硬度で約６００〜１０００の硬度を有するカーバイド合金材料を使用した。パッド３０のカーバイド合金材料は、電極１０の材料よりも、ドレッシング処理によって生じるスパーク浸食に影響されにくい。
【００１８】
パッド３０は、その接合面で導電性に悪影響を与えることのない接合手段３４を使用して、本体２６に接合されている。ろう付け、溶接または他の適切な接合手段を用いてもよい。例えば、パッド３０を例示的型板１４の本体２６に接合するために、低温のＡＭＳ４７７０のろう付けを使用した。ろう付けが接合手段３４として用いられる場合、パッド３０は、ろう付け材料をその融点を十分に超える温度に再加熱することによって、後に除去するかまたは移動することができる。
【００１９】
パッド３０は、侵食された端部１２を適切にドレッシングするために、基部２８に対していかなる角度（α）に配置されてもよい。物品はＥＤＭ穿孔のためにいかなる方向に配置されてもよいため、その角度（α）は限定されていない。
【００２０】
ドレッシング処理の間、侵食されたチップ１２を有する１つまたは複数の電極１０は、まず、ドレッシング後の長さ（Ｌ）を超えてホルダー１６内で前進され、その長さ（Ｌ）はホルダー１６からドレッシング後のチップ１８までの距離である。直流電流２０は、侵食されたチップ１２と型板パッド３０との間にパルスを発生させる。しばらくすると、侵食された端部１２は、所定の長さ（Ｌ）および角度（α）を有するドレッシングされた端部１８として形成され、その長さ（Ｌ）および角度（α）は、パッド３０のドレッシング平面２２およびドレッシング角度（α）によって定められる。パッド３０はスパーク浸食の影響をより受けにくいため、ドレッシングされたチップ１８は、より均一な長さ（Ｌ）および角度（α）を有し、型板１４の交換頻度が低下する。
【００２１】
本発明についてその特定の実施例に関して説明したが、上記の説明を読めば、他の代替、改変および変更が当業者には明らかとなろう。したがって、そのような代替、改変および変更が、広範な添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＥＤＭ装置の一部に取り付けられた従来技術のドレッシング型板の簡略化された側面図である。
【図１Ａ】ＥＤＭ電極の侵食されたチップの詳細図である。
【図２】組立て前の本発明の一実施形態によるドレッシング型板の側面図である。
【図３】完全に組み立てられた本発明の一実施形態によるドレッシング型板の側面図である。
【図４】完全に組み立てられた本発明の一実施形態によるドレッシング型板の斜視図である。
【図５】完全に組み立てられた本発明の他の実施形態によるドレッシング型板の側面図である。
【図６】完全に組み立てられた本発明のさらなる実施形態によるドレッシング型板の側面図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【外国語明細書】
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