CN109715331A - 放电加工方法及放电加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种放电加工方法，其具备下述步骤：以工件的加工对象部与浸渍于加工液的电极对置的方式，选择性地仅使工件中的包括加工对象部的一部分浸渍于加工液的步骤；以及在选择性地将工件中的一部分浸渍于加工液的状态下，对电极与工件之间施加电压而对加工对象部实施放电加工的步骤。

Description

放电加工方法及放电加工装置
技术领域
本公开涉及放电加工方法及放电加工装置。
背景技术
以往，为了加工工件(被工作物)而有时使用磨削加工装置、研磨加工装置。例如，燃气轮机、压缩机等旋转机械所用的叶片的叶尖面典型地通过利用砂纸等磨削材磨削叶片的叶尖面而被加工。然而，在使用磨削加工装置、研磨加工装置的情况下，加工精度易于变低，另外，为了保护叶片免受因磨削而产生的切屑的损害，需要对叶片中的叶尖面以外的部位进行维护，导致需要大量的作业时间。
在专利文献1公开有以下方法：不使用磨削加工装置、研磨加工装置，而使用放电加工装置来加工作为工件的涡轮叶片的叶片形状。在专利文献1所记载的加工方法中，在加工液中固定有一对电极，涡轮叶片的叶片在该电极间沿水平方向移动而进行放电加工。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-274412号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的放电加工方法中，在工件整体浸渍于加工液中的状态下进行放电加工。因此，放电加工后的工件的清洗工序需要大量的时间及成本。
本发明的至少一方案是鉴于上述那样的以往的课题而完成的，其目的在于提供能够降低放电加工后的工件的清洗工序所需要的时间及成本的放电加工方法及放电加工装置。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一方案的放电加工方法具备下述步骤：以工件的加工对象部与浸渍于加工液中的电极对置的方式，选择性地仅使所述工件中的包括所述加工对象部的一部分浸渍于所述加工液的步骤；以及在选择性地将所述工件中的包括所述加工对象部的所述一部分浸渍于所述加工液的状态下，对所述电极与所述工件之间施加电压而对所述加工对象部实施放电加工的步骤。
根据上述(1)所记载的放电加工方法，在选择性地仅将工件中的包括加工对象部的一部分浸渍于加工液的状态下进行放电加工，因此能够降低放电加工后的工件的清洗工序所需要的时间及成本。需要说明的是，在上述(1)中，“选择性地仅将工件中的包括加工对象部的一部分浸渍于加工液”是指使工件中的包括加工对象部的一部分浸渍于加工液、而使工件中的包括加工对象部的一部分以外的部分不浸渍于加工液。
(2)在几个方案中，在上述(1)所记载的放电加工方法中，还具备将所述工件安装于放电加工机的输送单元的步骤，在浸渍于所述加工液的步骤中，在使所述电极静止的状态下，通过所述输送单元使所述工件相对于所述电极接近。
根据上述(2)所记载的放电加工方法，与典型的放电加工方法不同，不是将电极而是将工件安装于放电加工机的输送单元，从而使工件移动，因此能够容易实现在选择性地仅使工件的上述一部分浸渍于加工液的状态下的放电加工。由此，如上述(1)所述，能够降低放电加工后的工件的清洗工序所需要的时间及成本。
(3)在几个方案中，在上述(1)或(2)所记载的放电加工方法中，在浸渍于所述加工液的步骤中，以所述工件的所述加工对象部的下表面与所述电极的上表面对置的方式，通过所述输送单元将所述工件从所述电极的上方相对于所述电极接近。
根据上述(3)所记载的放电加工方法，能够容易地使工件中的加工对象部与电极对置，因此能够容易地实现在选择性地仅使工件的上述一部分浸渍于加工液的状态下的放电加工。由此，如上述(1)所述，能够降低放电加工后的工件的清洗工序所需要的时间及成本。
(4)在几个方案中，在上述(1)至(3)中任一项所记载的放电加工方法中，在对所述加工对象部实施放电加工的步骤中，对作为所述工件的叶片中的作为所述加工对象部的叶尖面进行放电加工。
例如，燃气轮机、压缩机等旋转机械所用的叶片的叶尖面典型地通过利用砂纸等磨削材磨削叶尖面而进行加工。此时，为了保护叶片免受因磨削而产生的切屑的损害，需要对叶片中的叶尖面以外的部位进行维护，需要大量的作业时间。
根据上述(4)所记载的放电加工方法，对所期望形状的叶尖面进行放电加工，从而不需要为了实施典型的叶尖面的加工方法即磨削工序而需要的维护作业，能够降低叶尖面的加工所需要的时间及成本。另外，如上述(1)所述，在选择性地将叶片中的包括叶尖面的一部分浸渍于加工液的状态下进行放电加工，从而能够限制在放电加工时浸渍于加工液的部分，因此能够降低放电加工后的叶片的清洗工序所需要的时间及成本。
(5)在几个方案中，在上述(4)所记载的放电加工方法中，在浸渍于所述加工液的步骤中，仅使所述叶片中的比根部靠前端侧的一部分浸渍于所述加工液。
根据上述(5)所记载的放电加工方法，例如，在以防止烧结为目的而对叶片的根部的轴承面实施涂层的情况下，由于未将根部浸渍于加工液中，因此不需要进行根部的清洗。
需要说明的是，在一方案中，在工件是燃气轮机叶片的情况下，也可以是，以加工液不侵入设置于燃气轮机叶片的叶片面或平台的冷却孔的方式仅使燃气轮机叶片的前端部浸渍于加工液，对燃气轮机叶片的叶尖面进行放电加工。
(6)在几个方案中，在上述(4)或(5)所记载的放电加工方法中，所述叶片是燃气轮机的压缩机的下游侧段的动叶。
根据上述(6)所记载的放电加工方法，将比较轻量的下游侧段的压缩机动叶作为加工对象，因此能够在满足由放电加工装置的规格引起的制约的状态下将工件(叶片)安装于放电加工机的输送单元。并且，若将工件(叶片)安装于放电加工机的输送单元，则能够容易地实现在选择性地仅使工件的上述一部分浸渍于加工液的状态下的放电加工。
(7)在几个方案中，在上述(4)至(6)中任一项所记载的放电加工方法中，具备使所述叶片的根部嵌合于叶片保持架的叶片槽、并借助所述叶片保持架将所述叶片安装于放电加工机的输送单元的步骤，在浸渍于所述加工液的步骤中，在使所述电极静止的状态下，通过所述输送单元使所述叶片相对于所述电极接近。
根据上述(7)所记载的放电加工方法，与典型的放电加工方法不同，不是将电极而是将片(工件)安装于放电加工机的输送单元，从而使叶片移动，因此能够容易地实现在选择性地仅将叶片的一部分浸渍于加工液的状态下的放电加工。由此，如上述(1)所述，能够降低放电加工后的叶片的清洗工序所需要的时间及成本。
(8)在几个方案中，在上述(7)所记载的放电加工方法中，还具备利用设置于所述叶片保持架的定位部按压所述叶片以使所述根部的轴承面与所述叶片槽的壁面抵接的步骤。
根据上述(8)所记载的放电加工方法，通过使根部的轴承面与叶片槽的壁面抵接，因此至少能够关于叶片长度方向将叶片相对于叶片保持架定位。由此，放电加工的精度提高。
另外，典型的叶片的轴承面相对于叶片长度方向倾斜地延伸，因此若像上述那样使根部的轴承面与叶片槽的壁面抵接，则叶片不仅在叶片长度方向上被定位，在叶片根部的宽度方向上也被定位。由此，放电加工的精度提高。
(9)在几个方案中，在上述(7)或(8)所记载的放电加工方法中，还具备使所述叶片的所述根部的在所述叶片槽的延伸方向上的一方的端面与插入所述叶片槽中的定位块抵接的步骤。
根据上述(9)所记载的放电加工方法，使叶片的根部的一方的端面与定位块抵接，从而能够关于叶片槽延伸方向进行叶片的定位。由此，放电加工的精度提高。
(10)本发明的至少一方案的叶片的放电加工装置具备：输送单元；叶片保持架，其安装于所述输送单元，并且具有能够供所述叶片的根部嵌合的叶片槽；电极，其浸渍于加工液；以及电源，其用于对所述叶片与所述电极之间施加电压。
根据上述(10)所记载的放电加工装置，能够实现仅将叶片的前端侧浸渍于加工液的状态下的放电加工，能够降低放电加工后的叶片的清洗工序所需要的时间及成本。
(11)在几个方案中，在上述(10)所记载的放电加工装置中，所述叶片保持架包括定位部，该定位部用于将所述叶片朝向所述壁面按压以使所述根部的轴承面与所述叶片槽的壁面抵接。
根据上述(11)所记载的放电加工装置，使根部的轴承面与叶片槽的壁面抵接，从而至少能够关于叶片长度方向将叶片相对于叶片保持架定位。由此，放电加工的精度提高。
另外，典型的叶片的轴承面相对于叶片长度方向倾斜地延伸，因此若像上述那样使根部的轴承面与叶片槽的壁面抵接，则叶片不仅在叶片长度方向上被定位，在叶片根部的宽度方向上也被定位。由此，放电加工的精度提高。
(12)在几个方案中，在上述(10)或(11)所记载的放电加工装置中，还具备定位块，该定位块构成为至少局部地插入所述叶片保持架的所述叶片槽中，且与所述叶片的所述根部的在所述叶片槽的延伸方向上的一方的端面抵接。
根据上述(12)所记载的放电加工装置，使叶片的根部的一方的端面与定位块抵接，从而能够关于叶片槽延伸方向进行叶片的定位。由此，放电加工的精度提高。
(13)在几个方案中，在上述(10)至(12)中任一项所记载的放电加工装置中，所述电极的上表面包括弯曲的凹面形状。
根据上述(13)所记载的放电加工装置，能够容易地在仅将叶片的前端侧浸渍于加工液的状态下通过放电加工将叶尖面加工成弯曲的凸面形状，并且降低放电加工后的叶片的清洗工序所需要的时间及成本。
发明效果
根据本发明的至少一方案，提供能够降低放电加工后的工件的清洗工序所需要的时间及成本的放电加工方法及放电加工装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的放电加工装置2的简要结构的示意图。
图2是表示叶片6的结构的立体图。
图3是从叶片6的前端侧沿叶片长度方向观察在叶片6的根部8嵌合于叶片槽10的状态下的叶片保持架12的图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是表示放电加工方法的一例的流程图。
图6是表示进行叶片槽延伸方向上的叶片6的定位的步骤的图。
图7是表示进行叶片长度方向及宽度方向上的叶片6的定位的步骤的图。
图8是表示将叶片保持架12固定于输送单元的步骤的图。
图9是表示将叶片6中的包括加工对象部32的一部分34浸渍于加工液11的步骤的图。
图10是表示对电极14与叶片6之间施加电压的步骤的图。
图11是表示叶片6为涡轮叶片的情况下的、叶片6中的浸渍于加工液11的一部分34的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式而被记载的或在附图中表示的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并不旨在限定本发明的范围，而只不过是说明例。
例如，“在某方向上”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对的配置的表述不仅是严格地表示像那样的配置，而且还表示存在公差的状态或者能够得到相同功能的程度的角度、距离而进行相对地位移的状态。
例如，“相同”、“相等”和“均质”等表示事物处于同等状态的表述不仅是严格地表示同等的状态，而且还表示存在公差的状态或存在可得到相同功能的程度的差异的状态。
例如，四边形形状、圆筒形形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义上的四边形形状、圆筒形形状等形状，而且还表示在可得到相同效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“包括”、“具有”、“具备”、“包含”或“含有”一个构成要素之类的表述并非排除其它构成要素的存在的排他性表述。
图1是表示本发明的一实施方式的放电加工装置2的简要构成的示意图。
如图1所示，放电加工装置2具备：输送单元4；安装于输送单元4、并且具有叶片6(工件)的根部8能够嵌合的叶片槽10的叶片保持架12；收容加工液11的容器13；浸渍于容器13内的加工液11的电极14；以及用于对叶片6与电极14之间施加电压的电源16。叶片6例如是装配于燃气轮机、压缩机等旋转机械的转子(未图示)的叶片。
输送单元4构成为能够通过未图示的马达的驱动力使保持叶片6的叶片保持架12在相互正交的3轴向上移动。
加工液11是填满放电加工装置2中的叶片6与电极14之间的间隙的电解质溶液。加工液11作为绝缘体而发挥功能，在发生放电时离子化，从而起到保持电流流动的电场的作用。另外，经由间隙而流动的加工液11发挥将加工屑从间隙去除的功能。加工液11例如优选使用将比电阻调整至1～10×10000Ω·cm的水或以比电阻极高的油为主成分的液体。
电极14优选使用石墨、铜等导电性高的材料。另外，电源16优选使用脉冲电源。电极14的上表面44作为叶片6的叶尖面36的目标形状的翻转形状而包括弯曲的凹面形状。
接着，使用图2～图4对作为工件的叶片6及叶片保持架12的结构进行说明。图2是表示叶片6的结构的立体图。图3是从叶片6的前端侧沿叶片长度方向观察在叶片6的根部8嵌合于叶片槽10的状态下的叶片保持架12的图。图4是图3的A-A剖视图。
在一实施方式中，例如，如图2所示，叶片6包括具有翼型的截面形状的叶片部28及用于装配于未图示的转子的根部8。根部8具有比叶片部28的叶片厚度大的宽度。在此，“宽度”是指分别与叶片槽10的延伸方向及叶片长度方向正交的方向(以下称为宽度方向。)的宽度。
在一实施方式中，例如，如图4所示，叶片保持架12包括作为定位部的螺栓22，该螺栓22用于将叶片6朝向壁面20按压，以使得叶片6的根部8的轴承面18与叶片槽10的壁面20抵接。需要说明的是，轴承面18是在将叶片6装配于未图示的转子的情况下与转子抵接的面。
另外，例如，如图4所示，典型的叶片6的轴承面18相对于叶片长度方向倾斜地延伸。因此，若像上述那样使根部8的轴承面18抵接于叶片槽10的壁面20，则叶片6不仅被在叶片长度方向上被定位，在叶片6的根部8的宽度方向也被定位。由此，放电加工的精度提高。
需要说明的是，在图示的形态下，在根部8形成有一对轴承面18，且一对轴承面18以随着朝向叶片前端侧而一对轴承面18的间隔变窄的方式相对于叶片长度方向倾斜。另外，在叶片槽10形成有与一对轴承面18抵接的一对壁面20，且一对壁面20以随着朝向叶片槽10的开口侧(叶片前端侧)而一对壁面20的间隔变窄的方式相对于叶片槽10的深度方向(叶片长度方向)倾斜。
在一实施方式中，如图3及图4所示，放电加工装置2还具备定位块26，该定位块26构成为至少局部地插入叶片保持架12的叶片槽10，且与叶片6的根部8的在叶片槽10的延伸方向上的一方的端面24抵接。在图示的例示的形态中，定位块26通过多个螺栓30固定于叶片保持架12。
根据上述结构，使叶片6的根部8的一方的端面24抵接于定位块26，从而能够关于叶片槽10的延伸方向进行叶片6的定位。由此，放电加工的精度提高。
接着，使用图5～图10，对利用放电加工装置2加工上述的作为工件的叶片6的放电加工方法的一例进行说明。
首先，在步骤S1中，如图6所示，将叶片6的根部8插入叶片保持架12的叶片槽10，使叶片6的根部8的在叶片槽10的延伸方向上的一方的端面24抵接于定位块26。由此，能够关于叶片槽10的延伸方向相对于叶片保持架12进行叶片6的定位。
接着，在步骤S2中，如图7所示，通过设置于叶片保持架12的螺栓22按压叶片6，以使根部8的轴承面18抵接于叶片槽10的壁面20。由此，能够关于叶片长度方向及宽度方向相对于叶片保持架12进行叶片6的定位。
接着，在步骤S3中，如图8所示，通过将叶片保持架12固定于放电加工装置2的输送单元4，从而借助叶片保持架12将叶片6安装于输送单元4。
接着，在步骤S4中，如图9所示，以叶片6的加工对象部32的下表面46(在图示的形态中是叶尖面36)与浸渍于加工液11中的电极14的上表面44对置的方式，选择性地仅使叶片6中的包括加工对象部32的一部分34浸渍于加工液11。即，在步骤S4中，在使电极14静止的状态下，以叶片6的加工对象部32的下表面46与电极14的上表面44对置的方式，通过输送单元4使叶片6从电极的上方相对于电极14接近。在图示的例子中，仅使叶片6中的比根部8靠前端侧的一部分34浸渍于加工液。
接着，在步骤S5中，如图10所示，在选择性地将叶片6中的上述一部分34浸渍于加工液11的状态下，对电极14与叶片6之间施加电压而对加工对象部32实施放电加工。在图示的例子中，对叶片6中的作为加工对象部32的叶尖面36进行放电加工。由此，作为与电极14的上表面44的弯曲的凹面形状对应的翻转形状，叶尖面36被加工成弯曲的凸面形状。
根据上述放电加工方法，在选择性地仅将作为工件的叶片6中的包括加工对象部32的一部分34浸渍于加工液11的状态下进行放电加工，因此能够降低放电加工后的叶片6的清洗工序所需要的时间及成本。
另外，与典型的放电加工方法不同，在放电加工装置2的输送单元4不是安装电极而是安装叶片6，从而使叶片6移动，因此能够容易地实现在选择性地仅使叶片6的上述一部分34浸渍于加工液11的状态下的放电加工。由此，能够容易地降低放电加工后的叶片6的清洗工序所需要的时间及成本。
另外，通过对作为加工对象部32所期望的形状的叶尖面36进行放电加工，从而不需要为了实施典型的叶尖面36的加工方法即磨削工序而需要的前述的维护作业，能够降低叶尖面36的加工所需要的时间及成本。
另外，在以防止烧结为目的而在叶片6的根部8的轴承面18实施涂层的情况下，由于未将根部8浸渍于加工液11，因此不需要进行根部8的清洗。
在一实施方式中，作为工件的叶片6也可以是未图示的燃气轮机的压缩机的下游侧段的动叶。
在该情况下，将比较轻量的下游侧段的压缩机动叶作为加工对象，从而能够在满足由放电加工装置2的规格引起的制约的状态下将叶片6安装于放电加工装置2的输送单元4。并且，若将叶片6安装于放电加工装置2的输送单元4，则能够容易地实现在选择性地仅使叶片6的包括加工对象部32的一部分34浸渍于加工液11的状态下的放电加工。
在一实施方式中，作为工件的叶片6也可以是燃气轮机的涡轮叶片。在该情况下，如图11所示，也可以是，以使加工液11不侵入设置在叶片6的叶片面38或平台40的冷却孔42的方式仅将叶片6的前端部作为包括加工对象部32的一部分34浸渍于加工液11，对叶尖面36进行放电加工。
本发明并不限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加变形的形态、使这些形态进行适当组合的形态。
例如，在上述的放电加工方法中，以对叶片6的叶尖面36进行放电加工的情况为例进行了说明，但是本发明也能够适用于对叶片中的叶尖面以外的加工对象部进行放电加工的情况，另外，还能够适用于对叶片以外的工件进行放电加工的情况。
即，在一实施方式中，具备以下步骤即可：以工件的加工对象部与浸渍于加工液的电极对置的方式，选择性地仅使上述工件中的包括上述加工对象部的一部分浸渍于上述加工液的步骤；以及在选择性地将上述工件中的包括上述加工对象部的上述一部分浸渍于上述加工液的状态下，对上述电极与上述工件之间施加电压而对上述加工对象部实施放电加工的步骤。
这样，在选择性地仅将工件中的包括加工对象部的一部分浸渍于加工液的状态下进行放电加工，因此能够降低放电加工后的工件的清洗工序所需要的时间及成本。
附图标记说明
2 放电加工装置
4 输送单元
6 叶片
8 根部
10 叶片槽
11 加工液
12 叶片保持架
13 容器
14 电极
16 电源
18 轴承面
20 壁面
22 螺栓
24 端面
26 定位块
28 叶片部
32 加工对象部
34 一部分
36 叶尖面
38 叶片面
40 平台
42 冷却孔
44 上表面
46 下表面。

Claims (13)

1.一种放电加工方法，其特征在于，
所述放电加工方法包括下述步骤：
以工件的加工对象部与浸渍于加工液中的电极对置的方式，选择性地仅使所述工件中的包括所述加工对象部的一部分浸渍于所述加工液的步骤；以及
在选择性地将所述工件中的包括所述加工对象部的所述一部分浸渍于所述加工液的状态下，对所述电极与所述工件之间施加电压而对所述加工对象部实施放电加工的步骤。
2.根据权利要求1所述的放电加工方法，其特征在于，
所述放电加工方法还具备将所述工件安装于放电加工机的输送单元的步骤，
在浸渍于所述加工液的步骤中，在使所述电极静止的状态下，通过所述输送单元使所述工件相对于所述电极接近。
3.根据权利要求1或2所述的放电加工方法，其特征在于，
所述放电加工方法还具备将所述工件安装于放电加工机的输送单元的步骤，
在浸渍于所述加工液的步骤中，以所述工件的所述加工对象部的下表面与所述电极的上表面对置的方式，通过所述输送单元使所述工件从所述电极的上方相对于所述电极接近。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的放电加工方法，其特征在于，
在对所述加工对象部实施放电加工的步骤中，对作为所述工件的叶片中的作为所述加工对象部的叶尖面进行放电加工。
5.根据权利要求4所述的放电加工方法，其特征在于，
在浸渍于所述加工液的步骤中，仅使所述叶片中的比根部靠前端侧的一部分浸渍于所述加工液。
6.根据权利要求4或5所述的放电加工方法，其特征在于，
所述叶片是燃气轮机的压缩机的下游侧段的动叶。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的放电加工方法，其特征在于，
所述放电加工方法具备使所述叶片的根部嵌合于叶片保持架的叶片槽、并借助所述叶片保持架将所述叶片安装于放电加工机的输送单元的步骤，
在浸渍于所述加工液的步骤中，在使所述电极静止的状态下，通过所述输送单元使所述叶片相对于所述电极接近。
8.根据权利要求7所述的放电加工方法，其特征在于，
所述放电加工方法还具备利用设置于所述叶片保持架的定位部按压所述叶片以使所述根部的轴承面与所述叶片槽的壁面抵接的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的放电加工方法，其特征在于，
所述放电加工方法还具备使所述叶片的所述根部的在所述叶片槽的延伸方向上的一方的端面与插入所述叶片槽中的定位块抵接的步骤。
10.一种叶片的放电加工装置，其特征在于，
所述叶片的放电加工装置具备：
输送单元；
叶片保持架，其安装于所述输送单元，并且具有能够供所述叶片的根部嵌合的叶片槽；
电极，其浸渍于加工液；以及
电源，其用于对所述叶片与所述电极之间施加电压。
11.根据权利要求10所述的放电加工装置，其特征在于，
所述叶片保持架包括定位部，所述定位部用于将所述叶片朝向所述壁面按压以使所述根部的轴承面与所述叶片槽的壁面抵接。
12.根据权利要求10或11所述的放电加工装置，其特征在于，
所述放电加工装置还具备定位块，该定位块构成为至少局部地插入所述叶片保持架的所述叶片槽，且与所述叶片的所述根部的在所述叶片槽的延伸方向上的一方的端面抵接。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的放电加工装置，其中，
所述电极的上表面包括弯曲的凹面形状。
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