(57)【要約】  湾曲外側導管と、湾曲回転電極と、駆動モータとを含む加工装置が開示される。外側導管は、キャビティと、キャビティと流体連通する流体入口とを有する。電極は、キャビティに配置され、第１の端部および第２の端部を有する可撓性シャフトと、キャビティと流体連通する流体出口を有し、可撓性シャフトの第１の端部と電気的に接続されて可撓性シャフトを介して電力供給される加工ヘッドとを含む。モータは、可撓性シャフトを駆動して回転させるために可撓性シャフトの第２の端部に機械的に結合される。加工装置と、可撓性シャフトに電力供給するための電源と、電解質を流体入口に供給するための電解質供給部と、外側導管およびモータが配置される工作機械とを含む加工システムも開示される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ（１０）と、前記キャビティ（１０）と流体連通する流体入口（１２０）とを有する湾曲外側導管（１２）と、
前記キャビティ（１０）に配置され、第１の端部（１１２１）および第２の端部（１１２２）を有する可撓性シャフト（１１２）と、前記キャビティ（１０）と流体連通する流体出口（１１１０）を有し、前記外側導管（１２）から電気的に絶縁され、前記可撓性シャフト（１１２）の前記第１の端部（１１２１）と電気的に接続されて前記可撓性シャフト（１１２）を介して電力供給される加工ヘッド（１１１）とを備える湾曲回転電極（１１）と、
前記可撓性シャフト（１１２）を駆動して回転させるために前記可撓性シャフト（１１２）の前記第２の端部（１１２２）に機械的に結合される駆動モータ（１３）とを備える、加工装置（１）。
【請求項２】
前記加工ヘッド（１１１）が、前記外側導管（１２）の外側に位置し、前記湾曲回転電極（１１）が、前記加工ヘッド（１１１）を前記可撓性シャフト（１１２）の前記第１の端部（１１２１）と電気的に接続し、前記流体出口（１１１０）および前記キャビティ（１０）と流体連通する流体通路（１４０）を備える第１のシャフトカップリング（１４）を備える、請求項１に記載の加工装置（１）。
【請求項３】
前記加工ヘッド（１１１）が、ねじ接続によって前記第１のシャフトカップリング（１４）と着脱可能に結合される、請求項２に記載の加工装置（１）。
【請求項４】
前記外側導管（１２）が、前記キャビティ（１０）内に第１の軸受（１５）を設け、前記第１のシャフトカップリング（１４）が、前記第１の軸受（１５）と回転可能に接触する、請求項２に記載の加工装置（１）。
【請求項５】
前記第１の軸受（１５）が、流体が軸受を横切って流れるのを阻止するための密封軸受である、請求項４に記載の加工装置（１）。
【請求項６】
前記湾曲回転電極（１１）が、前記可撓性シャフト（１１２）の前記第２の端部（１１２２）を前記駆動モータ（１３）と接続するための第２のシャフトカップリング（１６）を備える、請求項１に記載の加工装置（１）。
【請求項７】
前記外側導管（１２）が、前記キャビティ（１０）内に第２の軸受（１７）を設け、前記第２のシャフトカップリング（１６）が、前記第２の軸受（１７）と回転可能に接触する、請求項６に記載の加工装置（１）。
【請求項８】
１つまたは複数の電線を介して電源（３）に電気的に接続された１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ（１８）をさらに備え、前記第２のシャフトカップリング（１６）が、前記１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ（１８）と回転可能かつ電気的に接触する、請求項６に記載の加工装置（１）。
【請求項９】
加工装置（１）であって、
キャビティ（１０）と、前記キャビティ（１０）と流体連通する流体入口（１２０）とを有する湾曲外側導管（１２）と、
前記キャビティ（１０）に配置され、第１の端部（１１２１）および第２の端部（１１２２）を有する可撓性シャフト（１１２）と、前記キャビティ（１０）と流体連通する流体出口（１１１０）を有し、前記外側導管（１２）から電気的に絶縁され、前記可撓性シャフト（１１２）の前記第１の端部（１１２１）と電気的に接続されて前記可撓性シャフト（１１２）を介して電力供給される加工ヘッド（１１１）とを備える湾曲回転電極（１１）と、
前記可撓性シャフト（１１２）を駆動して回転させるために前記可撓性シャフト（１１２）の前記第２の端部（１１２２）に機械的に結合される駆動モータ（１３）とを備える加工装置（１）と、
前記湾曲回転電極（１１）の前記可撓性シャフト（１１２）に電力供給するための電源（３）と、
電解質を前記流体入口（１２０）に供給するための電解質供給部（４）と、
工作機械（２）とを備え、前記外側導管（１２）および前記駆動モータ（１３）は、前記工作機械（２）に配置される、加工システム（１００）。
【請求項１０】
前記加工ヘッド（１１１）が、前記外側導管（１２）の外側に位置し、前記湾曲回転電極（１１）が、前記加工ヘッド（１１１）を前記可撓性シャフト（１１２）の前記第１の端部（１１２１）と電気的に接続し、前記流体出口（１１１０）および前記キャビティ（１０）と流体連通する流体通路（１４０）を備える第１のシャフトカップリング（１４）を備える、請求項９に記載の加工システム（１００）。
【請求項１１】
前記加工ヘッド（１１１）が、ねじ接続によって前記第１のシャフトカップリング（１４）と着脱可能に結合される、請求項１０に記載の加工システム（１００）。
【請求項１２】
前記外側導管（１２）が、前記キャビティ（１０）内に第１の軸受（１５）を設け、前記第１のシャフトカップリング（１４）が、前記第１の軸受（１５）と回転可能に接触する、請求項１０に記載の加工システム（１００）。
【請求項１３】
前記第１の軸受（１５）が、流体が軸受を横切って流れるのを阻止するための密封軸受である、請求項１２に記載の加工システム（１００）。
【請求項１４】
前記湾曲回転電極（１１）が、前記可撓性シャフト（１１２）の前記第２の端部（１１２２）を前記駆動モータ（１３）と接続するための第２のシャフトカップリング（１６）を備える、請求項９に記載の加工システム（１００）。
【請求項１５】
前記外側導管（１２）が、前記キャビティ（１０）内に第２の軸受（１７）を設け、前記第２のシャフトカップリング（１６）が、前記第２の軸受（１７）と回転可能に接触する、請求項１４に記載の加工システム（１００）。
【請求項１６】
１つまたは複数の電線を介して電源（３）に電気的に接続された１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ（１８）をさらに備え、前記第２のシャフトカップリング（１６）が、前記１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ（１８）と回転可能かつ電気的に接触する、請求項１４に記載の加工システム（１００）。
【請求項１７】
前記加工装置（１）が、湾曲ポケット（２０２）をワーク（２００）に粗加工するための電気化学放電加工装置である、請求項９に記載の加工システム（１００）。
【請求項１８】
前記電解質が、前記流体入口（１２０）、前記キャビティ（１０）および前記流体出口（１１１０）を介して前記加工ヘッド（１１１）と前記ワーク（２００）との間の間隙（Ｄ１）に供給される、請求項１７に記載の加工システム（１００）。
【請求項１９】
前記電解質が、前記ワーク（２００）の加工中に前記流体入口（１２０）、前記キャビティ（１０）および前記流体出口（１１１０）から前記ワーク（２００）の前記加工された湾曲ポケット（２０２）と前記加工装置（１）との間の半径方向間隙（Ｄ２）を通して循環される、請求項１７に記載の加工システム（１００）。
【請求項２０】
前記加工中に発生した破片を前記電解質から濾過するためのフィルタ（５）をさらに備え、前記濾過された電解質が、前記電解質供給部（４）に戻される、請求項１９に記載の加工システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工装置および加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、一般に、加工分野に関し、より具体的には、加工装置および加工装置を有する加工システムに関する。
【０００３】
従来の機械加工と比較して、電気浸食加工は、より高い加工効率で高い硬度を有する材料に特に適用される。結果として、ＥＡＭ（電気アーク加工）およびＥＣＤＭ（電気化学放電加工）のような電気浸食加工技術は、たとえば高速粗加工の分野においてますます選択される技術である。
【０００４】
電気浸食加工装置では、通常、「ポケット加工」、「スロット加工」または他の３Ｄ形状加工用にワークを加工するために直線電極が使用され、電極は、局所的なアーク損傷を回避するために加工中に回転させる必要がある。しかし、直線電極は、多くの固有の制限を有する。たとえば、直線電極は、一般に、湾曲ポケットまたは湾曲孔の加工、特に曲率の大きい湾曲ポケットまたは湾曲孔の加工には、使用するのが困難または不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第出願公開２０１１／００７００９６号明細書
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態では、本開示は、加工装置を提供する。前記加工装置は、湾曲外側導管と、湾曲回転電極と、駆動モータとを備える。前記湾曲外側導管は、キャビティと、前記キャビティと流体連通する流体入口とを有する。前記湾曲回転電極は、前記キャビティに配置され、第１の端部および第２の端部を有する可撓性シャフトと、前記キャビティと流体連通する流体出口を有し、前記外側導管から電気的に絶縁され、前記可撓性シャフトの前記第１の端部と電気的に接続されて前記可撓性シャフトを介して電力供給される加工ヘッドとを備える。前記駆動モータは、前記可撓性シャフトを駆動して回転させるために前記可撓性シャフトの前記第２の端部に機械的に結合される。
【０００７】
別の実施形態では、本開示は、加工システムを提供する。前記加工システムは、加工装置と、電源と、電解質供給部と、工作機械とを備える。前記加工装置は、湾曲外側導管と、湾曲回転電極と、駆動モータとを備える。前記湾曲外側導管は、キャビティと、前記キャビティと流体連通する流体入口とを有する。前記湾曲回転電極は、前記キャビティに配置され、第１の端部および第２の端部を有する可撓性シャフトと、前記キャビティと流体連通する流体出口を有し、前記外側導管から電気的に絶縁され、前記可撓性シャフトの前記第１の端部と電気的に接続されて前記可撓性シャフトを介して電力供給される加工ヘッドとを備える。前記駆動モータは、前記可撓性シャフトを駆動して回転させるために前記可撓性シャフトの前記第２の端部に機械的に結合される。前記電源は、前記湾曲回転電極の前記可撓性シャフトに電力供給するように構成される。前記電解質供給部は、電解質を前記流体入口に供給するように構成される。前記外側導管および前記駆動モータは、前記工作機械に配置される。
【０００８】
湾曲回転電極により、本開示によって提供される加工装置および加工システムは、湾曲ポケット、湾曲孔、ベーン、および直線電極を用いた従来の加工によってアクセスすることが困難な高い曲率または複雑な幾何学的形状を有する他の形状を含む、様々な部品を加工することができる。
【０００９】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による加工装置の斜視図である。
【図２】加工装置の外側導管が除去された、図１と同様の加工装置の斜視図である。
【図３】図１の加工装置の概略断面図である。
【図４】図３の加工装置の電極端部の拡大図である。
【図５】図３の加工装置のモータ端部の拡大図である。
【図６】本開示の一実施形態による加工システムの概略ブロック図である。
【図７】工作機械に接続するための取付プレートを有する加工装置の斜視図である。
【図８】図７の加工装置および加工の開始位置にあるワークの概略図である。
【図９】図７の加工装置および加工中のワークの概略図である。
【図１０】図７の加工装置および加工の最終位置にあるワークの概略図である。
【図１１】微細加工されたワークの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。以下の説明では、不必要な詳細で開示を不明瞭にすることを避けるために、周知の機能または構成については詳細に説明しない。
【００１２】
特に明記しない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本開示が属する当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で使用される「第１の」、「第２の」等の用語は、いかなる順序、量、または重要性も意味するものではなく、むしろ１つの要素と別の要素とを区別するために用いられる。また、単数形での記述（「ａ」および「ａｎ」）は、量の限定を意味するものではなく、むしろ参照される項目が少なくとも１つ存在することを意味する。「または」という用語は、包括的であって、列挙された項目のうちの１つ、いくつか、またはすべてを意味する。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」ならびにこれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその均等物ならびに追加の項目を含むことを意味する。
【００１３】
図１〜図５は、本開示の一実施形態による加工装置の概略図を示す。図１〜図５に示すように、本開示の一実施形態による加工装置１は、湾曲回転電極１１（図２に示す）と、湾曲外側導管１２と、駆動モータ１３とを備える。外側導管１２は、キャビティ１０（図３に示す）と、キャビティ１０と流体連通する流体入口１２０とを有する。湾曲回転電極１１は、加工ヘッド１１１と、可撓性シャフト１１２とを備える。可撓性シャフト１１２は、キャビティ１０に配置され、第１の端部１１２１（図３および図４に示す）および第２の端部１１２２（図３および図５に示す）を有する。加工ヘッド１１１は、キャビティ１０と流体連通する流体出口１１１０を有し、外側導管１２から電気的に絶縁され、加工ヘッド１１１が可撓性シャフト１１２を介して電力供給され得るように可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１と電気的に接続される。駆動モータ１３は、可撓性シャフト１１２を駆動して回転させるために可撓性シャフト１１２の第２の端部１１２２に機械的に結合される。
【００１４】
加工装置１がワークを加工する必要がある場合、ワークは、加工ヘッド１１１がワークとの間隙を保った状態で加工装置１に対して位置決めされる。加工中、湾曲回転電極１１は、駆動モータ１３によって回転するために駆動されてワークに対して移動し、湾曲回転電極１１およびワークは、電源によって電源供給され、それにより火花放電が加工装置１の加工ヘッド１１１とワークとの間に発生してワークの材料の一部が除去される。同時に、流体が流体供給部によって流体入口１２０から供給され、キャビティ１０を通って加工ヘッド１１１の流体出口１１１０から排出され、加工ヘッド１１１とワークとの間の間隙を洗い流す。
【００１５】
湾曲電極１１の回転の目的は、回転電極１１が加工中に均一な材料除去を促進し、安定した加工条件を維持するのを補助することである。また、短絡が加工ヘッド１１１とワークとの間に発生した場合、回転電極１１は、短絡に迅速に対応することができる。可撓性シャフト１１２が湾曲外側導管１２のキャビティ１０に配置されるので、可撓性シャフト１１２は、湾曲状態にある。可撓性シャフト１１２を採用する目的は、湾曲状態のときにトルクを伝達することである。
【００１６】
外側導管１２は、加工中にその形状を維持するのに十分な強度を有し、可撓性も有する。外側導管１２は、加工ヘッド１１１から電気的に絶縁され、ワークと共に放電しないように構成される。したがって、外側導管１２は、金属材料であってもよい。外側導管１２の材料は、たとえば銅を含む。しかし、外側導管１２の材料は、金属材料に限定されるべきではない。外側導管１２の材料はまた、電気絶縁材料を含むが、それは電気絶縁材料が放電または電気アークによる第２の放電を回避し、外側導管１２に損傷を与えないようにするのにより有効であるからである。
【００１７】
湾曲回転電極１１により、本開示の加工装置１は、湾曲ポケット、湾曲孔、ベーン、または直線電極を用いた従来の加工によってアクセスすることが困難な高い曲率または複雑な幾何学的形状を有する他の形状を含む、様々な部品を加工することができる。
【００１８】
湾曲回転電極１１の加工ヘッド１１１は、（図８〜図１０に示すように）ワーク２００を加工する際に摩耗しやすく、頻繁に交換する必要があるため、加工ヘッド１１１は、交換可能に配置され、可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１に着脱可能に結合される。このような交換可能な加工ヘッド１１１を採用することにより、湾曲回転電極１１の他の部分に損傷を与えることなく、加工ヘッド１１１を可撓性シャフト１１２から除去することが容易になる。
【００１９】
図２〜図４を参照すると、一実施形態では、湾曲回転電極１１の加工ヘッド１１１は、外側導管１２の外側に位置し、湾曲回転電極１１は、加工ヘッド１１１を可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１と電気的に接続するための第１のシャフトカップリング１４をさらに備えることができる。第１のシャフトカップリング１４は、流体出口１１１０およびキャビティ１０と流体連通する流体通路１４０を備える。湾曲回転電極１１の加工ヘッド１１１は、第１のシャフトカップリング１４を介して可撓性シャフト１１２に電気的に結合され、加工ヘッド１１１は、第１のシャフトカップリング１４と着脱可能に結合される。たとえば、加工ヘッド１１１は、第１のシャフトカップリング１４上にねじ接続によってボルト止めすることができ、可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１は、第１のシャフトカップリング１４に挿入することができるので、第１のシャフトカップリング１４によって、加工ヘッド１１１を可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１に着脱可能に結合することができる。
【００２０】
本開示の加工ヘッド１１１は、交換可能に限定されるべきではない。別の実施形態では、加工ヘッド１１１は、可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１と直接的かつ電気的に接続することもできる。
【００２１】
外側導管１２は、キャビティ１０内に第１の軸受１５を設け、第１のシャフトカップリング１４は、第１の軸受１５と回転可能に接触する。第１の軸受１５は、複数のロールボール１５１を含む。第１のシャフトカップリング１４は、第１の軸受１５の複数のロールボール１５１と回転可能に結合することができ、第１の軸受１５は、外側導管１２上に固定することができるので、第１の軸受１５によって、可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１を外側導管１２のキャビティ１０に回転可能に配置することができる。
【００２２】
第１の軸受１５は、流体が軸受を横切って流れるのを阻止するための密封軸受である。第１のシャフトカップリング１４の流体通路１４０は、加工ヘッド１１１の流体出口１１１０と流体連通し、流体通路１４０もまた、キャビティ１０と流体連通する。したがって、流体は、外側導管１２の流体入口１２０からキャビティ１０に流れることができ、その後、流体は、キャビティ１０から第１のシャフトカップリング１４の流体通路１４０を通って加工ヘッド１１１の流体出口１１１０にさらに流れることができる。第１の密封軸受１５は、流体が軸受を横切って流れるのを阻止するように適合されているので、流体の流れは、流体出口１１１０を通って加工される領域の方に向けられる。
【００２３】
湾曲回転電極１１の可撓性シャフト１１２は、駆動モータ１３に着脱可能に結合される。図２、図３および図５を参照すると、別の実施形態では、湾曲回転電極１１は、可撓性シャフト１１２の第２の端部１１２２を駆動モータ１３と接続するための第２のシャフトカップリング１６をさらに備えることができる。たとえば、駆動モータ１３は、第２のシャフトカップリング１６上にボルト止めすることができ、可撓性シャフト１１２の第２の端部１１２２は、第２のシャフトカップリング１６に挿入することができるので、第２のシャフトカップリング１６によって、駆動モータ１３を可撓性シャフト１１２の第２の端部１１２２に着脱可能に結合することができる。
【００２４】
外側導管１２は、キャビティ１０内に第２の軸受１７を設け、第２のシャフトカップリング１６は、第２の軸受１７と回転可能に接触する。第２の軸受１７は、複数のロールボール１７１を含む。第２のシャフトカップリング１６は、第２の軸受１７の複数のロールボール１７１と回転可能に結合することができ、第２の軸受１７は、外側導管１２上に固定することができるので、第２の軸受１７によって、可撓性シャフト１１２の第２の端部１１２２を外側導管１２のキャビティ１０に回転可能に配置することができる。
【００２５】
１つまたは複数の実施形態では、第２の軸受１７は、密封軸受であり、このような状況下では、流体が第２の軸受１７を介してキャビティ１０の外側に流れるのを防止することができる。
【００２６】
一実施形態では、加工装置１が動作しているとき、１つまたは複数の電線（図示せず）が共にねじられることを防止するために、加工装置１は、１つまたは複数の電線を介して電源３（図６に示す）に電気的に接続された１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ１８をさらに備えることができる。第２のシャフトカップリング１６は、１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ１８と回転可能に接触する。一例として、加工装置１は、３つのカーボンブラシ１８を備えるように示されている。加工装置１は、弾性構成要素（図示せず）をさらに備える。弾性構成要素は、３つのカーボンブラシ１８を第２のシャフトカップリング１６に密着させて保持することができる。３つのカーボンブラシ１８が第２のシャフトカップリング１６と電気的に接触するので、第２のシャフトカップリング１６は、可撓性シャフト１１２の第２の端部１１２２と電気的に接続し、可撓性シャフト１１２の第１の端部１１２１は、第１のシャフトカップリング１４を介して加工ヘッド１１１と電気的に接続し、加工ヘッド１１１は、１つまたは複数のカーボンブラシ１８と電気的に接続する。したがって、加工ヘッド１１１は、１つまたは複数のカーボンブラシ１８によって電源３に電気的に接続することができる。
【００２７】
本開示では、湾曲電極１１の可撓性シャフト１１２は、上述の第２のシャフトカップリング１６および１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ１８を介して電源３によって電力供給されることに限定されるべきではなく、電源３に電気的に接続されて任意の適切な方法で電力供給されてもよい。たとえば、一実施形態では、湾曲電極１１の可撓性シャフト１１２は、外側導管１２を通って延びる１つまたは複数の位置決めされたカーボンブラシ１８と直接的かつ電気的に接続されてもよい。別の実施形態では、湾曲電極１１の可撓性シャフト１１２は、無線電源によって電力供給されてもよい。
【００２８】
本開示は、ワーク２００を加工するための加工システム１００をさらに提供する。図６は、本開示の一実施形態による加工システム１００を示す。図６に示すように、本開示の一実施形態に係る加工システム１００は、上述の加工装置１と、工作機械２と、電源３と、流体供給部、たとえば電解質供給部４とを備える。電源３は、加工装置１の湾曲回転電極１１に電力供給するように構成される。電解質供給部４は、電解質を加工装置１の外側導管１２の流体入口１２０に供給するように構成される。加工装置１は、工作機械２上に取り付けることができる。
【００２９】
図７を参照すると、一実施形態では、加工装置１は、第１の取付ベース２１と、第２の取付ベース２２とをさらに備えることができる。第１の取付ベース２１および第２の取付ベース２２は、外側導管１２、３つのカーボンブラシ１８および駆動モータ１３の取り付けを容易にするために、互いに分離されてもよい。加工装置１の外側導管１２および３つのカーボンブラシ１８は、第１の取付ベース２１内に配置することができる。加工装置１の駆動モータ１３は、第２の取付ベース２２内に配置することができる。また、加工装置１は、第１の取付ベース２１に対応する第１の蓋２３と、第２の取付ベース２２に対応する第２の蓋２４とをさらに備えてもよい。第１の蓋２３は、たとえばボルトによって第１の取付ベース２１と接続することができる。第１の蓋２３は、外側導管１２の流体入口１２０と整列する開口２３０を有する。第２の蓋２４は、たとえばボルトによって第２の取付ベース２２と接続することができる。第１の取付ベース２１および第２の取付ベース２２は、取付プレート２５によって工作機械２上に取り付けることができる。したがって、加工装置１の外側導管１２、３つのカーボンブラシ１８および駆動モータ１３はそれぞれ、工作機械２に配置されてもよい。
【００３０】
加工装置１の３つのカーボンブラシ１８は、１つまたは複数の電線を介して電源３に電気的に接続される。３つのカーボンブラシ１８が第２のシャフトカップリング１６を介して可撓性シャフト１１２と電気的に接続され、可撓性シャフト１１２が第１のシャフトカップリング１４を介して加工ヘッド１１１と電気的に接続されるので、加工装置１の加工ヘッド１１１は、電源３に間接的かつ電気的に結合される。
【００３１】
一実施形態では、加工装置１は、電気化学放電加工（ＥＣＤＭ）装置であり、（図８〜図１０に示すように）１つまたは複数の湾曲ポケットまたは湾曲孔２０２をワーク２００に粗加工するように構成される。たとえば、ワーク２００は、一般に、環状ディスクの形状である。一例として、より湾曲したポケット２０２がワーク２００に粗加工されることを以下に詳細に説明するが、これはより湾曲した孔をワーク２００に粗加工することにも適用される。
【００３２】
ワーク２００を加工する必要がある場合、ワーク２００は、加工装置１に対して位置決めされる。図８は、加工装置１および加工の開始位置にあるワーク２００の概略図を示す。図８を参照すると、ワーク２００を加工する前に、加工装置１は、円盤状のワーク２００の外側半径方向縁部２０５の近傍に配置され、加工装置１の加工ヘッド１１１は、ワーク２００の外側半径方向縁部２０５と一定の間隙Ｄ１を保持する。
【００３３】
図９は、加工装置１および加工中のワーク２００の概略図を示す。ワーク２００の１つの加工されたポケット２０２を明瞭に示すために、ワーク２００のシュラウド２０７（図１０に示す）が除去されている。図９を参照すると、ワーク２００が加工された場合、ワーク２００および加工装置１の湾曲回転電極１１はそれぞれ、電源３によって電力供給される。一実施形態では、ワーク２００は、電源３の負極に結合され、３つのカーボンブラシ１８は、電源３の正極に結合され、それにより加工ヘッド１１１が電源３の正極に間接的に結合される。別の実施形態では、ワーク２００はまた、電源３の正極に結合されてもよく、３つのカーボンブラシ１８は、電源３の負極に結合されてもよい。電解質は、外側導管１２の流体入口１２０、キャビティ１０、および加工ヘッド１１１の流体出口１１１０を介して加工ヘッド１１１とワーク２００との間の間隙Ｄ１に電解質供給部４によって供給される。本実施形態では、電解質は、キャビティ１０から第１のシャフトカップリング１４の流体通路１４０を通って加工ヘッド１１１の流体出口１１１０に流れ、次に加工ヘッド１１１とワーク２００との間の間隙Ｄ１に供給される。
【００３４】
加工中、ワーク２００は、加工装置１の加工ヘッド１１１に対して所定の加工経路に沿って移動し、反対に、加工ヘッド１１１は、ワーク２００の外側半径方向縁部２０５からワーク２００の内側半径方向縁部２０６に向かって移動する。同時に、火花放電が加工装置１の加工ヘッド１１１とワーク２００との間に発生し、それによりワーク２００の材料の一部が除去されて１つの湾曲ポケット２０２をワーク２００に形成する。別の実施形態では、ワーク２００を静止させておき、その代わりに、加工装置１を移動させてもよい。電解質は、加工装置１の加工ヘッド１１１から排出されて加工ヘッド１１１とワーク２００との間の間隙Ｄ１を洗い流すので、加工中に発生した破片は、時間の経過と共に洗い流すことができる。電解質の洗い流しにより、加工プロセスの安定性を高めることができる。さらに、電解質は、外側導管１２の流体入口１２０、キャビティ１０、および加工ヘッド１１１の流体出口１１１０からワーク２００の加工された湾曲ポケット２０２と加工装置１との間の半径方向間隙Ｄ２を通して循環させることができる。
【００３５】
一実施形態では、図６に示すように、加工システム１００は、フィルタ５をさらに備えることができる。フィルタ５は、ワーク２００の加工中に発生した破片を電解質から濾過することができ、濾過された電解質は、再使用のため電解質供給部４に戻すことができる。
【００３６】
図１０は、加工装置１および加工の最終位置にあるワーク２００の概略図を示し、ワーク２００のシュラウド２０７（図１１に示す）は、ワーク２００に加工された複数の湾曲ポケット２０２および複数の形成されたブレード２０４を明瞭に示すために、除去されている。図１０を参照すると、湾曲ポケット２０２の加工が最終的に終了すると、加工装置１の加工ヘッド１１１は、ワーク２００の内側半径方向縁部２０６に到達し、湾曲ポケット２０２は、ワーク２００の内側半径方向縁部２０６および外側半径方向縁部２０５を通って延びる。１つの湾曲ポケット２０２がワーク２００に加工された後、ワーク２００は、所定の角度だけ回転され、次に別の湾曲ポケット２０２が、上記と同様の方法に従ってワーク２００に加工され、それによりブレード２０４がワーク２００の隣接する２つの湾曲ポケット２０２の間に形成される。このように、複数の湾曲ポケット２０２がワーク２００に次々と粗加工されることで、複数のブレード２０４がワーク２００に形成される。
【００３７】
ＥＣＤＭプロセスを用いることによって、加工装置１は、低い切削力で複数の湾曲ポケット２０２をワーク２００に加工することができ、複数の湾曲ポケット２０２をワーク２００に粗加工する時間を大幅に短縮することができる。
【００３８】
図１１は、微細加工されたワーク２００の概略斜視図を示す。図１１を参照すると、図１０の粗加工されたワーク２００は、さらに微細加工されてもよい。一実施形態では、図１０のワーク２００の複数の粗加工されたブレード２０４は、たとえばＥＤＭ（電気放電加工）プロセスによってさらに微細加工することができる。同様に、微細加工後のワーク２００の複数の湾曲ポケット２０２および複数の形成されたブレード２０４を明瞭に示すために、ワーク２００のシュラウド２０７の一部が除去されている。
【００３９】
本開示の加工システム１００は、高い曲率または複雑な幾何学的形状を有する湾曲ポケットまたは湾曲孔２０２をワーク２００に加工することができる。
【００４０】
本開示は典型的な実施形態で図示され説明されているが、本開示の精神から何ら逸脱することなく様々な修正および置換を行うことができるので、示されている詳細に限定されることは意図していない。したがって、本明細書に開示された本開示のさらなる修正および均等物は、当業者には日常的な実験を使用するだけで思いつくことができ、このようなすべての修正および均等物は、以下の特許請求の範囲で定義されている本開示の精神および範囲内であると見なされる。
【符号の説明】
【００４１】
１  加工装置
２  工作機械
３  電源
４  電解質供給部
５  フィルタ
１０  キャビティ
１１  湾曲回転電極
１２  湾曲外側導管
１３  駆動モータ
１４  第１のシャフトカップリング
１５  第１の軸受／第１の密封軸受
１６  第２のシャフトカップリング
１７  第２の軸受
１８  カーボンブラシ
２１  第１の取付ベース
２２  第２の取付ベース
２３  第１の蓋
２４  第２の蓋
２５  取付プレート
１００  加工システム
１１１  加工ヘッド
１１２  可撓性シャフト
１２０  流体入口
１４０  流体通路
１５１  ロールボール
１７１  ロールボール
２００  ワーク
２０２  湾曲孔、湾曲ポケット
２０４  ブレード
２０５  外側半径方向縁部
２０６  内側半径方向縁部
２０７  シュラウド
２３０  開口
１１１０  流体出口
１１２１  第１の端部
１１２２  第２の端部
Ｄ１  間隙
Ｄ２  半径方向間隙
【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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【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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【国際調査報告】
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