(57)【要約】【課題】加工精度を向上させることのできる電解加工装置を提供する。【解決手段】電解加工装置２０は、円筒状の電極３０と被加工物１０との間の隙間に電解液を供給しつつ、電極３０と被加工物１０との間に電圧を印加することにより被加工物を加工する。電解加工装置２０は、電極３０と被加工物１０とを相対的に回転させる回転機構５０を備える。電極３０は、電解液が流れる内部通路３１と、内部通路３１から電極３０の外周面に貫通する複数のスリット３４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の電極（３０）と被加工物（１０）との間の隙間に電解液を供給しつつ、前記電極と前記被加工物との間に電圧を印加することにより前記被加工物を加工する電解加工装置（２０）であって、
前記電極と前記被加工物とを相対的に回転させる回転機構（５０）を備え、
前記電極は、前記電解液が流れる内部通路（３１）と、前記内部通路から前記電極の外周面に貫通する複数のスリット（３４）と、を有する
電解加工装置。
【請求項２】
前記電解液は、前記電極と前記被加工物との間の隙間から、前記スリットを通じて、前記電極の前記内部通路に流れる
請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項３】
前記電解液は、前記電極の前記内部通路から、前記スリットを通じて、前記電極と前記被加工物との間の隙間に流れる
請求項１に記載の電解加工装置。
【請求項４】
前記回転機構は、前記電極の中心軸を中心に前記電極を回転させ、
前記スリットは、前記電極の先端部（３２）の外周面（３３）に形成されるとともに、前記電極の中心軸の方向に延びる長孔状に形成され、
前記スリットにおける前記電極の先端部に近い端部を一端部（３４０）とし、前記一端部とは反対側の端部を他端部（３４１）とするとき、
前記スリットは、前記一端部の方が前記他端部よりも前記電極の回転方向の進角側に位置するように、前記電極の中心軸に対して斜めに配置されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解加工装置。
【請求項５】
前記電極における前記被加工物の加工面に対向する部分以外の部分には、絶縁性部材（６０，６１）が設けられている
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解加工装置。
【請求項６】
前記電極の外径を径方向外側に大きくさせる拡径機構（９０）を更に備える
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電解加工装置。
【請求項７】
円筒状の電極（３０）と被加工物（１０）との間の隙間に電解液を供給しつつ、前記電極と前記被加工物との間に電圧を印加することにより前記被加工物を加工する電解加工方法であって、
前記電極は、前記電解液が流れる内部通路（３１）と、前記内部通路から前記電極の外周面に貫通する複数のスリット（３４）と、を有する
前記電極の前記内部通路及び前記スリットに前記電解液を流すことにより、前記電極と前記被加工物との間の隙間に電解液を供給するステップと、
前記電極と前記被加工物とを相対的に回転させつつ、前記被加工物を加工するステップと、
を備える電解加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解加工装置及び電解加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、切削加工に代わる新しい金属加工法として、電気化学加工ＥＣＭ（Electro-Chemical  Machining）が提案されている。ＥＣＭは、電極を陰極とし、被加工物を陽極とするとともに、それらを隙間を隔てて配置した上で、その隙間に電解液を流しながら電極と被加工物との間に電圧を印加することにより、電解作用により被加工物を加工する方法である。従来、この種の電解加工方法を用いた装置としては、特許文献１に記載の装置がある。
【０００３】
特許文献１に記載の電解加工装置は、棒状電極と、ガイド部と、調整部とを備えている。棒状電極は、中心軸に沿って電解液を流す通路を有している。棒状電極は、ガイド部により支持されている。ガイド部には、棒状電極の通路からの電解液を装置外部に排出する排出路が設けられている。調整部は、ガイド部に取り付けられている。この電解加工装置では、調整部を操作することにより、ガイド部による棒状電極の支持方向を微調整することが可能となっている。また、棒状電極の支持方向を調整した後、棒状電極及びガイド部に対して光透過性疑似ワークを被せた状態で棒状電極の通路に電解液を流すことにより、電解液の流れを視認することができる。これにより、実際の電解加工前に電解液の滞留や偏流を確認しつつ、電極の支持方向を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０８１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の電解加工装置のように、電解液の流れを目視で確認しつつ、調整部の操作により棒状電極の支持方向を調整するという方法を用いた場合、棒状電極の支持方向を調整し易くなるものの、棒状電極の支持方向を適切な方向に完全に一致させることは難しい。仮に棒状電極の支持方向が適切な方向から僅かにずれている場合、棒状電極と被加工物との間の隙間に偏りが生じる。棒状電極と被加工物との間の隙間に偏りがある状態のまま被加工物の加工を行った場合、被加工物の加工形状が不均一になる可能性があり、結果として加工精度を確保できないおそれがある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工精度を向上させることのできる電解加工装置、及び電解加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、電解加工装置（２０）は、円筒状の電極（３０）と被加工物（１０）との間の隙間に電解液を供給しつつ、電極と被加工物との間に電圧を印加することにより被加工物を加工する。電解加工装置は、電極と被加工物とを相対的に回転させる回転機構（５０）を備える。電極は、電解液が流れる内部通路（３１）と、内部通路から電極の外周面に貫通する複数のスリット（３４）と、を有する。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、電解加工方法は、円筒状の電極（３０）と被加工物（１０）との間の隙間に電解液を供給しつつ、電極と被加工物との間に電圧を印加することにより被加工物を加工する。電極は、電解液が流れる内部通路（３１）と、内部通路から電極の外周面に貫通する複数のスリット（３４）と、を有する。電解加工方法は、電極の内部通路及びスリットに電解液を流すことにより、電極と被加工物との間の隙間に電解液を供給するステップと、電極と被加工物とを相対的に回転させつつ、被加工物を加工するステップと、を備える。
【０００９】
この構成及び方法によれば、仮に電極と被加工物との間の隙間に偏りが生じている場合でも、回転機構により電極と被加工物とを相対的に回転させることにより、隙間の偏りを均一化させることができる。これにより、被加工物の加工形状を均一化させることができるため、加工精度を向上させることができる。また、被加工物の電解加工により生成されるスラッジや水素等の通電阻害物質は、電極の内部通路及びスリットを流れる電解液により排出される。よって、通電阻害物質の堆積に起因する加工精度の悪化が抑制されるため、結果的に被加工物の加工精度を向上させることができる。
【００１０】
なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加工精度を向上させることの可能な電解加工装置、及び電解加工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態の電解加工装置の部分断面構造を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態の電極の斜視構造を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態の電極周辺の電解加工装置の断面構造を示す断面図である。
【図４】図４は、他の実施形態の電極の正面構造を示す正面図である。
【図５】図５は、他の実施形態の電極の正面構造を示す正面図である。
【図６】図６は、他の実施形態の電解加工装置の部分断面構造を示す断面図である。
【図７】図７は、他の実施形態の電極及び拡径機構の部分断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、電解加工装置及び電解加工方法の一実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の電解加工装置２０は、被加工物１０の内部の加工面１５０を加工する装置である。
【００１４】
具体的には、被加工物１０は、本体部１１と、突出部１２とを備えている。本体部１１は、軸線ｍ１を中心に円柱状に形成されている。突出部１２は、本体部１１の軸方向の一端面１１０から軸線ｍ１に沿って円柱状に延びるように形成されている。本体部１１及び突出部１２には、第１内部通路１３及び第２内部通路１４が形成されている。第１内部通路１３は、突出部１２の先端面１２０から本体部１１の内部まで軸線ｍ１に沿って延びるように形成されている。第２内部通路１４は、第１内部通路１３における本体部１１の内部まで延びた端部から本体部１１の外周面に貫通するように形成されている。
【００１５】
電解加工装置２０は、被加工物１０の第１内部通路１３の内壁面のうち、第２内部通路１４との接続部分よりも突出部１２側にずれた部分に位置する加工面１５０を加工する。詳しくは、電解加工装置２０は、電極３０と、支持部材４０と、回転機構５０とを備えている。電解加工装置２０は、電極３０と被加工物１０との間の隙間に電解液を流しながら電極３０と被加工物１０との間に電圧を印加することにより、電解作用により被加工物１０の加工面１５０に窪み部を形成する。電解液としては、例えば硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）水溶液を用いることができる。
【００１６】
電極３０は、軸線ｍ１を中心に円筒状に形成されている。以下、軸線ｍ１を、「電極３０の中心軸」とも称する。電極３０の先端部３２は、被加工物１０の第１内部通路１３内に挿入されている。電極３０は、被加工物１０の第１内部通路１３の内径よりも小さい外径を有している。すなわち、電極３０の外周面と被加工物１０の内周面との間には隙間が形成されている。この隙間は、電解液を流すための流路として利用される。
【００１７】
電極３０の基端部は、回転機構５０に連結されている。回転機構５０は、電極３０を軸線ｍ１を中心に回転可能に支持するとともに、軸線ｍ１を中心に矢印Ｒで示される方向に電極３０と一体的に回転する。すなわち、回転機構５０は、被加工物１０に対して電極３０を相対的に回転させる。回転機構５０としては、例えば水流により回転するプロペラから伝達される動力を利用して回転する水力式の回転機構を用いることができる。水力式の回転機構の作動流体としては、例えば電解液と同一の流体を用いることができる。
【００１８】
電極３０の内部には、電解液が流れる内部通路３１が形成されている。電極３０の先端部３２の外周面３３は、被加工物１０の加工面１５０に対向している。図２に示されるように、電極３０の先端部外周面３３の外径は、それ以外の部分の外径よりも大きくなっている。電極３０の先端部外周面３３には、複数のスリット３４が形成されている。スリット３４は、内部通路３１から先端部外周面３３に電極３０を貫通するように形成されている。スリット３４は、電極３０の中心軸ｍ１の方向に延びる長孔状に形成されている。詳しくは、スリット３４における電極３０の先端部３２に近い端部を一端部３４０とし、一端部３４０とは反対側の端部を他端部３４１とするとき、スリット３４は、一端部３４０の方が他端部３４１よりも電極３０の回転方向Ｒの進角側に位置するような長孔状に形成されている。
【００１９】
電極３０における先端部外周面３３を除く外周面３５は、絶縁性部材６０により被覆されている。絶縁性部材６０としては、例えば熱の付与により収縮する収縮チューブを用いることができる。電極３０の先端部３２にも、絶縁性部材６１が設けられている。絶縁性部材６１としては、例えば耐熱性の樹脂部材を用いることができる。絶縁性部材６０，６１により電極３０と被加工物１０との間の通電が阻害されることにより、被加工物１０の電解作用が阻害される。これにより、電極３０の先端部外周面３３に対向する被加工物１０の加工面１５０の部分だけを加工することができる。
【００２０】
図１に示されるように、支持部材４０は、軸線ｍ１を中心に有底円筒状に形成されており、その一端面４１の中央部に凹状の挿入穴４２を有している。この支持部材４０の一端面４１に被加工物１０の一端面１１０が面接触するようにして、支持部材４０に対して被加工物１０が組み付けられる。支持部材４０に被加工物１０が組み付けられた際、挿入穴４２に被加工物１０の突出部１２が挿入される。被加工物１０の一端面１１０には、支持部材４０の一端面４１との間のシール性を確保するためのシール部材１６が設けられている。
【００２１】
挿入穴４２の軸線ｍ１に直交する断面形状は円形状に形成されている。挿入穴４２は、被加工物１０の突出部１２の外径よりも大きい内径を有している。また、挿入穴４２は、軸線ｍ１に平行な方向における突出部１２の長さよりも長い深さを有している。これにより、挿入穴４２に被加工物１０の突出部１２が挿入された際、被加工物１０の突出部１２の外周面と支持部材４０の挿入穴４２の内周面との間に隙間が形成される。また、被加工物１０の先端面１２０と支持部材４０の挿入穴４２の底面４２１との間にも、隙間が形成される。この隙間は、電解液が流れる流路として利用される。支持部材４０には、挿入穴４２の内周面から支持部材４０の外周面に貫通する貫通孔４４が形成されている。
【００２２】
支持部材４０における挿入穴４２の底面４２１の中央部には、凹部４３が形成されている。凹部４３の内部には、回転機構５０が配置されている。支持部材４０は、電極３０及び回転機構５０を軸線ｍ１を中心に回転可能に支持している。
【００２３】
電解加工装置２０は、電源装置７０と、ポンプ８０とを更に備えている。電源装置７０は、電極３０が陰極となり、被加工物１０が陽極となるように、電極３０と被加工物１０との間にパルス電圧を印加する。ポンプ８０は、被加工物１０の外周面から第２内部通路１４に電解液を圧送するとともに、支持部材４０の外周面から貫通孔４４に電解液を圧送する。
【００２４】
次に、本実施形態の電解加工装置２０を用いた被加工物１０の加工方法について詳しく説明する。
【００２５】
被加工物１０を加工する際には、まず、図１に示されるように支持部材４０に対して被加工物１０を組み付ける。その後、矢印Ｗ１，Ｗ２で示されるように、ポンプ８０により被加工物１０の外周面から第２内部通路１４に電解液を流入させるとともに、支持部材４０の外周面から貫通孔４４に電解液を流入させる。
【００２６】
その際、被加工物１０の第２内部通路１４に流入した電解液は、第１内部通路１３へと流れる。この電解液は、図３に矢印Ｗ１で示されるように、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間に供給されるとともに、矢印Ｗ３で示されるようにスリット３４を介して電極３０の内部通路３１へと流れる。この電極３０の内部通路３１を流れる電解液は、図１に矢印Ｗ３で示されるように、支持部材４０の外部に排出される。
【００２７】
また、第２内部通路１４に流入した電解液は、支持部材４０の挿入穴４２から、電極３０の外周面と被加工物１０の第１内部通路１３の内壁面との間の隙間を流れる。この電解液は、図３に矢印Ｗ２で示されるように、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間に供給されるとともに、矢印Ｗ３で示されるようにスリット３４を介して電極３０の内部通路３１へと流れ、支持部材４０の外部に排出される。
【００２８】
このようにして電極３０の外周面と被加工物１０の第１内部通路１３の内壁面との間の隙間に電解液を供給した状態で、回転機構５０により電極３０を回転させつつ、電源装置７０により電極３０と被加工物１０との間にパルス電圧を印加させる。これにより、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間が電解液を介して通電され、その電解作用により被加工物１０の加工面１５０が加工される。その際、被加工物１０の加工面１５０の電解により発生するスラッジや水素等の通電阻害物質は、図１及び図３に矢印Ｗ３で示される電解液の流れにより、電極３０の内部通路３１を介して支持部材４０の外部に排出される。この電解加工装置２０では、電源装置７０によるパルス電圧の印加を所定時間繰り返し行うことで、被加工物１０の加工面１５０を所定の寸法に加工する。これにより、被加工物１０の電解加工が完了する。
【００２９】
以上説明した本実施形態の電解加工装置２０及び電解加工方法によれば、以下の（１）〜（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００３０】
（１）被加工物１０の加工精度を確保するためには、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間が均一であることが望ましい。しかしながら、支持部材４０に被加工物１０を取り付けた際に、組み付け誤差などにより、電極３０の中心軸が軸線ｍ１に対して僅かにずれるような場合が考えられる。この場合、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間に偏りが生じる。これが、加工精度を低下させる要因となる。
【００３１】
この点、本実施形態の電解加工装置２０及び電解加工方法によれば、回転機構５０により被加工物１０に対して電極３０を相対的に回転させることにより、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間の偏りを均一化させることができる。これにより、被加工物１０の加工面１５０の加工形状を均一化させることができるため、加工精度を向上させることができる。
【００３２】
また、被加工物１０の電解加工により生成される通電阻害物質は、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間からスリット３４を通じて電極３０の内部通路３１へと流れる電解液により排出される。これにより、通電阻害物質の堆積に起因する加工精度の悪化が抑制されるため、結果的に被加工物１０の加工精度を向上させることができるとともに、加工面１５０の面粗さを改善することもできる。
【００３３】
さらに、電極３０の先端部外周面３３に複数のスリット３４が形成されている場合でも、電極３０を回転させることにより、スリット３４が被加工物１０の加工面１５０の加工に及ぼす影響を防止することができる。よって、被加工物１０の加工精度を確保することができる。
【００３４】
（２）電解液は、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間からスリット３４を通じて電極３０の内部通路３１に流れる。これにより、電解質の供給及び排出が行われ易くなるため、被加工物１０の電解加工の精度を向上させることができる。
【００３５】
（３）スリット３４は、電極３０の先端部外周面３３に形成されるとともに、電極３０の中心軸ｍ１の方向に延びる長孔状に形成されている。また、スリット３４は、電極３０の先端部３２側の一端部３４０の方がその反対側の他端部３４１よりも電極３０の回転方向Ｒの進角側に位置するように、電極３０の中心軸ｍ１に対して斜めに配置されている。これにより、電極３０が回転した際に、スリット３４が電解液の圧送を補助するプロペラとして機能するため、電解液の供給及び排出が行われ易くなる。結果的に、被加工物１０の電解加工の精度を向上させることができる。
【００３６】
（４）電極３０における被加工物１０の加工面１５０に対向する部分、すなわち先端部外周面３３以外の部分には、絶縁性部材６０，６１が設けられている。これにより、より的確に被加工物１０の加工面１５０だけを加工することが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・スリット３４の形状は適宜変更可能である。例えば図４に示されるように、スリット３４は、電極３０の中心軸ｍ１に平行な長孔状に形成されていてもよい。また、図５に示されるように、スリット３４は、丸孔状に形成されていてもよい。
【００３８】
・図６に示されるように、ポンプ８０は、電極３０の内部通路３１に電解液を圧送してもよい。この場合、電解液は、電極３０の内部通路３１から、スリット３４を通じて、電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間に流入する。電極３０の先端部外周面３３と被加工物１０の加工面１５０との間の隙間に流入した電解液は、被加工物１０の第２内部通路１４及び支持部材４０の貫通孔４４から外部に排出される。このような構成であっても、電解質の供給及び排出が行われ易くなるため、被加工物１０の電解加工の精度を向上させることができる。
【００３９】
・電解加工装置２０は、電極３０の外径を径方向外側に大きくさせる拡径機構を更に備えていてもよい。この変形例の構造は、例えば次の通りである。図７に示されるように、電極３０は、一対の電極片３６，３７に分割された構造を有している。電極片３６には、スリット３６０、及び内部通路３６１が形成されている。電極片３７にも、スリット３７０、及び内部通路３７１が形成されている。電極片３６及び電極片３７は、軸線ｍ１に直交する方向に所定の隙間を隔てて配置されている。図８に示されるように、電極片３６及び電極片３７のそれぞれの基端部には、突出部９１を挿入可能な凹部３６２，３７２がそれぞれ形成されている。拡径機構９０は、突出部９１と、アクチュエータ９２とを備えている。アクチュエータ９２は、電極片３６，３７の凹部３６２，３７２への突出部９１の挿入及び抜き出しを行う。アクチュエータ９２により電極片３６，３７の凹部３６２，３７２に突出部９１が挿入されると、電極片３６，３７が径方向外側に弾性変形し、電極３０の外径が径方向外側に大きくなる。このような拡径機構９０を用いて電極３０の外径を径方向外側に大きくさせることにより、被加工物１０の加工面１５０に電極をより接近させることができるため、被加工物１０の加工面１５０をより深く加工することが可能となる。
【００４０】
・回転機構５０は、被加工物１０に対して電極３０を回転させるものに限らず、電極３０に対して被加工物１０を回転させるものであってもよい。
【００４１】
・上記実施形態の電解加工装置２０の構造は、被加工物１０の外面を加工する電解加工装置に適用することも可能である。
【００４２】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４３】
１０：被加工物
２０：電解加工装置
３０：電極
３１：内部通路
３２：先端部
３３：外周面
３４：スリット
５０：回転機構
６０，６１：絶縁性部材
９０：拡径機構
３４０：一端部
３４１：他端部
【図１】
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【図２】
2017222007.tif 000004
【図３】
2017222007.tif 000005
【図４】
2017222007.tif 000006
【図５】
2017222007.tif 000007
【図６】
2017222007.tif 000008
【図７】
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