JP6544218B2 - 電極製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解加工装置に用いられる電極の製造方法に関する。

従来、加工対象物（以下「ワーク」という）の所定の位置としての被加工部に対し電解加工を行う電解加工装置が知られている。
特許文献１に記載された電解加工装置は、ワークが有する穴の内側に有底筒状の第１電極、および、棒状の第２電極を挿入している。この電解加工装置は、ワークの穴の内側に電解液を満たし、第１電極および第２電極とワークの穴の内壁との間に電流を流すことにより、第１電極および第２電極に向き合うワークの穴の内壁に対し電解加工を行うものである。

特許第４６４５６９４号公報

ところで、特許文献１に記載された電解加工装置が備える棒状の第２電極は、その軸方向の一端または他端に絶縁部材が設けられている。一般に、絶縁部材は、電極の外側に熱収縮チューブを被せるか、または、電極の外側に塗装を行うことで設けられる。すなわち、電極が絶縁部材から露出した箇所が、ワークに対し電解加工を行う電解加工部として機能する。ここで、仮に、電極の外側に絶縁部材を設ける際、絶縁部材と電解加工部との境界が位置ずれすると、電解加工装置は、ワークの被加工部に対し、正確な位置に電解加工を行うことが困難になる。

さらに、絶縁部材と電解加工部と境界を曲線状にする場合、その境界を正確な位置に設けることが困難である。したがって、電解加工装置においては、絶縁部材と電解加工部との境界の位置ずれによる電極自体の加工精度の悪化と、その電極を使ってワークを加工する電解加工の精度の悪化が問題となる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、絶縁部と電解加工部との境界の位置ずれを低減することの可能な電極製造方法を提供することを目的とする。

本発明による電極製造方法は、形成工程、絶縁処理工程および切離し工程を含む。形成工程では、電極本体、電極本体の一部に設けられる電解加工部、および、電解加工部を覆うマスキング部を一体に形成し、マスキング部と電極本体との接続箇所に薄肉部を形成する。絶縁処理工程では、マスキング部が電解加工部を覆った状態で電極本体の外壁およびマスキング部の外壁に絶縁処理を行う。絶縁処理工程の後、切離し工程では、電解本体および電解加工部からマスキング部を切り離し、電解加工部を露出させる。

これにより、形成工程において、電極本体、電解加工部およびマスキング部を一体に形成するので、電極本体とマスキング部との境界を正確に形成することが可能である。絶縁処理工程は、マスキング部が電解加工部を覆った状態で行われるので、電解加工部に絶縁処理が行われることが無い。切離し工程において、電極本体および電解加工部から切り離されるマスキング部の外縁が、電極本体と電解加工部との境界となる。したがって、この製造方法により、絶縁処理された電極本体と電解加工部との境界の位置ずれを低減することが可能である。

本発明の第１実施形態による電極製造方法において、形成工程後の状態の電極の斜視図である。 図１の状態の電極の断面図である。 図２のＩＩＩ部分の拡大図である。 第１実施形態による電極製造方法において、切離し工程の説明図である。 第１実施形態の電極を用いた電解加工の説明図である。 第１実施形態による電極製造方法のフローチャートである。 本発明の第２実施形態による電極製造方法において、形成工程後の状態の電極の斜視図である。 第２実施形態による電極製造方法で製造された電極の斜視図である。 本発明の第３実施形態による電極製造方法において、形成工程後の状態の電極の要部断面図である。 第３実施形態による電極製造方法において、切離し工程の説明図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には、図面に同一の符号を付して説明を省略する。また、図面において、実質的に同一の構成が複数個所に記載されている場合、その一部のみに符号を付すこととする。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図６に示す。本実施形態の電極製造方法により製造された電極１０は、電解加工装置１に用いられるものである。
まず、電解加工装置１について、図５を参照して説明する。
電解加工装置１は、電極１０、電源部２および電解液供給部３などを備えている。電解加工装置１が加工対象とするワーク４は、筒状のボス部５を有している。ボス部５の内側に形成された穴６は、ボス部５の軸方向端面に開口している。電解加工装置１は、ボス部５の穴６の開口部７に形成されたバリを電気分解により除去するものである。

この電解加工装置１に用いられる電極１０は、電極本体１１、絶縁部１２、流路空間１３および電解加工部１４などを備えている。
電極本体１１は、金属から形成されている。絶縁部１２は、例えば樹脂塗料などの絶縁体から形成されたものであり、電極本体１１の外壁に設けられている。流路空間１３は、電極１０の内側に形成され、電極本体１１の外壁に開口している。その電極本体１１の外壁に流路空間１３が開口した開口部の外縁部に、電解加工部１４は設けられている。電解加工部１４は、電極本体１１の外壁に設けられた絶縁部１２から露出している。
電解液供給部３は、電極１０の流路空間１３に電解液を供給するものである。また、電源部２の陽極に接続する配線８はワーク４に接続され、電源部２の陰極に接続する配線９は電極本体１１に接続されている。

上述した電解加工装置１により電解加工を行う際、ワーク４は、ボス部５の軸方向の端面が、電解加工部１４に向き合うように設置される。この状態で、電解液供給部３から電極１０の流路空間１３に電解液が供給される。電解液は、流路空間１３およびワーク４のボス部５の穴６の内側に充満する。その状態で、電解加工装置１は、電源部２から配線８，９を通じてワーク４と電極本体１１とに電流を流す。これにより、電極１０の電解加工部１４から、ワーク４のボス部５の穴６の開口部７に形成されたバリに電流が集中して流れ、そのバリが電気分解により除去される。

次に、上述した電解加工装置１に用いられる電極１０の製造方法について説明する。
電極製造方法は、図６に示すように、形成工程Ｓ１、絶縁処理工程Ｓ２および切離し工程Ｓ３を含むものである。
形成工程Ｓ１では、図１および図２に示した電極本体１１、流路空間１３、電解加工部１４およびマスキング部１５を、例えば金属３Ｄプリンタによる連続加工で一体成形する。以下の説明において、形成工程Ｓ１により形成された図１および図２に示す状態のものを、電極仕掛品２０と称することとする。

なお、金属３Ｄプリンタは、平らに敷いた微細な金属粉末にレーザーを照射して一層ずつ焼結させ、この工程を繰り返すことで３次元造形する粉末焼結法により、種々の形状の製品を形成することが可能である。即ち、形成工程Ｓ１では、金属３Ｄプリンタを用いることにより、電極本体１１、流路空間１３、電解加工部１４およびマスキング部１５の構成を、同一の材料から連続加工により一体に形成することが可能である。

電極仕掛品２０の状態において、マスキング部１５は、電解加工部１４が形成される面α（図３および図４参照）に対して交差する方向へ電極本体１１から延びるように形成されている。流路空間１３は、電極本体１１の内側に形成されている。
なお、第１実施形態では、１個の電極本体１１に対し、４箇所のマスキング部１５と、そこに対応する流路空間１３および電解加工部１４が形成されている。但し、電極本体１１、マスキング部１５、流路空間１３および電解加工部１４の個数、位置、形状および大きさ等は、電極１０によって電解加工がされるワーク４に応じて任意に設定されるものである。

図３に示すように、電極仕掛品２０には、流路空間１３からその流路の径方向外側に凹む溝１６が形成されている。この溝１６は、流路空間１３の軸に垂直な内壁の全周に連続して形成されている。その溝１６の径方向外側に、薄肉部１７が設けられている。薄肉部１７は、マスキング部１５と電極本体１１との接続箇所に形成されている。なお、薄肉部１７の肉厚として、０．２ｍｍ程度が例示される。
図３の矢印βに示したように、溝１６の電極本体１１側の内壁は、電極本体１１の外壁面（電極本体１１と絶縁部１２との接続面）に対して、外気側へ僅かに突出した形状である。後述する切離し工程Ｓ３において、マスキング部１５を切り離した際、溝１６の電極本体１１側の内壁が電解加工部１４となる。そのため、その電解加工部１４は、電極本体１１の外壁面より外気側へ僅かに突出した形状となる。

形成工程Ｓ１の後に、絶縁処理工程Ｓ２が行われる。絶縁処理工程Ｓ２では、マスキング部１５が電解加工部１４を覆った状態で、電極本体１１の外壁およびマスキング部１５の外壁に対し、絶縁処理が行われる。絶縁処理は、例えば紛体塗装、浸漬塗装または吹付塗装などにより、少なくとも電極本体１１の外壁に絶縁部１２を形成するものである。なお、絶縁部１２は、電極本体１１の外壁と共にマスキング部１５の外壁に形成されてもよい。

続いて、絶縁処理工程Ｓ２の後に、切離し工程Ｓ３が行われる。
図４に示すように、切離し工程Ｓ３では、作業者または治具などによりマスキング部１５に対して外力を与えることで、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を切り離す。このとき、マスキング部１５に外力が作用すると、薄肉部１７に応力が集中するので、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を容易に切り離すことが可能である。
切離し工程Ｓ３により、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５が切り離されると、電解加工部１４は外気に露出する。これにより、電極本体１１の外壁に流路空間１３が開口する位置の外縁部に、電解加工部１４が設けられる。

第１実施形態による電極製造方法は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、形成工程Ｓ１において、電極本体１１、電解加工部１４およびマスキング部１５を一体に形成するので、電極本体１１とマスキング部１５との境界を正確に形成することが可能である。絶縁処理工程Ｓ２において、マスキング部１５が電解加工部１４を覆った状態で行われるので、電解加工部１４に絶縁処理が行われることが無い。切離し工程Ｓ３において、電極本体１１および電解加工部１４から切り離されるマスキング部１５の外縁が、電極本体１１と電解加工部１４との境界となる。したがって、この製造方法により、絶縁処理された電極本体１１と、絶縁処理されていない電解加工部１４との境界の位置ずれを低減することが可能である。よって、電解加工装置１は、この製造方法により製造された電極１０を用いることで、ワーク４の被加工部に対し、正確な位置に電解加工を行うことができる。

（２）第１実施形態では、形成工程Ｓ１において、マスキング部１５は、電解加工部１４が形成される面αに対して交差する方向へ電極本体１１から延びるように形成される。
これにより、切離し工程Ｓ３において、マスキング部１５に力を加えると、電解加工部１４とマスキング部１５との接続箇所に応力が集中するので、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を容易に切り離すことが可能となる。

（３）第１実施形態では、形成工程Ｓ１において、電極本体１１、電解加工部１４およびマスキング部１５は、金属３Ｄプリンタによる連続加工で形成される。
これにより、金属３Ｄプリンタによる粉末焼結が正確に行われるので、電極本体１１とマスキング部１５との境界を正確に形成することが可能である。

（４）第１実施形態では、形成工程Ｓ１では、マスキング部１５と電極本体１１との接続箇所に薄肉部１７を形成する。
これにより、切離し工程Ｓ３において、マスキング部１５に力を加えると、薄肉部１７に応力が集中するので、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を正確な位置で切り離すことが可能となる。

（５）第１実施形態では、電解加工部１４は、切離し工程Ｓ３の後に電極本体１１から流路空間１３が開口する位置の外縁部に設けられる。
電極本体１１に流路空間１３を形成することで、マスキング部１５と電極本体１１との接続箇所を薄肉にすることが可能である。したがって、切離し工程Ｓ３において、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を容易に切り離すことが可能となる。

（６）第１実施形態では、形成工程Ｓ１において形成される薄肉部１７は、流路空間１３から外側に凹む溝１６の外側に設けられる。
この溝１６により、薄肉部１７を、より薄肉にすることが可能である。したがって、切離し工程Ｓ３において、電極本体１１からマスキング部１５を正確な位置で切り離すことが可能となる。

（７）第１実施形態では、形成工程Ｓ１において形成される溝１６は、切離し工程Ｓ３の後に電極本体１１から流路空間１３が外気に開口する箇所の全周に設けられる。
これにより、切離し工程Ｓ３において、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を正確な位置で容易に切り離すことが可能となる。

（８）第１実施形態では、電解加工部１４は、電極本体１１より外気側へ突出した形状である。
これにより、切離し工程Ｓ３において、マスキング部１５に力を加えると、電極本体１１より外気側へ突出した電解加工部１４とマスキング部１５との接続箇所に応力が集中するので、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を正確な位置で切り離すことが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７および図８に示す。第２実施形態では、第１実施形態に対して、電極１０の形状が異なっている。
図７では、形成工程Ｓ１により形成された電極仕掛品２０を示している。電極仕掛品２０は、電極本体１１、マスキング部１５、流路空間および電解加工部が、例えば金属３Ｄプリンタにより、同一の材料から連続加工で一体に形成されたものである。
絶縁処理工程Ｓ２において、電極仕掛品２０の外壁に絶縁処理が行われる。これにより、電極本体１１の外壁およびマスキング部１５の外壁に絶縁部１２（図８参照）が形成される。

絶縁処理工程Ｓ２の後に、切離し工程Ｓ３が行われる。図８に示すように、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５が切り離されると、電解加工部１４が外気に露出する。なお、第２実施形態では、電極１０は、電極本体１１の外気側において、流路空間１３の面積が大きく形成された椀型部１８を有している。電解加工部１４は、その流路空間１３が有する椀型部１８の外縁部に設けられる。
第２実施形態による電極製造方法は、第１実施形態と同一の作用効果を奏する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９および図１０に示す。第３実施形態は、第１実施形態の変形例である。
図９は、形成工程Ｓ１後における電極仕掛品２０の要部断面図を示したものである。第３実施形態では、流路空間１３からその流路の径方向外側に凹む溝１６の内壁は、電極本体１１の外壁と略同一面に形成されている。そのため、図１０に示すように、切離し工程Ｓ３において、電極本体１１および電解加工部１４からマスキング部１５を切り離すと、電解加工部１４が形成される面αは、電極本体１１の外壁と略同一平面上に設けられるものとなる。
第３実施形態による電極製造方法は、第１、第２実施形態と同一の作用効果を奏する。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、電極仕掛品２０を金属３Ｄプリンタにより形成した。これに対し、他の実施形態では、電極仕掛品２０は、例えば切削加工等、種々の加工方法により形成してもよい。

（２）上述した実施形態では、電極１０は、電極本体１１から流路空間１３が外気に開口する箇所の外縁部に電解加工部１４を設けるものとした。これに対し、他の実施形態では、電極１０は、電極本体１１に流路空間１３を設けることなく、電極本体１１の外壁面に絶縁部１２から露出した電解加工部１４を設けるものとしてもよい。

（３）上述した実施形態では、電極１０が用いられる電解加工装置１はワーク４の被加工部のバリを除去するものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、電解加工装置１は、電源装置による通電時間と電圧の調整により、ワーク４の被加工部を曲面状に形成することに用いてもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・電解加工装置
１０・・・電極
１１・・・電極本体
１４・・・電解加工部
１５・・・マスキング部
Ｓ１・・・形成工程
Ｓ２・・・絶縁処理工程
Ｓ３・・・切離し工程

Claims (7)

1. 電解加工装置（１）に用いられる電極製造方法であって、
   電極本体（１１）、前記電極本体の一部に設けられる電解加工部（１４）、および、前記電解加工部を覆うマスキング部（１５）を一体に形成する形成工程（Ｓ１）と、
   前記マスキング部が前記電解加工部を覆った状態で前記電極本体の外壁および前記マスキング部の外壁に絶縁処理を行う絶縁処理工程（Ｓ２）と、
   前記絶縁処理工程の後、前記電極本体および前記電解加工部から前記マスキング部を切り離し、前記電解加工部を外気に露出させる切離し工程（Ｓ３）と、を含み、
   前記形成工程では、前記マスキング部と前記電極本体との接続箇所に薄肉部（１７）を形成する電極製造方法。
2. 前記形成工程では、前記電極本体に流路空間（１３）を形成し、
   前記電解加工部は、前記切離し工程の後に前記電極本体から前記流路空間が外気に開口する箇所の外縁に設けられるものである請求項１に記載の電極製造方法。
3. 前記形成工程では、前記流路空間から外側に凹む溝（１６）を形成し、
   前記薄肉部は、前記溝の外側に設けられるものである請求項１または２に記載の電極製造方法。
4. 前記形成工程において形成される前記溝は、前記切離し工程の後に前記電極本体から前記流路空間が外気に開口する箇所の全周に設けられるものである請求項３に記載の電極製造方法。
5. 前記形成工程において、前記マスキング部は、前記電解加工部が形成される面（α）に対して交差する方向へ前記電極本体から延びるように形成される請求項１から４のいずれか一項に記載の電極製造方法。
6. 前記形成工程において、前記電極本体、前記電解加工部および前記マスキング部は、３Ｄプリンタによる連続加工で形成されるものである請求項１から５のいずれか一項に記載の電極製造方法。
7. 前記電解加工部は、前記電極本体より外気側へ突出した形状である請求項１から６のいずれか一項に記載の電極製造方法。

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