JP6139860B2 - 電解加工工具及び電解加工システム - Google Patents

Description

本発明は、電解液を介して電極と被加工材とに通電することにより、被加工材を溶解させて加工する電解加工工具及び該電解加工工具を備えた電解加工システムに関する。

機械加工が困難な難削材の穿孔加工は、一般的に電解加工法や放電加工法によって行われている。特に、高アスペクト比を有する難削材に対して穿孔加工をする際には、電解加工法が用いられる。

ところで、例えばガスタービンのタービン翼内には、該タービン翼を冷却すべく冷却媒体を流通させるための冷却孔が形成されている。この冷却孔による冷却効率を高めるためには、該冷却孔の形状をタービン翼の幾何形状に沿って湾曲させることが好ましい。しかしながら、従来のタービン翼に対する電解加工法は、直線孔を形成することには適しているものの、湾曲形状の加工孔、即ち、曲がり孔を形成することは困難であった。そこで、タービン翼に冷却孔を形成する際には、二つの直線孔をそれぞれ形成して接続させることで擬似的な曲がり孔を形成するに留まっていた。

一方、例えば特許文献１には、曲がり孔を加工すべく工夫を施した曲がり孔加工装置が開示されている。この曲がり孔加工装置では、加工用電極工具の表面における一部を除いて絶縁部材で覆うことにより加工用電極工具の周方向位置で加工量に差を持たせることとしている。これによって、加工量の多い側に加工用電極工具が進行していくことにより、曲がり孔が形成される。

特開平７−５１９４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、加工用電極工具の表面の絶縁部材で覆われている部分と覆われていない部分との加工量の差によって進行方向が決定されるため、曲がり孔の形成方向を任意に調整することができない。即ち、加工用電極工具の表面の絶縁部材で覆われている部分と覆われていない部分との面積はそれぞれ固定であるため、上記加工量の差を可変にすることができず、所望の曲率の曲がり孔を形成することが困難であった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、所望の曲率の曲がり孔を容易に形成することが可能な電解加工工具及び電解加工システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係る電解加工工具は、軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、前記流体導出部は、前記工具本体の先端から後端側に向かって切り欠かれた切欠部であることを特徴とする。

このような特徴の電解加工工具によれば、電解液を介して電極の先端面と被加工材の加工孔の内面との間に通電されることにより、被加工材が溶解して加工孔がより深く加工されていく。
そして、電極の内側を流通する電解液は、該電極の先端から導出される他、一部は流体導出部から工具本体の径方向外側へと向かって導出される。この際、流体導出部から導出された電解液が加工孔の内面に流体作用力を付与することにより、工具本体にはその反力が付与される。これにより、工具本体が反力の方向に撓むように変位し、該変位量に応じて電極の先端面と加工孔の内面との電流密度分布が局所的に大きくなる。その結果、工具本体の周方向位置における該工具本体が反力により変位した側の加工量が大きくなる。
また、工具本体に及ぼされる反力の大きさは、電極の内側を流通する電解液の流量に応じた値となるため、電解液の流量を調整することで工具本体の変位量を決定することができる。
また、加工孔の内面に確実に流体作用力を及ぼすことができるため、上記反力を確実に得ることができる。また、流体導出部を孔部とした場合に比べて、電解液の流量の変化による加工孔の内面への流体作用力及び反力の変化が小さいため、曲がり孔の曲率の微調整を容易に行うことができる。

また、本発明に係る電解加工工具において、前記流体導出部は、前記電極及び前記絶縁層を径方向に貫通する孔部であることが好ましい。

これによって、加工孔の内面に確実に流体作用力を及ぼすことができるため、上記反力を確実に得ることができる。また、孔部によって電解液が絞られることで加工孔の内面への流体作用力及び反力を容易に大きくすることができるため、工具本体を大きく変位させることができる。したがって、特に曲率の大きい曲がり孔を容易に作成することが可能となる。

また、本発明に係る電解加工工具は、軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、前記工具本体の周方向位置における前記流体導出部の前記軸線を挟んだ反対側の部分のみに、前記電極の外周面が径方向外側に露出する非絶縁部が形成され、前記工具本体の周方向における前記流体導出部と前記非絶縁部との間には前記絶縁層が設けられているものであってもよい。

これにより、電極の先端面と加工孔の内面との間の通電に加えて、電極の外周面が露出している部分と加工孔の内面との間での通電が起こるため、電極の周方向位置における非絶縁部が形成されている側の電流密度分布をより大きくすることができる。
これによって、該非絶縁部が形成されている側の加工量をより大きくすることができるため、加工量の大きい側に向かって加工孔がより深く加工されていくことによって、より屈曲した曲がり孔を形成することが可能となる。

さらに、本発明に係る電解加工工具は、軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、前記電極の周方向位置における前記流体導出部側の部分の厚みに比べて、前記流体導出部の前記軸線を挟んだ反対側の部分の厚みの方が大きく設定されていてもよい。

これによって、電極の先端面におけるより厚みの大きい部分と加工孔の内面との間の電流密度分布が大きくなるため、工具本体の周方向位置における電極の厚みの大きい部分の加工量を大きくなることができる。よって、加工量の大きい側に向かって加工孔がより深く加工されていくことにより、より屈曲した曲がり孔を形成することが可能となる。

また、本発明に係る電解加工工具は、軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、前記電極の先端開口を閉塞する導電性材料からなる先端蓋部をさらに備え、前記先端蓋部は、前記電極の先端面における前記流体導出部側の部分を先端側に露出させるように、該先端面に積層されているものであってもよい。

これにより、電極に接続された先端蓋部と加工孔の内面との間の通電により、被加工材が溶融し、加工孔がより深く形成されていく。このように先端蓋部を設けた場合、流体導出部からの電解液の導出量が大きくなるため、加工孔の内面への流体作用力及び反力を大きくすることができる。したがって、特に曲率の大きい曲がり孔を容易に作成できる。

このように先端蓋部が工具本体の周方向位置における流体導出部の逆側に偏って配置されることで、先端蓋部と加工孔の内面との間の電流密度分布は、流体導出部の逆側において大きくなる。これによって、工具本体の周方向位置における流体導出部の逆側の加工量が大きくなるため、加工量の大きい側に向かって加工孔がより深く加工されていくことにより、より屈曲した曲がり孔を形成することが可能となる。

一方、本発明に係る電解加工工具は、軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面のみに被覆された絶縁層と、を有する工具本体を備え、前記工具本体の周方向一部に、前記絶縁層の外周面から径方向外側に突出する凸部を備え、前記工具本体の先端における前記凸部の前記軸線を挟んだ反対側の部分のみに、前記電極の外周面が径方向外側に露出する非絶縁部が形成され、前記工具本体の周方向における前記凸部と前記非絶縁部との間には前記絶縁層が設けられているものであってもよい。

このような特徴の電解加工工具は、電解液を介しての電極の先端面と被加工材における加工孔の内面との間に通電により、被加工材が溶解し、該加工孔がより深く加工されていく。
そして、工具本体を加工孔に進行させると、工具本体の周方向一部の凸部が加工孔の内面に当接することにより、工具本体には凸部の逆側に向かっての反力が作用する。これによって、工具本体が反力の方向に撓むように変位し、該変位量に応じて電極の先端面と加工孔の内面との電流密度分布が局所的に大きくなる結果、該工具本体が変位した側の加工量が大きくなる。
そして、工具本体に及ぼされる反力の大きさは、電極を押し込む力が大きい程、増大するため、電極を押し込む力を調整することで工具本体の変位量を決定することができる。

また、上記同様、より屈曲した曲がり孔を形成することが可能となる。

さらに、本発明に係る電解加工工具において、前記非絶縁部は、前記工具本体の先端から後端側に離間した位置に形成されていることが好ましい。
加工孔内を進行していく電解加工工具はその先端が加工孔の内面に接触し易くなるが、本発明では先端から後端側に離間した位置に非絶縁部が形成されていることにより、電解加工工具の外周面の先端には絶縁層が存在することになる。したがって、電解加工工具における電極の先端が加工孔の内面に直接的に接触してしまうことを回避することができ、即ち、電極と加工孔の内面との接触確率を低下させることができる。これにより、電極と加工孔の内面との短絡発生頻度を低下することができるため、加工性を向上させることが可能となる。

また、本発明に係る電解加工工具において、前記非絶縁部は、前記軸線方向に離間して複数形成されていることが好ましい。
これによって、電流密度分布をより大きくしながら電極と加工孔の内面との短絡発生頻度を低下させることができる。

さらに、本発明に係る電解加工工具において、前記非絶縁部は、前記周方向に離間して複数形成されていることが好ましい。
これによっても上記同様、電流密度分布をより大きくしながら電極と加工孔の内面との短絡発生頻度を低下させることができる。

本実施形態に係る電解加工システムは、上記いずれかの電解加工工具と、該電解加工工具を被加工材に対して所定の進行方向となるように案内するガイド部と、前記電解加工工具を進行させる移動機構と、を備えることを特徴とする。

ガイド部が電解加工工具を案内可能な状態で、移動機構が電解加工工具を進行させることにより、所望の位置に、かつ、所望の角度で被加工材に対して加工孔を形成することができる。また、形成された加工孔に電解加工工具の工具本体が挿入された後は、上述のように工具本体の周方向位置における加工量に差が生じることにより、所望の曲率の曲がり孔を形成することができる。

本発明に係る電解加工工具及び電解加工装置によれば、流体導出部から導出される電解液の反力によって工具本体が変位した側の加工量が大きくなる。これによって、加工量の大きい側に向かって加工孔がより深く加工されるため、容易に曲がり孔を形成することができる。また、電解液の流量を調整することで工具本体の変位量を決定することができるため、該流量の値を変化させることで、容易に所望の曲率の曲がり孔を形成することができる。
また、本発明に係る電解加工工具及び電解加工装置によれば、凸部を介して工具本体に作用した反力によって該工具本体が変位した側の加工量が大きくなる。これによって、加工量の大きい側に向かって加工孔がより深く加工されるため、容易に曲がり孔を形成することができる。また、工具本体の押し込み力を調整することで工具本体の変位量を決定することができため、該押し込み力を変化させることで、容易に所望の曲率の曲がり孔を形成することができる。

本発明の第一実施形態に係る電解加工システムの概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る電解加工工具を流体導出部としての孔部側から見た側面図である。 本発明の第二実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。 本発明の第二実施形態に係る電解加工工具を非絶縁部側から見た側面図である。 本発明の第三実施形態に係る電解加工工具を非絶縁部側から見た側面図である。 本発明の第三実施形態の変形例に係る電解加工工具を非絶縁部側から見た側面図である。 本発明の第四実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。 本発明の第五実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。 本発明の第六実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。 本発明の第七実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。 本発明の第八実施形態に係る電解加工工具の縦断面図である。

以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、第一実施形態の電解加工システム１００は、被加工材２００に対して、湾曲する曲がり孔としての加工孔２０３を形成するための装置である。本実施形態では、被加工材２００としてガスタービンのタービン翼２０１を用い、該タービン翼２０１を冷却するための冷却孔を加工孔２０３として形成する例について説明する。

電解加工システム１００は、移動機構１と、ガイド部３と、複数の電解加工工具１０とを備えている。なお、電解加工システム１００は、電解加工工具１０を一のみ備える構成であってもよい。
移動機構１は、電解加工工具１０を被加工材２００に対して進退させる役割を有している。本実施形態の移動機構１は、被加工材２００としてのタービン翼２０１の先端２０２側に配置され、該タービン翼２０１の先端２０２に対して進退移動可能に構成されている。

このような、移動機構１の進退移動は、例えば図示しない電動機等の駆動源の出力によって行われる。また、移動機構１の進退移動の加速度、即ち、駆動源の出力は、図示しない押し込み力制御装置によって制御されている。これによって、移動機構１が電解加工工具１０を進退させる際、即ち、加工孔２０３に向かって押し込む際の押し込み力が任意に調整可能とされている。

さらに、移動機構１は、その被加工材２００側の面に、電解加工工具１０の後端を把持する複数の把持部２を有している。この把持部２は、内部が中空状とされた筒状をなしており、各把持部２の一端側に電解加工工具１０の後端が挿入されることで該電解加工工具１０を把持可能とされている。また、把持部２の他端側には、電解液流通路に接続されており、該電解液流通路を介して把持部２内部に電解液２０４（図２参照）が供給されるようになっている。この電解液２０４の供給量は、図示しない流量制御装置によって、任意に調整可能とされている。なお、電解液２０４としては、例えば硫酸、硝酸、食塩水等が用いられる。

ガイド部３は、移動機構１と被加工材２００であるタービン翼２０１の先端（チップシュラウド）２０２との間に配置されており、移動機構１によって進退される電解加工工具１０をタービン翼２０１の先端２０２に対して所定の進行方向となるように案内する役割を有している。このガイド部３には、移動機構１側と被加工材２００側とを互いに連通する複数のガイド孔４が穿設されている。これらガイド孔４にはそれぞれ電解加工工具１０が移動機構１側から被加工材２００側に向かって挿通されている。そして、この状態で該電解加工工具１０が移動機構１によって前進されることで、ガイド孔４の配置に応じて、タービン翼２０１の先端２０２における所望の位置に、かつ、該先端２０２に対して所望の角度で、電解加工工具１０を導入することができるようになっている。

次に電解加工工具１０の構成について説明する。
電解加工工具１０は、図２に示すように、被加工材２００としてのタービン翼２０１に冷却孔としての加工孔２０３を電解加工により形成するものであって、電極２０及び絶縁層３０を有する工具本体１０Ａを備えている。

電極２０は、軸線Ｏに沿って延びる筒状（本実施形態では円筒状）をなしており、例えばステンレス、銅、チタン等の可撓性を有する導電性材料から構成されている。この電極２０の内周側の中空部分（電極２０の内部）は、移動機構１の把持部２の中空部分と連通状態とされている。これによって、電極２０の内部には、後端側（移動機構１側）から先端側（被加工材２００側）に向かって、電解加工に供される電解液２０４が流通されるようになっている。また、この電極２０の先端面２２は、軸線Ｏに直交する平坦状をなしている。

絶縁層３０は、電極２０の外周面２３に被覆されており、例えば電気絶縁性を有するポリエステル系の樹脂等から構成されている。この絶縁層３０は、電極２０の外周面の周方向及び軸線Ｏ方向のほぼ全域にわたって被覆されている。なお、電極２０の先端面２１には絶縁層３０が被覆されておらず、該先端面２１は工具本体１０Ａの先端側を向くように外部に露出している。

このような電極２０及び絶縁層３０からなる工具本体１０Ａには、その周方向位置の一部、即ち、工具本体１０Ａの直径方向一方側の部分に、電極２０の内側を流通する電解液２０４を工具本体１０Ａの径方向外側に向かって導出する流体導出部４０が形成されている。
本実施形態においては、該流体導出部４０として、電極２０及び絶縁層３０を径方向に貫通して電極２０本体の内外を連通させる孔部４１を採用している。

この流体導出部４０としての孔部４１は、電極２０本体の先端部に形成されていることが好ましい。また、本実施形態の孔部４１における工具本体１０Ａの径方向から見た形状は、図３に示すように、周方向を長手方向とするとともに軸線Ｏ方向を短手方向とした矩形状をなしていることが好ましい。なお、孔部４１の当該形状は矩形状に限られることなく、例えば、円形や正方形状等の他の形状であってもよい。

このような電解加工工具１０を備えた電解加工システム１００によって加工孔２０３を形成する際には、ガイド部３によって案内された電解加工工具１０の内部に電解液２０４を順次供給しながら、該移動機構１を被加工材２００に向かって徐々に進行させていく。この際、流量制御装置によって電解液２０４の流量が調整されつつ、押し込み力制御装置によって電解加工工具１０の押し込み力が調整される。

そして、電解加工工具１０における電極２０内部を流通した電解液２０４が、該電極２０の先端、即ち、工具本体１０Ａの先端から導出され、該工具本体１０Ａと加工孔２０３の内面との間の空間が電解液２０４によって満たされる。
そして、図示しない通電手段によって、工具本体１０Ａの電極２０を陰極、被加工材２００を陽極としてこれら電極２０と被加工材２００の間に電圧が印加される。その結果、電解液２０４を介して電極２０の先端面２１と被加工材２００の加工孔２０３の内面との間に通電が生じることで、被加工材２００が溶解する。これによって、被加工材２００が溶解することで、電解加工工具１０の進行に伴って加工孔２０３がより深く加工されていく。

ここで、本実施形態の電解加工工具１０では、電極２０の内側を流通する電解液２０４は、該電極２０の先端から導出される他、一部は流体導出部４０としての孔部４１から工具本体１０Ａの径方向外側へと向かって導出される。
この際、孔部４１から導出された電解液２０４が加工孔２０３の内面に流体作用力Ｆ１を付与することにより、工具本体１０Ａにはその反力Ｆ２が流体作用力Ｆ１の反対向きに付与される。本実施形態では、孔部４１を介して工具本体１０Ａの直径方向一方側に向かって電解液２０４が導出されるため、工具本体１０Ａの直径方向他方側に向かって反力Ｆ２が及ぼされる。

すると、電極２０自体が可撓性を有しているため、工具本体１０Ａは反力Ｆ２の方向に撓むように変位する。本実施形態では、流体導出部４０としての孔部４１が工具本体１０Ａの先端部に形成されているため、該工具本体１０Ａの先端部が反力Ｆ２の方向、即ち、直径方向他方側に変位する。そして、この変位量の大きさに応じて電極２０の先端面２１と加工孔２０３の内面とが近接する結果、両者が近接した領域における電極２０の先端面２１と加工孔２０３の内面との電流密度分布が局所的に大きくなる。これにより、工具本体１０Ａの周方向位置における該工具本体１０Ａが反力Ｆ２により変位した側の加工量が大きくなる。

ここで、加工孔２０３は、電解加工工具１０による加工量の大きい側に向かってより深く加工されていく。したがって、移動機構１によって電解加工工具１０を順次押し込んでいくことにより電解加工工具１０は、加工量の大きい側、即ち、直径方向他方側に向かって進行する。即ち、電解加工工具１０は、加工孔２０３の内側を進行するにしたがって漸次直径方向他方側に向かって湾曲するように曲がっていく。これによって、容易に曲がり孔を形成することができる。

一方、工具本体１０Ａに及ぼされる反力Ｆ２の大きさは、電極２０の内側を流通する電解液２０４の流量に応じた値となる。即ち、電解液２０４の流量が大きい程、流体導出部４０としての孔部４１から導出される電解液２０４の流量も大きくなる。これにより、電解液２０４の流量を調整することで工具本体１０Ａの先端部の直径方向他方側への変位量を決定することができる。したがって、流量調整装置によって電解液２０４の流量を任意に変化させることで、容易に所望の曲率の曲がり孔を形成することが可能となる。

また、本実施形態では、流体導出部４０として孔部４１を採用しているため、電解液２０４が該孔部４１を介して工具本体１０Ａの径方向外側に導出されることで、加工孔２０３の内面に確実に流体作用力Ｆ１を及ぼすことができる。これによって、上記反力Ｆ２を確実に得ることが可能となる。
さらに、孔部４１によって電解液２０４が絞られることで加工孔２０３の内面への流体作用力Ｆ１及び反力Ｆ２を容易に大きくすることができるため、工具本体１０Ａを大きく変位させることができる。したがって、特に曲率の大きい曲がり孔を容易に作成することが可能となる。

次に、第二実施形態の電解加工工具１１について図４及び図５を参照して説明する。第二実施形態においては、第一実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図４に示すように、第二実施形態の電解加工工具１１には、工具本体１０Ａの先端部の外周側に非絶縁部５０が形成されている。
即ち、工具本体１０Ａには、該工具本体１０Ａの周方向位置における流体導出部４０の軸線Ｏを挟んだ反対側の部分、即ち、工具本体１０Ａの直径方向他方側の部分に、電極２０の外周面が径方向外側に露出する非絶縁部５０が形成されている。

本実施形態では、図５に示すように、電極２０本体の直径方向他方側の部分における絶縁層３０が、周方向を長手方向とするとともに軸線Ｏ方向を短手方向として、工具本体１０Ａの先端から後端側に向かって切り欠かれることで、非絶縁部５０が形成されている。この非絶縁部５０において径方向外側に露出する電極２０の外周面は、該電極２０の先端面２１と交差稜線を介して互いに接続されている。

これにより、電解加工を行う際には、電極２０の先端面２１と加工孔２０３の内面との間の通電に加えて、電極２０の外周面が露出している部分と加工孔２０３の内面との間での通電が起こることになる。したがって、工具本体１０Ａの周方向位置における非絶縁部５０が形成されている側、即ち、工具本体１０Ａの直径方向他方側の電流密度分布をより大きくすることができる。
これによって、該非絶縁部５０が形成されている側の加工量をより大きくすることができるため、加工量の大きい側に向かって加工孔２０３がより深く加工されていくことによって、より屈曲した曲がり孔を容易に形成することが可能となる。

次に、第三実施形態の電解加工工具１８について図６を参照して説明する。第三実施形態においては、第二実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。第三実施形態の電解加工工具１８は、非絶縁部５０の構成について第二実施形態と相違する。

即ち、この電解加工工具１８における非絶縁部５０は、工具本体１０Ａの先端から後端側に離間した位置に複数（本実施形態では４つ）が形成されている。各非絶縁部５０は、それぞれ絶縁層３０における先端から後端側に離間した部分は、軸線Ｏ方向に延びる２辺及び周方向に延びる２辺の計４辺有する四角形状をなしている。本実施形態の非絶縁部５０はそれぞれ軸線Ｏ方向に延びる２辺を短辺とするとともに周方向に延びる２辺を長辺とした長方形状をなしている。このような４つの非絶縁部５０は、軸線Ｏ方向に２つ、周方向に２つが隣り合うように、即ち、軸線Ｏ方向に離間し、かつ、周方向に離間するように配置されている。換言すれば、４つの非絶縁部５０は、２×２のマトリックス状に配置されている。

ここで、加工孔２０３内を進行していく電解加工工具１８はその先端が加工孔２０３の内面に接触し易くなる。これに対して本実施形態の電解加工工具１８は、先端から後端側に離間した位置に非絶縁部５０が形成されていることにより、電解加工工具１８の外周面の先端には絶縁層３０が存在することになる。したがって、電解加工工具１８における電極２０の先端が加工孔２０３の内面に直接的に接触してしまうことを回避することができる。
これによって、電極２０と加工孔２０３の内面との接触確率を低下させることができ、電極２０と加工孔２０３の内面との短絡発生頻度が低下するため、加工性を向上させることできる。

また、非絶縁部５０は、軸線Ｏ方向に離間して複数形成されているため、電流密度分布をより大きくしながら電極２０と加工孔２０３の内面との短絡発生頻度を低下させることができる。
さらに、非絶縁部５０は、周方向に離間して複数形成されているため、上記同様、電流密度分布をより大きくしながら電極２０と加工孔２０３の内面との短絡発生頻度を低下させることができる。

なお、第三実施形態の変形例の電解加工工具１９として、例えば図７に示すように、周方向にスリット状に延びる非絶縁部５０が工具本体１０Ａの先端から後端側に離間して、かつ、軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数（本変形例では３つ）形成された構成であってもよい。
この場合も、上記同様、電極と加工孔の内面との短絡発生頻度を低下させつつ電流密度を大きくすることで加工性を向上させることができる。

なお、複数の非絶縁部５０の配置は上記に限定されることなく、軸線Ｏ方向及び周方向の少なくとも一方に間隔をあけて複数が形成されていればよい。また、各非絶縁部５０の形状は四角形状に限られることなく、円形、多角形等、種々の形状を採用することができる。

次に、第四実施形態の電解加工工具１２について図８を参照して説明する。第四実施形態においては、第一実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の電解加工工具１２は、電極２０の周方向位置における流体導出部４０側の部分の厚みに比べて、流体導出部４０の軸線Ｏを挟んだ反対側の部分の厚みの方が大きく設定されている。即ち、電解加工工具１２の電極２０本体における電極２０の径方向の厚みが、直径方向一方側に比べて直径方向他方側の方が大きく設定されている。

なお、上記電極２０は、その径方向の厚みが、直径方向一方側から他方側に向かうにしたがって漸次大きくなるように形成されていていてもよいし、段階的に大きくなるように形成されていてもよい。また、電極２０における直径方向一方側の部分のみが他の部分に比べて厚みが小さく形成されていてもよいし、電極２０における直径方向他方側の部分のみが他の部分に比べて厚みが大きく形成されていてもよい。

また、このように電極２０の径方向の厚みの異なる部分は、電極２０の軸線Ｏ方向位置のうち、少なくとも電極２０の先端部に形成されていてもよいし、軸線Ｏ方向の全域にわたって形成されていてもよい。

これによって、電極２０の先端面２１におけるより厚みの大きい部分と加工孔２０３の内面との間の電流密度分布が大きくなるため、工具本体１０Ａの周方向位置における電極２０の厚みの大きい部分の加工量を大きくなることができる。よって、加工量の大きい側に向かって加工孔２０３がより深く加工されていくことにより、より屈曲した曲がり孔を容易に形成することが可能となる。

なお、この第四実施形態にも、第二実施形態で説明した非絶縁部５０が形成されていてもよい。これにより、より屈曲した曲がり孔をより一層容易に形成することが可能となる。

次に、第五実施形態の電解加工工具１３について図９を参照して説明する。第五実施形態においては、第一実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態の電解加工工具１３は、工具本体１０Ａの先端に先端蓋部６０を備えている。この先端蓋部６０は、例えばステンレス等の導電性材料から構成されており、電極２０の先端開口を閉塞している。即ち、この先端蓋部６０は、軸線Ｏ方向から見た形状が電極２０の先端開口と同様の形状をなすとともに、軸線Ｏ方向の厚みが略一定の板状をなしている。このような先端蓋部６０が電極２０の先端開口に嵌め込まれることにより、該電極２０の先端開口を閉塞している。これによって、先端蓋部６０は、電極２０と互いに電気的に接続されている。

なお、先端蓋部６０の外周側が電極２０の内周面に例えば溶接等によって接合されていてもよい。また、先端蓋部６０が電極２０の先端面２１に積層されるように接合されていてもよい。さらに、先端蓋部６０は、電極２０と別体でなくともよく、該電極２０と一体に形成されていてもよい。

このような電解加工工具１３では、電極２０の先端面２１と加工孔２０３との間での通電に加えて、該電極２０に電気的に接続された先端蓋部６０と加工孔２０３の内面との間の通電により、被加工材２００が溶融し、加工孔２０３がより深く形成されていく。

また、先端蓋部６０を設けたことにより電極２０の先端開口が閉塞された結果、電解液２０４のすべてが流体導出部４０から導出されることにより、該流体導出部４０からの電解液２０４の導出量が大きくすることができる。したがって、加工孔２０３の内面への流体作用力Ｆ１及び反力Ｆ２を大きくすることができるため、工具本体１０Ａを直径方向他方側により大きく変位させることができる。これによって、曲率の大きい曲がり孔をよい一層容易に作成することが可能となる。

なお、この第五実施形態にも、第二実施形態で説明した非絶縁部５０が形成されていてもよいし、電極２０の直径方向他方側の厚さが直径方向一方側の厚さよりも大きく設定されていてもよい。これにより、より屈曲した曲がり孔をより一層容易に形成することが可能となる。

次に、第六実施形態の電解加工工具１４について図１０を参照して説明する。第六実施形態においては、第五実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態の電解加工工具１４においては、先端蓋部６０が、電極２０の先端面２１における流体導出部４０側の部分を先端側に露出させるように、電極２０の先端面２１に積層されている。即ち、先端蓋部６０は、電極２０の先端面２１における直径方向一方側の部分を除いた部分に積層されており、これによって、該電極２０の先端開口を閉塞している。

このように先端蓋部６０が工具本体１０Ａの周方向位置における流体導出部４０の逆側、即ち、直径方向他方側に偏って配置されることで、先端蓋部６０と加工孔２０３の内面との間の電流密度分布は、流体導出部４０の逆側である直径方向他方側において大きくなる。これによって、工具本体１０Ａの周方向位置における流体導出部４０の逆側の加工量が大きくなるため、加工量の大きい側に向かって加工孔２０３がより深く加工されていくことにより、より屈曲した曲がり孔を形成することが可能となる。

次に、第七実施形態の電解加工工具１５について図１１を参照して説明する。第七実施形態においては、第一実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
第一実施形態では流体導出部４０として孔部４１を採用しているが、第七実施形態では流体導出部４０として切欠部４２を採用している点で、第一実施形態と相違する。

即ち、流体導出部４０としての切欠部４２は、少なくとも工具本体１０Ａの周方向一部において、先端側から後端側に向かって切り欠くことによって形成されている。本実施形態では、当該切欠部４２は、工具本体１０Ａの上記直径方向他方側から一方側に向かって、かつ、先端から後端に向かって斜めに切り欠くことにより、当該切欠部４２が形成されている。これによって、工具本体１０Ａの先端面２１は、竹槍状をなしており、工具本体１０Ａの直径方向一方側の方が他方側よりも後端側に後退したものとなる。

なお、切欠部４２としては、単に工具本体１０Ａの直径方向一方側を該工具本体１０Ａの先端から後端に向かって直線状に切り欠いたスリットを採用してもよい。即ち、切欠部４２は、工具本体１０Ａの先端面２１における少なくとも周方向一部が該先端面２１の他部分よりも後端側に後退するように形成されていればよい。

このような第七実施形態の電解加工工具１５においては、電解液２０４は該電極２０の先端から導出される他、一部は流体導出部４０としての切欠部４２を介して工具本体１０Ａの径方向外側へと向かって導出される。この際、切欠部４２を介して導出された電解液２０４が、第一実施形態同様、加工孔２０３の内面に流体作用力Ｆ１を付与することにより、工具本体１０Ａにはその反力Ｆ２が付与される。これによって第一実施形態同様、曲がり孔を容易に形成することができる。また、電解液２０４の流量を調整することにより、流体作用力Ｆ１及び反力Ｆ２の大きさを任意の値とすることができるため、所望の曲率の曲がり孔を形成することができる。

そして、本実施形態では特に流体導出部４０を孔部４１とした場合に比べて、電解液２０４の流量の変化による加工孔２０３の内面への流体作用力Ｆ１及び反力Ｆ２の変化が小さくなる。即ち、例えば第一実施形態のように、流体導出部４０をして孔部４１を採用した場合には、該孔部４１によって電解液２０４が絞られることにより、流体作用力Ｆ１は局所的かつ大きなものとなる。これに対して本実施形態では、流体導出部４０を孔部４１とした場合に比べ、電解液２０４の径方向外側への流出が広範囲のものとなるため、電解液２０４の流量を変化させた場合における流体作用力Ｆ１及び反力Ｆ２の変化は小さくなる。これによって、電解液２０４の流量に基づく流体作用力Ｆ１及び反力Ｆ２の設定をより厳密に行うことができるため、形成される曲がり孔の曲率の微調整を容易に行うことができる。

なお、この第七実施形態においても、 第二実施形態で説明した非絶縁部５０が形成されていてもよいし、電極２０の直径方向他方側の厚さが直径方向一方側の厚さよりも大きく設定されていてもよい。これにより、より屈曲した曲がり孔をより一層容易に形成することが可能となる。

次に、第八実施形態の電解加工工具１６について図１２を参照して説明する。第八実施形態においては、第一実施形態と同様の構成要素には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

第八実施形態の電解加工工具１６には、第一実施形態の流体導出部４０に代えて凸部４５が設けられている。この凸部４５は、工具本体１０Ａの周方向位置の一部、即ち、工具本体１０Ａの直径方向一方側の部分において、該工具本体１０Ａの外周面から径方向外側に突出するように形成されている。この凸部４５は工具本体１０Ａの先端部の外周面に設けられている。

本実施形態では、この凸部４５は絶縁層３０と同様、電気絶縁性を有する例えば樹脂等から構成されており、軸線Ｏを含む縦断面形状が矩形状をなしている。なお、この凸部４５は、絶縁層３０と別個に成型されて該絶縁層３０に固着されていてもよいし、また、絶縁層３０と一体に成型されていてもよい。

また、第八実施形態の電解加工工具１６の工具本体１０Ａには、該工具本体１０Ａの周方向位置における凸部４５の軸線Ｏを挟んだ反対側の部分、即ち、工具本体１０Ａの直径方向他方側の部分に、第一実施形態同様、電極２０の外周面が径方向外側に露出する非絶縁部５０が形成されている。
なお、非絶縁部５０は、第三実施形態のように、工具本体１０Ａの先端から後端側に離間した箇所に形成されていてもよく、また、複数の非絶縁部５０が軸線Ｏ方向及び周方向に離間して形成されていてもよい。これによって、電極２０と加工孔２０３との接触確率を低下させ、加工性を向上させることができる。

このような電解加工工具１６によって加工をする際には、第一実施形態同様、ガイド部３によって案内された電解加工工具１６の内部に電解液２０４を順次供給しながら、該移動機構１を被加工材２００に向かって徐々に進行させていく。この際、流量制御装置によって電解液２０４の流量が調整されつつ、押し込み力制御装置によって電解加工工具１６の押し込み力が調整される。

そして、電極２０の先端、即ち、工具本体１０Ａの先端から導出された電解液２０４によって、該工具本体１０Ａと加工孔２０３の内面との間の空間が満たされ、その後、図示しない通電手段によって通電されることで、被加工材２００が溶解して加工孔２０３がより深く加工されていく。

ここで、本実施形態では、電解加工システム１００の移動機構１によって工具本体１０Ａを押し込むことにより、該工具本体１０Ａが加工孔２０３内を進行すると、工具本体１０Ａの周方向一部の凸部４５が加工孔２０３の内面に当接する。すると、工具本体１０Ａには、凸部４５の逆側に向かって、即ち、直径方向他方側に向かって反力Ｆ２が作用する。

これによって、電極２０自体が可撓性を有しているため、工具本体１０Ａは反力Ｆ２の方向に撓むように変位する。本実施形態では、凸部４５が工具本体１０Ａの先端部に形成されているため、該工具本体１０Ａの先端部が反力Ｆ２の方向、即ち、直径方向他方側に変位する。そして、この変位量の大きさに応じて電極２０の先端面２１と加工孔２０３の内面とが近接する結果、両者が近接した領域における電極２０の先端面２１と加工孔２０３の内面との電流密度分布が局所的に大きくなる。これにより、工具本体１０Ａの周方向位置における該工具本体１０Ａが反力Ｆ２により変位した側の加工量が大きくなる。

したがって、加工量の大きい側に向かって加工孔２０３がより深く加工されるため、移動機構１によって電解加工工具１６を順次押し込んでいくことにより電解加工工具１６は、加工量の大きい側、即ち、直径方向他方側に向かって進行する。即ち、電解加工工具１６は、加工孔２０３の内側を進行するにしたがって漸次直径方向他方側に向かって曲がっていく。これによって、容易に曲がり孔を形成することができる。

一方、工具本体１０Ａに及ぼされる反力Ｆ２の大きさは、移動機構１による電解加工工具１６の押し込み力が大きく、凸部４５が加工孔２０３の内面に及ぼす力が大きい程増大する。したがって、移動機構１による電解加工工具１６の押し込み力を調整することで工具本体１０Ａの先端部の直径方向他方側への変位量を決定することができる。したがって、押し込み力制御装置によって電解加工工具１６の押し込み力を任意に変化させることで、容易に所望の曲率の曲がり孔を形成することが可能となる。

また、本実施形態では、凸部４５の軸線Ｏを挟んだ反対側に非絶縁部５０が形成されているため、電解加工を行う際には、電極２０の先端面２１と加工孔２０３の内面との間の通電に加えて、電極２０の外周面が露出している部分と加工孔２０３の内面との間での通電が起こることになる。よって、工具本体１０Ａの直径方向他方側の電流密度分布をより大きくすることができる。したがって、非絶縁部５０が形成されている側の加工量をより大きくすることができるため、加工量の大きい側に向かって加工孔２０３がより深く加工されていくことにより、より屈曲した曲がり孔を容易に形成することが可能となる。

なお、この第八実施形態においては、非絶縁部５０は必ずしも形成されていなくともよく、即ち、電極２０の外周面の周方向及び軸線Ｏ方向の全域に絶縁層３０が被覆されていてもよい。この場合であっても、凸部４５が加工孔２０３の内面に当接することにより直径方向他方側への反力Ｆ２を得ることができるため、屈曲した曲がり孔を形成することができる。
また、第四実施形態のように、電極２０の直径方向他方側の厚さが直径方向一方側の厚さよりも大きく設定されていてもよい。これにより、より屈曲した曲がり孔をより一層容易に形成することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば実施形態においては、移動機構１によって複数の電解加工工具１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７を同時に進退させる形態を説明したが、個々の電解加工工具１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７を手動によってそれぞれ別個に進退させる構成であってもよい。また、ガイド部３を介さずに電解加工工具１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７を進退させてもよい。
さらに、実施形態では被加工材２００としてガスタービンのタービン翼２０１を用いた例を説明したが、これに限定されることはなく、他のいかなる製品を被加工材２００として採用してもよい。

１ 移動機構
２ 把持部
３ ガイド部
４ ガイド孔
１０ 電解加工工具
１０Ａ 工具本体
１１ 電解加工工具
１２ 電解加工工具
１３ 電解加工工具
１４ 電解加工工具
１５ 電解加工工具
１６ 電解加工工具
１７ 電解加工工具
１８ 電解加工工具
１９ 電解加工工具
２０ 電極
２１ 先端面
３０ 絶縁層
４０ 流体導出部
４１ 孔部
４２ 切欠部
４５ 凸部
５０ 非絶縁部
６０ 先端蓋部
１００ 電解加工システム
２００ 被加工材
２０１ タービン翼
２０２ 先端
２０３ 加工孔
２０４ 電解液
Ｏ 軸線
Ｆ１ 流体作用力
Ｆ２ 反力

Claims (10)

1. 軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、
   該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、
   前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、
   前記流体導出部は、前記工具本体の先端から後端側に向かって切り欠かれた切欠部であることを特徴とする電解加工工具。
2. 軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、
   該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、
   前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、
   前記工具本体の周方向位置における前記流体導出部の前記軸線を挟んだ反対側の部分のみに、前記電極の外周面が径方向外側に露出する非絶縁部が形成され、前記工具本体の周方向における前記流体導出部と前記非絶縁部との間には前記絶縁層が設けられていることを特徴とする電解加工工具。
3. 軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、
   該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、
   前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、
   前記電極の周方向位置における前記流体導出部側の部分の厚みに比べて、前記流体導出部の前記軸線を挟んだ反対側の部分の厚みの方が大きく設定されていることを特徴とする電解加工工具。
4. 軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、
   該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面に被覆された絶縁層とを有する工具本体を備え、
   前記工具本体の周方向位置の一部に、前記電極の内側を流通する前記電解液を前記工具本体の径方向外側に向かって導出する流体導出部が形成され、
   導電性材料からなり前記電極の先端開口を閉塞する先端蓋部をさらに備え、
   前記先端蓋部は、前記電極の先端面における前記流体導出部側の部分を先端側に露出させるように、該先端面に積層されていることを特徴とする電解加工工具。
5. 前記流体導出部は、前記電極及び前記絶縁層を径方向に貫通する孔部であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の電解加工工具。
6. 軸線に沿って延びる筒状をなして可撓性を有する導電性材料からなり、内側を先端側に向かって電解液が流通する電極と、
   該電極の先端面を露出させるように該電極の外周面のみに被覆された絶縁層と、を有する工具本体を備え、
   前記工具本体の周方向一部に、前記絶縁層の外周面から径方向外側に突出する凸部を備え、
   前記工具本体の先端における前記凸部の前記軸線を挟んだ反対側の部分のみに、前記電極の外周面が径方向外側に露出する非絶縁部が形成され、前記工具本体の周方向における前記凸部と前記非絶縁部との間には前記絶縁層が設けられていることを特徴とする電解加工工具。
7. 前記非絶縁部は、前記工具本体の先端から後端側に離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項２又は６に記載の電解加工工具。
8. 前記非絶縁部は、前記軸線方向に離間して複数形成されていることを特徴とする請求項２、６及び７のいずれか一項に記載の電解加工工具。
9. 前記非絶縁部は、前記周方向に離間して複数形成されていることを特徴とする請求項２、６、７及び８のいずれか一項に記載の電解加工工具。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の電解加工工具と、
    該電解加工工具を被加工材に対して所定の進行方向となるように案内するガイド部と、
    前記電解加工工具を進行させる移動機構と、
    を備えることを特徴とする電解加工システム。

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