(57)【要約】【課題】平面部及びエッジ部ともに加工精度が高い電解加工装置及び電解加工方法を提供する。【解決手段】所定位置で固定された平面形状の被加工金属の両面に対向するとともに、被加工金属の各面との距離が変更可能に設置される一対の第１電極１０Ａと、被加工金属を陽極とし、第１電極１０Ａを陰極として電圧を印加する第１電圧印加部１１Ａと、電圧が印加された第１電極１０Ａと被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出する第１送出部１６と、第１電圧印加部１１Ａによる電圧の印加で加工された被加工金属の端部であるエッジに対向するとともに、固定される被加工金属の各エッジとの距離が変更可能に設置される一対の第２電極１０Ｂと、被加工金属を陽極とし、第２電極１０Ｂを陰極として電圧を印加する第２電圧印加部と、電圧が印加された第２電極１０Ｂと被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出する第２送出部１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置で固定された平面形状の被加工金属の両面に対向するとともに、前記被加工金属の各面との距離が変更可能に設置される一対の第１電極と、
前記被加工金属を陽極とし、前記被加工金属との距離が調整される前記第１電極を陰極として電圧を印加する第１電圧印加部と、
電圧が印加された前記第１電極と前記被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出する第１送出部と、
前記第１電圧印加部による電圧の印加で加工された前記被加工金属の端部である各エッジに対向するとともに、固定される前記被加工金属の各エッジとの距離が変更可能に設置される一対の第２電極と、
前記被加工金属を陽極とし、前記被加工金属との距離が調整される前記第２電極を陰極として電圧を印加する第２電圧印加部と、
電圧が印加された前記第２電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出する第２送出部と、
を備えることを特徴とする電解加工装置。
【請求項２】
所定位置で固定された平面形状の被加工金属の両面を、一対の第１電極に対向させるとともに、前記被加工金属の各面と前記第１電極との距離を変更するステップと、
被加工金属を陽極とし、前記第１電極を陰極として電圧を印加するステップと、
電圧が印加された前記第１電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出するステップと、
電圧が印加されて加工された被加工金属の端部である各エッジに、一対の第２電極を対向させるとともに、前記被加工金属の各エッジと前記第２電極との距離を変更するステップと、
被加工金属を陽極とし、前記第２電極を陰極として電圧を印加するステップと、
電圧が印加された前記第２電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出するステップと、
を備えることを特徴とする電解加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工金属を電解加工する電解加工装置及び電解加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン翼、コンプレッサ翼またはジェットエンジン翼等の翼の生成、自動車部品の生成に、加工速度が速く、精度も高いことから、電解加工（electrochemical machining、ＥＣＭ）が多く用いられている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
電解加工技術は、電極と被加工金属の間に電解液を介して数Ｖから数十Ｖの電圧を印加し、電気化学反応により被加工金属を電解液に溶出する。一般的には、電極を被加工金属に近づけることで、電極の形状に沿った形状に被加工電極を加工することができる。また、電解液には、硝酸ナトリウムや塩化ナトリウムなどの電解質が用いられる。
【０００４】
例えば、翼の加工においては、被加工金属の両側から、電極をある所定の速度で被加工金属の方向へ移動させるが、電極を送るストロークが翼の加工精度の重要な因子となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１３６１７号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加工において平面部である電極の厚さ方向（翼圧面）に関してはストロークを変化させたり、送り速度を変化させて比較的精度よく加工することができるが、エッジ部（翼端部）は加工が困難で加工精度が劣る問題があった。この原因としては、エッジ部には電流が集中するため、翼圧面と比べると因子の影響を受けやすく、薄くなりすぎたり厚くなったりしやすい。
【０００７】
上記課題に鑑み、平面部及びエッジ部ともに加工精度が高い電解加工装置及び電解加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定位置で固定された平面形状の被加工金属の両面に対向するとともに、被加工金属の各面との距離が変更可能に設置される一対の第１電極と、被加工金属を陽極とし、被加工金属との距離が調整される第１電極を陰極として電圧を印加する第１電圧印加部と、電圧が印加された第１電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出する第１送出部と、第１電圧印加部による電圧の印加で加工された被加工金属の端部である各エッジに対向するとともに、固定される被加工金属の各エッジとの距離が変更可能に設置される一対の第２電極と、被加工金属を陽極とし、被加工金属との距離が調整される第２電極を陰極として電圧を印加する第２電圧印加部と、電圧が印加された第２電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出する第２送出部とを備える。
【０００９】
また、請求項２の発明は、所定位置で固定された平面形状の被加工金属の両面を、一対の第１電極に対向させるとともに、被加工金属の各面と第１電極との距離を変更するステップと、被加工金属を陽極とし、第１電極を陰極として電圧を印加するステップと、電圧が印加された第１電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出するステップと、電圧が印加されて加工された被加工金属の端部である各エッジに、一対の第２電極を対向させるとともに、被加工金属の各エッジと第２電極との距離を変更するステップと、被加工金属を陽極とし、第２電極を陰極として電圧を印加するステップと、電圧が印加された第２電極と被加工金属との間に電解液が流れるように、電解液を送出するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、平面部及びエッジ部ともに加工精度が高い電解加工装置及び電解加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る電解加工装置を説明する断面図である。
【図２】図１の電解加工装置における加工を説明する上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。実施形態に係る電解加工装置及び電解加工方法は、タービン翼、コンプレッサ翼またはジェットエンジン翼等の翼、自動車部品等の部品の加工に利用される。具体的には、実施形態に係る電解加工装置及び電解加工方法は、平面形状の金属を材料として、平面形状の翼や部品に加工する。以下では、タービン翼、コンプレッサ翼又はジェットエンジン翼等の翼を加工する一例で説明する。また、以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
図１の断面図及び図２（ａ）の上面図に示すように、実施形態に係る電解加工装置１は、平面形状の被加工金属２０の両面に対向して設置される一対の第１電極１０Ａと、第１電極１０Ａを陰極とし、被加工金属２０を陽極として電圧を印加する第１電源１１Ａと、電圧が印加された第１電極１０Ａと被加工金属２０との間に電解液２１が流れるように、電解液２１を送出する供給部１６とを備えている。また、図２（ｂ）の上面図に示すように、電解加工装置１は、第１電源１１Ａに印加されて加工された被加工金属２０の端部であるエッジに対向して設置される一対の第２電極１０Ｂと、第２電極１０Ｂを陰極とし、被加工金属２０を陽極として電圧を印加する第２電源（図示せず）とを備え、供給部１６は、電圧が印加された第２電極１０Ｂと被加工金属２０との間に電解液２１が流れるように、電解液２１を送出する。
【００１４】
さらに、電解加工装置１は、図１及び図２に示すように、第１電極１０Ａの位置を駆動する第１駆動機構１２Ａと、第２電極１０Ｂの位置を駆動する第２駆動機構１２Ｂと、被加工金属２０を支持する支持具１３と、支持具１３が取り付けられるテーブル１４と、第１電極１０Ａ、第１駆動機構１２Ａ、第２電極１０Ｂ、第２駆動機構１２Ｂ、支持具１３及びテーブル１４が内部に備えられるとともに電解液２１が供給される電解液槽１５と、電解液２１を電解液槽１５に供給する供給部１６と、使用後の電解液２１を再生処理する処理部１７とを備えている。
【００１５】
電解液槽１５内では、一対の第１電極１０Ａは、支持具１３を間に対向して配置されている。この第１電極１０Ａは、被加工金属２０の翼圧面２０１が目的の形状になるような形状に形成されている。このとき、第１電極１０Ａの一部が絶縁物で被覆され、被加工金属２０の各箇所を目的の電流密度で加工する構成であってもよい。また、第１電極１０Ａは、第１駆動機構１２Ａによって、第１電極１０Ａと支持具１３とを結ぶ直線ｘ方向に移動可能である。
【００１６】
電解液槽１５内では、一対の第２電極１０Ｂも、支持具１３を間に対向して配置されている。この第２電極１０Ｂは、被加工金属２０の翼端２０２が目的の形状になるような形状に形成されている。このとき、第２電極１０Ｂの一部が絶縁物で被覆され、被加工金属２０の各箇所を目的の電流密度で加工する構成であってもよい。また、第２電極１０Ｂは、第２駆動機構１２Ｂによって、第２電極１０Ｂと支持具１３とを結ぶ直線ｙ方向に移動可能である。
【００１７】
ここで、図２に示す例では、直線ｘと直線ｙとは直交する一例で示しているが、第１電極１０Ａと第２電極１０Ｂの位置関係は限定されない。すなわち、第１電極１０Ａと第２電極１０Ｂの位置関係は、被加工金属２０の形状や電極１０Ａ及び１０Ｂの形状に応じて、第１電極１０Ａが被加工金属２０の翼圧面２０１を加工可能であり、第２電極１０Ｂが被加工金属２０の翼端２０２を加工可能であるように定められていれば良い。
【００１８】
電解加工装置１では、第１工程で被加工金属２０の翼圧面（平面）２０１を加工した後、第２工程で翼端（エッジ）２０２を加工する。したがって、第１工程における翼圧面２０１の加工の際には、翼端２０２は目的の形状よりも大きくなるように余肉部を設けて加工し、その後、第２工程において翼端２０２を精密に加工する。
【００１９】
具体的には、第１工程において、まず、支持具１３は、被加工金属２０を支持する。その後、供給部１６は、電解液槽１５に電解液２１を供給する。ここで、供給部１６は、電極１０Ａ，１０Ｂ及び被加工金属２０が浸水する量の電解液２１を電解液槽１５に供給する必要がある。例えば、供給部１６は、電解液槽１５に供給する電解液２１を貯留する水槽、電解液２１を電解液槽１５に送出するポンプ、電解液２１を適切な温度に処理する熱交換器等を有している。
【００２０】
電極１０Ａ，１０Ｂ及び被加工金属２０が電解液２１に浸水すると、第１電源１１Ａが、第１電極１０Ａを陰極とし、被加工金属２０を陽極として電圧を印加する。
【００２１】
第１電源１１Ａが電圧を印加すると、図１及び図２（ａ）に示すように、第１駆動機構１２Ａは、第１電極１０Ａを直線ｘ上で移動させる。このとき、第１駆動機構１２Ａは、所定の時間間隔で、第１電極１０Ａを所定の距離に移動させ、第１電極１０Ａと被加工金属２０の翼圧面２０１との間隔を調整する。これにより、被加工金属２０の翼圧面２０１が電解加工される。
【００２２】
ここで、被加工金属２０の翼圧面２０１を電解加工する際には、図１に示すように、第１電極１０Ａと被加工金属２０の翼圧面２０１との間に電解液２１の流れが形成される。供給部１６が、供給ラインＬ１，Ｌ２を介して電解液槽１５に電解液２１を継続して供給することで、第１電極１０Ａと被加工金属２０の翼圧面２０１との間に電解液２１の流れを形成することができる。なお、図１に示す例では、第１電極１０Ａに設けられる流路１０１から第１電極１０Ａと被加工金属２０の翼圧面２０１との間に電解液２１が供給され、この第１電極１０Ａと翼圧面２０１との間に流れを形成していれば、電解液２１の流れの開始位置は限定されない。したがって、例えば、水面方向や底面方向から電解液２１を流す構成であってもよい。
【００２３】
なお、電解液２１の流れを形成することで、（１）電解反応に伴う発熱を除去することができるとともに、（２）加工によって削れたスラッジを第１電極１０Ａと翼圧面２０１との間から除去することができる。したがって、被加工金属２０を精度良く加工するためには、電解液２１を高速で流すことが好ましい。
【００２４】
また、電解加工装置１では、電解加工で使用された電解液２１を回収ラインＬ３を介して処理部１７に回収して再生処理し、循環ラインＬ４を介して供給部１６に循環させることが好ましい。これにより、使用済みの電解液２１を再利用することができる。例えば、処理部１７は、電解液槽１５から回収した使用済みの電解液２１を貯留する水槽、使用済みの電解液２１を再生処理する処理装置、再生処理された電解液２１を供給部１６に送出するポンプ等を有している。
【００２５】
第１電極１０Ａを利用した被加工金属２０の翼圧面２０１の電解加工が終了し、第１電源１１Ａによる電圧の印加が終了すると、支持具１３が被加工金属２０を支持した状態で、第１駆動機構１２Ａは、被加工金属２０から遠ざける方向に第１電極１０Ａを移動する。ここで、翼圧面２０１の電解加工が終了したと判断するタイミングとしては、例えば、第１電極１０Ａと被加工金属２０の間に電流計を設置し、第１電源１１Ａで電圧を印加した場合に計測された電流量の積算値が所定の値に達したときに翼圧面２０１の電解加工が終了したと判断して電圧の印加を終了して第１工程を終了する。なお、電圧の印加が終了した時点では、電解液２１の流れは不要であるため、供給部１６は、電解液槽１５への電解液２１の供給を停止してもよい。
【００２６】
このように、第１工程が終了すると、続いて第２工程において、第２電源が、第２電極１０Ｂを陰極とし、被加工金属２０を陽極として電圧を印加する。
【００２７】
第２電源が電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように、第２駆動機構１２Ｂは、第２電極１０Ｂを直線ｙ上で移動させる。このとき、第２駆動機構１２Ｂは、所定の時間間隔で、第２電極１０Ｂを所定の距離に移動させ、第２電極１０Ｂと被加工金属２０の翼端２０２との間隔を調整する。これにより、被加工金属２０の翼端２０２が電解加工される。
【００２８】
第２工程において被加工金属２０の翼端２０２を電解加工する際の電解加工装置１の断面図は省略するが、ここでも、第２電極１０Ｂと被加工金属２０の翼端２０２との間に電解液２１の流れが形成されている。供給部１６は、電解液槽１５への電解液２１の供給を開始し、継続して電解液２１を供給することで、第２電極１０Ｂと被加工金属２０の翼端２０２との間に流れを形成することができる。これにより、被加工金属の翼圧面２０１の電解加工で残された翼端２０２の余肉部が電解加工される。また、この場合も、使用済みの電解液２１を処理部１７で再生することで、電解液２１を再利用することができる。
【００２９】
第２電極１０Ｂを利用した被加工金属２０の翼端２０２の電解加工が終了し、第２電源による電圧の印加が終了すると、支持具１３が被加工金属２０を支持した状態で、第２駆動機構１２Ｂは、被加工金属２０から遠ざける方向に第２電極１０Ｂを移動する。ここで、翼端２０２の電解加工が終了したと判断するタイミングとしては、例えば、第２電極１０Ｂと被加工金属２０の間に電流計を設置し、第２電源で電圧を印加した場合に計測された電流量の積算値が所定の値に達したときに翼端２０２の電解加工が終了したと判断することができる。また、翼端２０２が加工されて電圧の印加が終了すると、供給部１６は、電解液槽１５への電解液２１の供給を停止し、第２工程が終了する。
【００３０】
なお、図２に示す例では、第１工程で第１電極１０Ａにより翼圧面２０１を加工し、第２工程で第２電極１０Ｂにより側端である翼端２０２を加工するものとして説明したが、図１に示すような上側端部２０３や下側端部２０４の加工が必要な場合、電極の形状を変更することで加工が可能となる。例えば、第１電極１０Ａを上側端部２０３や下側端部２０４まで覆うようなコの字型にしたり、第２電極１０Ｂを上側端部２０３や下側端部２０４まで覆うようなコの字型にして、上側端部２０３や下側端部２０４の加工が可能になる。
【００３１】
上述したように、実施形態に係る電解加工装置及び電解加工方法では、平面状の被加工金属を加工する際、第１工程で平面を加工後、第２工程で加工が困難なエッジ部を加工している。これにより、エッジ部についても精度よく加工することが可能となり、金属加工の精度を向上することができる。
【００３２】
以上、各実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１…電解加工装置
１０Ａ…第１電極
１０Ｂ…第２電極
１１Ａ…第１電源（第１電圧印加部）
１２Ａ…第１駆動機構
１２Ｂ…第２駆動機構
１３…支持具
１４…テーブル
１５…電解液槽
１６…供給部（第１送出部、第２送出部）
１７…処理部
Ｌ１，Ｌ２…供給ライン
Ｌ３…回収ライン
Ｌ４…循環ライン
２０…被加工金属
２０１…翼圧面
２０２…翼端
２１…電解液
【図１】
2013086202.tif 000003
【図２】
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