JP2002103146A - 異形穴の電解加工方法 - Google Patents

異形穴の電解加工方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法
が異なる異形穴を、高精度かつ高効率で加工できる電解
加工方法を提供する。 【解決手段】 導電性材料からなる芯管の外表面に絶縁
材料からなる被覆を設けてなる中空管状の電極内に電解
液を流通させ、かつこの電解液を前記電極の先端から噴
出させながら前記電極を金属材料からなる被加工物に対
して電極の軸線方向に相対移動させ、前記電解液を介し
て電極と被加工物との間に電圧を印加して、前記電極の
軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法が異なる穴
を加工する異形穴の電解加工方法において、初工程にお
いて電極の軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法
が均一な穴を加工し、以後の工程において、外表面の被
覆の一部を除去して導電性材料からなる芯管の表面を露
出させた電極を使用し、前工程における加工穴の一部を
加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、中空管状の電極内
に電解液を流通させながら、導電性金属材料からなる被
加工物に異形穴を加工する電解加工方法に関し、特に電
極の軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法が異な
る異形穴を、高精度かつ高効率で加工することができる
異形穴の電解加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、導電性材料からなる中空管状
の電極を使用して、金属材料からなる被加工物に所定寸
法の穴あけをする手段として、電極と被加工物との間に
電解液を流通させると共に、電極と被加工物との間に直
流電圧を印加することにより、被加工物側の金属を電解
作用によって電解液中に溶出させて穴あけを行なう電解
加工法は、いわゆるSTEM(Shaped Tube Electrochem
ical Machining) として知られている。
【0003】図7はSTEMとして知られている従来の
電解加工法の一例を示す説明図である。図7において、
1は被加工物であり、例えば鉄鋼材料のような金属材料
からなり、加工槽2内のテーブル3上に載置固定されて
いる。4は電極であり、例えばチタンまたはチタン合金
のような電解され難い導電性材料により、横断面外形輪
郭を加工すべき穴の内形輪郭と対応させて中空管状に形
成され、ホルダ5に支持されて被加工物1に対向して進
退可能に設けられる。電極4およびホルダ5は一体に形
成され、例えばラック・ピニオン6とサーボモータ7と
からなる電極駆動装置によって制御駆動される。
【0004】次に8は直流電源および制御装置であり、
リード線9,10を介して電極4および被加工物1に所
定の直流電圧を印加すると共に、サーボモータ7と電気
的に接続され、サーボモータ7の駆動を制御するように
構成されている。
【0005】11はタンクであり、電解液12を貯留
し、この電解液12は、ポンプ13、フィルタ14およ
び流量調節弁15を介してホルダ5および電極4に供給
され、更に加工槽2からの排出分はタンク11内に戻る
ように構成されている。
【0006】図8は図7における電極4の先端部を示す
拡大断面図である。図8において、電極4は芯管41の
外周に耐酸性絶縁材料からなる被覆42が固着されると
共に、電極4の先端部は傾角αなる円錐面に形成されて
いる。この場合、αは10〜15°に設定される。
【0007】上記の構成により、電解液12として例え
ば硝酸水溶液(濃度18重量%)を使用し、この電解液
12をポンプ13を介して加工槽2とタンク11との間
を循環させる一方、リード線9,10を介して直流電圧
を印加し(被加工物(+)、電極(−))、電極4を被
加工物1に対して制御送りすれば、被加工物1側の金属
が電解作用によって電解液12内に溶出し、被加工物1
に所定寸法の穴あけ加工を行なうことができる。
【0008】上記の電解加工方法は、被加工物1に内部
応力を発生することなく、冶金学的にも影響がない、例
えば直径1mm以下の微細寸法の深穴を、深さ寸法対穴
径比において最大300:1に加工することができ、特
にガスタービンブレードに不可欠な微細径の多数の冷却
穴を加工する場合に有効である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなガスター
ビンブレードの冷却穴は、冷却作用を向上させるため
に、近年においては等径の穴のみならず、その軸線方向
の位置における横断面内形輪郭寸法が異なる異形穴が要
求されるようになってきている。すなわち、穴の開口部
よりもその内部における横断面内形輪郭寸法が大に設定
されているものも少なくない。
【0010】このような異形穴を上記のようなSTEM
によって加工する場合には、電極の軸線方向の送り量お
よび送り速度を微妙に制御し、かつ印加すべき直流電圧
の制御も併せて行なう手段によれば、実験的には可能で
はあるが、微細寸法の異形穴を多数加工すべき実際作業
においては不可能に近く、しかも加工精度においても満
足すべきものが得られていないのが現状である。
【0011】本発明は、上記従来技術に存在する課題を
解決し、軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法が
異なる異形穴を、高精度かつ高効率で加工することがで
きる異形穴の電解加工方法を提供することを課題とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、導電性材料からなる芯管の外
表面に絶縁材料からなる被覆を設けてなる中空管状の電
極内に電解液を流通させ、かつこの電解液を前記電極の
先端から噴出させながら前記電極を金属材料からなる被
加工物に対して電極の軸線方向に相対移動させ、前記電
解液を介して電極と被加工物との間に電圧を印加して、
前記電極の軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法
が異なる穴を加工する異形穴の電解加工方法において、
初工程において電極の軸線方向の位置における横断面内
形輪郭寸法が均一な穴を加工し、以後の工程において、
外表面の被覆の一部を除去して導電性材料からなる芯管
の表面を露出させた電極を使用し、前工程における加工
穴の一部を加工する、という技術的手段を採用した。
【0013】本発明において、電極の外表面の被覆の除
去部位を電極の軸線と直交するスリット状に形成するこ
とができる。
【0014】次に上記の発明において、電極の外表面の
被覆の除去部位を電極の軸線方向に複数個設けることが
できる。
【0015】また上記の発明において、電極の先端部の
端面およびその近傍の内表面に絶縁材料からなる被覆を
設けることができる。
【0016】更に上記の発明において、電極および異形
穴の横断面形状を円形とすることができる。
【0017】また更に本発明において、電極の構成材料
としてチタンまたはチタン合金を使用し、複数個の電極
を使用して複数個の異形穴を同時に加工することができ
る。
【0018】なお本発明において、電解液として硝酸水
溶液、硫酸水溶液または塩酸水溶液を使用することがで
きる。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態におけ
る加工対象である異形穴の例を模式的に示す縦断面端面
図である。図1において、異形穴20は、直径D1 なる
小径部21、直径D2 なる中径部22および直径D3
る大径部23からなり、例えば上方の開口部から、大径
部23−中径部22−小径部21−中径部22−大径部
23−……の順に配列されている。
【0020】図2は本発明の実施の形態における初工程
の加工態様を示す要部拡大縦断面図であり、同一部分は
前記図1および図8と同一の参照符号で示す。図2にお
いて、電極4の外径Dは、加工すべき穴20a(この場
合は図1における小径部21に相当する)の直径D1
り若干小に形成する。そして前記図7に示す電解加工手
段により、電極4を被加工物1に対して電極4の軸線方
向に制御送りすれば、被加工物1に小径部21の直径D
1 を有する等径の穴20aを加工することができる。
【0021】図3は本発明の実施の形態における第2工
程の加工態様を示す要部拡大縦断面図であり、同一部分
は前記図2と同一の参照符号で示す。図3において、4
3はスリットであり、電極4の外周面の被覆42の一部
を例えば円周方向に微細幅寸法に除去して芯管41を露
出させた部位であり、例えば電極4の軸線方向にピッチ
Pで複数個設ける。なおスリット43の設置位置は、前
記図1に示す中径部22の位置と対応させて選定する。
【0022】次に、電極4の下端面は、例えば電極4の
軸線と直交する平面に形成すると共に、芯管41の下端
面およびその近傍の内表面には、耐酸性絶縁材料からな
る被覆42を設ける。
【0023】上記の構成により、第2工程においては、
まず電極4を初工程において加工した等径の穴20a内
に図3に示すように挿入し、次に電解液を流通させると
共に電極4と被加工物1との間に直流電圧を印加して、
電極4を軸線方向に所定速度でS1 寸法上昇させ、必要
に応じて上記範囲において電極4を往復制御送りする。
上記の電極4の制御送りにより、スリット43によって
露出した芯管41と被加工物1の穴20aの内面との間
の電解作用により、鎖線にて示すように穴20aの内面
の一部が直径D2 (図1における中径部22に相当)に
加工される。
【0024】図4は本発明の実施の形態における第3工
程の加工態様を示す要部拡大縦断面図であり、同一部分
は前記図3と同一の参照符号で示す。図4において、電
極4に設けるべきスリット43の位置は、前記図1に示
す大径部23の位置と対応させて選定する。
【0025】上記の構成により、第3工程においては、
電極4を第2工程において加工された異形穴20内に図
4に示すように挿入し、前記第2工程と同様に電解液の
流通および直流電圧の印加を行ない、電極4を軸線方向
にS2 寸法の範囲内で制御送りすれば、鎖線にて示すよ
うに前記第2工程において加工された中径部22の一部
が、直径D3 (図1に示す大径部23に相当)に加工さ
れ、図1に示す所定の異形穴20の電解加工を完了する
ことができる。
【0026】なお、異形穴20として図4に示すよう
に、直径D1 なる小径部21と、直径D2 なる中径部2
2とからなるものとする場合には、第3工程を実施する
ことなく、第2工程までで加工が完了することになる。
【0027】
【実施例】まず直径2.85mmの電極4(図8参照)
を使用し、初工程において耐熱鋼からなる被加工物1に
対して等径の穴を電解加工によって形成した。この場合
の加工条件は、直流電圧11V、電極4の送り速度1.
5mm/分とし、電解液として濃度18%の硝酸水溶液
を使用した。この結果、直径3.2mmの等径の穴が得
られた。
【0028】次に図5に示す電極4を使用して第2工程
の加工を行なった。図5において、スリット43は例え
ば旋削加工によりピッチP=3.3mm、幅寸法W=
0.1mmに形成し、芯管41が露出するように被覆4
2を除去した。この電極4を前記初工程において形成し
た等径の穴内に挿入し、電解加工を行なった。この場合
の加工条件は、直流電圧11V、電極4の送り速度1.
0mm/分とし、電極4の軸線方向に2.3mm上下往
復させた。
【0029】図6は上記電解加工によって形成された異
形穴の例を示す要部縦断面図であり、同一部分は前記図
3と同一の参照符号で示す。図5に示す電極4を使用す
ることにより、スリット43によって露出した芯管41
と被加工物1の穴の内面との間の電解作用によって、直
径D2 =3.7mmの中径部22を形成することができ
る。なお初工程における穴は直径D1 =3.2mmの小
径部21として、幅寸法W1 =0.6mmの段部を形成
して残存し、異形穴20を得ることができた。
【0030】上記の実施例においては、電極4として円
管を使用した例について説明したが、横断面形状が円形
以外の中空管を使用してもよい。またスリット43を等
ピッチで複数個設けた例について説明したが、スリット
43を1個としてもよく、またスリット43の設置間隔
を変化させたものであっても本発明の適用が可能であ
る。なお、電極4の外表面の被覆42の除去部位は、ス
リット状に限定されることなく、外周方向に不連続であ
る部分的なものであってもよく、要するに所望の異形穴
の形状に対応させて適宜選定すればよい。
【0031】
【発明の効果】本発明は、以上記述のような構成および
作用であるから、軸線方向の位置によって形状が異なる
異形穴であっても、高精度かつ高効率で加工することが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における加工対象である異
形穴の例を模式的に示す縦断面端面図である。
【図2】本発明の実施の形態における初工程の加工態様
を示す要部拡大縦断面図である。
【図3】図3は本発明の実施の形態における第2工程の
加工態様を示す要部拡大縦断面図である。
【図4】本発明の実施の形態における第3工程の加工態
様を示す要部拡大縦断面図である。
【図5】本発明の実施例における電極の例を示す要部正
面図である。
【図6】本発明の実施例において形成された異形穴の例
を示す要部縦断面図である。
【図7】STEMとして知られている従来の電解加工法
の一例を示す説明図である。
【図8】図7における電極4の先端部を示す拡大断面図
である。
【符号の説明】
1 被加工物 4 電極 41 芯管 42 被覆 43 スリット

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性材料からなる芯管の外表面に絶縁
    材料からなる被覆を設けてなる中空管状の電極内に電解
    液を流通させ、かつこの電解液を前記電極の先端から噴
    出させながら前記電極を金属材料からなる被加工物に対
    して電極の軸線方向に相対移動させ、前記電解液を介し
    て電極と被加工物との間に電圧を印加して、前記電極の
    軸線方向の位置における横断面内形輪郭寸法が異なる穴
    を加工する異形穴の電解加工方法において、 初工程において電極の軸線方向の位置における横断面内
    形輪郭寸法が均一な穴を加工し、 以後の工程において、外表面の被覆の一部を除去して導
    電性材料からなる芯管の表面を露出させた電極を使用
    し、前工程における加工穴の一部を加工すること、 を特徴とする異形穴の電解加工方法。
  2. 【請求項2】 電極の外表面の被覆の除去部位を電極の
    軸線と直交するスリット状に形成したことを特徴とする
    請求項1に記載の異形穴の電解加工方法。
  3. 【請求項3】 電極の外表面の被覆の除去部位を電極の
    軸線方向に複数個設けたことを特徴とする請求項1また
    は2に記載の異形穴の電解加工方法。
  4. 【請求項4】 電極の先端部の端面およびその近傍の内
    表面に絶縁材料からなる被覆を設けたことを特徴とする
    請求項1ないし3の何れかに記載の異形穴の電解加工方
    法。
  5. 【請求項5】 電極および異形穴の横断面形状が円形で
    あることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載
    の異形穴の電解加工方法。
  6. 【請求項6】 電極の構成材料としてチタンまたはチタ
    ン合金を使用し、複数個の電極を使用して複数個の異形
    穴を同時に加工することを特徴とする請求項1ないし5
    の何れかに記載の異形穴の電解加工方法。
  7. 【請求項7】 電解液として硝酸水溶液、硫酸水溶液ま
    たは塩酸水溶液を使用することを特徴とする請求項1な
    いし6の何れかに記載の異形穴の電解加工方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005177984A (ja) * 2003-12-20 2005-07-07 Robert Bosch Gmbh 加工部品の金属材料を除去するための方法及び装置
JP2008229841A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 General Electric Co <Ge> タービュレータ付き冷却孔を形成するための方法及びシステム
JP2011062811A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 General Electric Co <Ge> 湾曲電極及び電解加工法並びにこれを利用した組立体
CN104668676A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 通用电气公司 制造电化学加工用工具的方法以及用该方法制造的工具
WO2015122103A1 (ja) * 2014-02-17 2015-08-20 国立大学法人東京農工大学 電解加工装置、電解加工方法および工具電極
CN111451591A (zh) * 2020-03-19 2020-07-28 清华大学 微细电解加工用的镀银玻璃管电极及其制备方法
CN111545851A (zh) * 2020-05-18 2020-08-18 南京航空航天大学 一种大厚度电解线切割加工用工具及其使用方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4547C1 (ro) * 2017-03-15 2018-08-31 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Electrod-sculă şi procedeu de prelucrare electrochimică dimensională

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005177984A (ja) * 2003-12-20 2005-07-07 Robert Bosch Gmbh 加工部品の金属材料を除去するための方法及び装置
JP2008229841A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 General Electric Co <Ge> タービュレータ付き冷却孔を形成するための方法及びシステム
JP2011062811A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 General Electric Co <Ge> 湾曲電極及び電解加工法並びにこれを利用した組立体
CN104668676A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 通用电气公司 制造电化学加工用工具的方法以及用该方法制造的工具
WO2015122103A1 (ja) * 2014-02-17 2015-08-20 国立大学法人東京農工大学 電解加工装置、電解加工方法および工具電極
JPWO2015122103A1 (ja) * 2014-02-17 2017-03-30 国立大学法人東京農工大学 電解加工装置、電解加工方法および工具電極
CN111451591A (zh) * 2020-03-19 2020-07-28 清华大学 微细电解加工用的镀银玻璃管电极及其制备方法
CN111545851A (zh) * 2020-05-18 2020-08-18 南京航空航天大学 一种大厚度电解线切割加工用工具及其使用方法

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