JPS591540B2 - 電気化学的加工装置用電極組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作物から製品を電気化学的に加工するため
の電極組立体、並びに方法に関するものである。

本発明は特に、ターボ装置用翼形羽根の製造法に適用さ
れるが、これに限定されるものではない。翼形羽根は原
則として、彎曲側面を有するプラットフォームから垂直
に突出した翼部を有し、このプラットフォームの下方に
根部を有し、羽根はこの根部によつてロータディスクに
取付けられている。

この種の羽根の製造における１つの問題点は、根部、プ
ラットフォーム及び翼部の加工操作順序である。もしプ
ラットフォーム下方の根部を第１に加工すれば、根部に
対する翼部の正確な配置を保持するため、次の翼部加工
を非常に厳密に制御しなければならない。

もし先に翼部が加工されれば、この翼部は、次の根部の
加工操作に際して保持されうる程に強力ではなく、翼部
に損害を与えずにこれを保持するには、特殊の包蔵工程
を使用しなければならない。

故に、翼部に対して余りに多くの加工操作を実施してし
まう以前にまず根部を加工する事が好ましい〜 電気化学的に羽根の翼部を加工するため、２方法が提案
されている。

第１の方法に｝いては、複数の電極が、相互に近接する
様に工作物に対して可動であつて、工作物に対して自己
の形状を徐徐に印加する。この電気化学的工程の効率を
保持しようとするならば、電極と工作物との間の加エギ
ヤツプが過大となつてはならないからである。この方法
は、製品の仕上り形状に少しづつ近接して行く一連の電
極を用いて数段階で実施される。この方法は、出願人の
英国特許第１１３５５７１号に記載されている。所要の
電極数を最小限にするため、電気化学的加工処理を開始
する前に、工作物を大体所望の形状に予形成する事がで
きる。しかし、適当な予形状を与えるためには、押出し
、鍜造、または鋳造等の追加的操作を必要とし、この様
な各操作はこの方法の費用を増大させる。可動電極を使
用する第２の方法は、最も安価なプリフオームを使用で
きる利点がある。しかしこの方法は、翼部の特に前縁部
と後縁部において真の所要形状を製造する事がきわめて
困難である。なぜかなら、複数の電極が相互に近接し製
品がその最終所望形状に近づくに従つて、電界効果が羽
根の縁部の加工を開始するからである。羽根の縁部に対
する電界の加工効果を制御するために、電極の縁部にプ
ロフイルを与える事も可能であるが、この様な電極の変
形は先行の加工段階で形成された形状に影響を与える。

先行の加工段階で形成された形状のひずみと、羽根の縁
部区域において承認可能の形状をうるための後段階での
電界効果とを妥協させる様な電極形状をうる事は極めて
困難である。工作物の出発形状が正確な幾何的形状をし
ておれば、過度の困難を伴わずに仕上り羽根の正確な縁
部を形成する事は可能であるが、工作物の出発形状が例
えば粗雑な鋳造物であれば、羽根縁部に正確な形状を与
えるために電極形状を修正する事トは、不可能でないま
でも極めて困難である。

故に、ほとんどの場合、製造工程の最後に、羽根の前縁
部と後縁部に研摩操作を実施する必要がある。これは時
間を要する操作であり、それだけ羽根の原価を増大させ
る。他の問題点は、翼部を加工する前にブラツトフオー
ムをその仕上り寸法まで加工した場合、選定加工による
プラツトフオームの寸法変更を防止するためにこれをマ
スクする必要のある事である。

あるいはもしプラツトフオームを翼部と共に加工するな
ら、電極が相互に近接する時、電極の相互当接縁部に向
き合つてプラツトフオーム上にリツジが残される。いず
れにせよ、リツジを除くため、または翼部とプラツトフ
オームの表面を融合させるため、別の研摩操作を実施し
方ければならない。これらの操作は多大の技術と時間を
必要とし、羽根の原価を更に増大する。本発明は、翼形
羽根、またはその他の側面と端面を有する製品を、その
側面の３６０全周並びにプラツトフオームまたは端面に
おいて電気化学加工する方法及び装置において、この加
工工程の終了時にそれ以外の加工操作または研磨操作を
必要としない様にした方法または装置を提供しようとす
るものである。

本発明によれば、軸線が所定方向に延びるように装着さ
れた加工されるべき工作物に隣接して配置される複数の
電極を有する電気化学的加工装置の電極組立体において
、各電極は少なくとも上記工作物の軸線に向う方向の移
動成分そ上記電極の加工面に与えられるよう方方向に移
動するように設けられており、その各電極が、所望の輪
郭に形成された加工面を有する本体と、この本体によつ
て担持され、本体に対して相対的に移動可能な２個の側
面部材とを有し、上記側面部材は、電極の移動の少なく
とも初期の間は、前記本体の加工面の前方に突出し、本
体とともに移動するように拘束され、また本体と側面部
材との間には前記工作物の軸線方向への側面部材の移動
が停止した後、その側面部材２２，２３に関して所定距
離だけ、本体２１の工作物の軸線方向への移動を継続し
得るようにする弾性部材が設けられている電極組立体が
提供される。

製造される製品はターボ装置用の翼形羽根とする事がで
き、その場合、工作物の各側面に１個づつ配置される２
個の対向電極が使用され、各電極は、羽根の翼部を加工
する様に形成された加工面を有する本体と、羽根の前縁
部と後縁部とをともに加工するための第１側面部材と第
２側面部材とを有し、最終加工位置における電極は、羽
根の縦軸線の３６０回りに羽根翼部を包囲するキヤビテ
イを限定する。

好ましくは、各電極の側面部材は、工作物の方向にまた
電極本体から離れる方向に弾発されて電極本体との間に
間隙を限定し、また電極の側面部材と本体との間の相対
運動は、各電極の側面部材を他の単数または複数の電極
の側面部材と当接させて工作物に向つての前進運動を停
止させ、その間に電極本体の工作物へ向つての運動を継
続させる事によつて実施される。

工作物の軸線に向う第１の方向に対して一定各度のベク
トル成分を有する方向に、電極を工作物に対して移動さ
せる手段が備えられる。

この種の手段は、工作物そのものを移動させる事ができ
、または各電極を第１方向に対して一定角度の通路に沿
つて移動させて電極は第１方向のベクトル成分と電極の
移動通路の角度方向のベクトル成分とをもつて移動させ
られる様にする装置から成る事ができる。本発明の他の
観点によれば、工作物を電気化学的に加工する事により
製品を製造する方法に卦いて、加工のために工作物を支
承する段階と、 本発明による電極組立体の複数の電極を工作物に隣接し
て配置する段階と、電極と工作物の間にギヤツプを保持
する段階と、前記電極と工作物の間のギヤツプに対して
電解質を送る段階と、電極と工作物との間に電位差を加
える事によつて工作物を電気化学的に加工する段階と、
電極と工作物の間の相対近接運動を生じて工作物を加工
する段階と、各電極の本体の相対近接運動を停止させる
段階とを含む方法が提供される。

製造される製品がターボ装置用翼型羽根である場合、工
作物の各側面に１個づつ配置される二個の対向電極を使
用する事ができる。

この場合、各電極の本体は、羽根の翼部を加工する様に
形成された加工面を有し、また羽根の翼部のそれぞれ後
縁部と前縁部を加工するための第１側面部材及び第２側
面部材が備えられ、また各電極の側面部材の運動は、こ
れらの側面部材を対向電極の側面部材と当接させる事に
よつて停止される。本発明の電極組立体を使用する好ま
しい方法においては、電極が第１方向に移動している段
階中、電極は工作物に対して相当に精密な幾何学的形状
を与える。

工作物の縁部の厚さのために電界効果が大きくなる時ま
でに、工作物は完全に包囲されて｝り、電極の加工効果
を予知する事ができる。この様にして、製品の最終形状
を生じるため、電極によつて限定されるキヤビテイの予
知がよりよく実施される。以下、本発明を図面に示す実
施例について詳細に説明する。

付図について説明すれば、任意公知の電気化学的加工装
置に取付けられる本発明の電極組立体を第１図に示す。

本発明は電極及びその操作にのみ関するものであつて、
これらの電極は任意公知の適当な電気化学的装置上に取
付けられるのであるから、この装置そのものについては
ここで詳細に説明されない事を了解されたい。電極組立
体は、絶縁物質から成るハウジング１の中にｌ対の電極
２と３を嵌合して成る。電極２と３はそれぞれ、任意公
知の装置上に備えられた可動アーム４と５に固着され、
またヘツド軸線６に対して４５の方向にこれらのアーム
を押すことによつて、軸線６に対して垂直方向に電極を
工作物に向つて、または工作物から離れる様に移動させ
る。工作物７はシヤツトル８内部に配置され、へツド軸
線６に配置される様に、ねじ山を備えた締付け装置９に
よつて締付けられる。

この締付け装置は電気接続１０を有し、この接続は、工
作物を電極２，３に対して正電位に保持し、電極は負の
符号を有する。締付け装置と工作物を中性電位に保持し
、電極を負電位に保持できる事は明白である。図示の実
施例に訃いては、工作物はガスタービンエンジン用コン
ブレツサ一翼のプリフオームであつて、これは根部１２
、プラツトフオーム１３及び翼部１４を有する。この実
施例に卦いては、翼部のアリホゾ形根部を直接にシヤツ
トルに対して締付ける事ができる様にシヤツトル表面を
形成する事が望ましい。装置上の適当な電解質供給源か
ら電解質を供給するための通路を備える。

電解質は工作物の根部末端の通路１５と１６に入り、工
作物と電極との間のスペース中を流れ、通路１７を通つ
てヘツドから出る。第２図はコンプレツサ翼の翼部を形
成するための複合式電極を示し、各電極は本体２１と、
側面部材２２，２３を有し、これらの側面部材は、本体
２１と共に移動させられ、また工作物の方向または工作
物から離れる方向に、本体２１に対して相対的に移動さ
せられる。

側面部材２２，２３は、ゴムブロツク２４によつて、本
体２１から離れる方向に弾発されている。側面部材２２
，２３と本体との間隙２５はストツパ２６によつて制限
されている。電極を装置の垂直軸線に対して４５゜の方
向に移動させる事により工作物に向つて電極全体を移動
させる加工操作中の一時点における工作物を示す。

この工作物の配置においては、翼部の軸線は垂直となる
ので、電極２，３は相互の方向に、従つて翼部の方向に
移動するのみならず、工作物の根部１２の方向にも移動
している。すなわち、電極２，３は工作物の軸線に向う
方向の移動成分とその軸線と平行方向の移動成分とを有
している。加工が進むに従つて、プラツトフオーム１３
が翼部と同時に形成され始める。最初に工作物は、翼部
の仕上り絃巾より大きい巾を有する。付図に見られる様
に、電極２，３の本体２１は、それぞれ翼部側面を製造
する様に形成された加工面３０，３１を有し、また可動
側面部材２２，２３は工作物を近似的に正確な弦巾まで
縁取りする様に配置されて Ｊいる。電極２，３が相互
に近接するに従つて、工作物の縁部に作用する電界効果
が加工電流によつて生じ、この電界効果は、側面部材２
２，２３によつて縁取りされている工作物縁部の部分に
のみ作用 ５する。

側面部材２２，２３が当接する時までに、翼部側面はそ
の仕上りサイズにまで近接し、この様にして加工工程は
包囲された翼部の全面加工となる。電極２，３の側面部
材２２，２３が当接したの４ち、羽根の前縁部と後縁部
のリツジを除去するために更に加工を実施する必要があ
る。

もしこの操作を静的に実施するなら、すなわち電極２，
３をこの瞬間的位置に滞留させる事によつて実施するな
ら、加エギヤツプが絶えず増大するが故に加工精度の制
御が徐々に失われるが、縁部はその薄い断面に対する末
端効果によつて比較的急速に加工されるであろう。また
プラツトフオームと翼部表面との面の半径が承認できな
い程に大となるであろう。従つて、羽根翼部の最終的縁
取りは、電極の本体２１を側面部材に対して相互の方向
に運動させ続けることによつて実施され、故に翼部の側
面加工は最小時間で、制御されたギヤツプと最適レート
で実施され、この様にして翼部側面の寸法精度を保持す
る事ができる。

またこの様にして、翼部の前縁と後縁上のリツジを急速
に除去するため、末端効果が短時間、有効に利用される
。全体的に包囲された工作物の加工工程の制御の予知が
容易になるので、翼部の前縁と後縁、ならびに翼部側面
はその最終寸法まで高精度で縁取幻され、この様にして
最終的研摩操作の必要がなくなる。

同時に、電極は全体として工作物の根部末端に向つて移
動して卦り、プラツトフオームを加工し続けるであろう
。

羽根の前縁部と後縁部に近接して側面部材によつてブラ
ツトフオームの上に残されたリツジを除去できる程度に
プラツトフオームの加工を実施するため、電極をプラツ
トフオームに向つて十分に運動させる事ができる。プラ
ツトフオームの加工は翼部の縁取り操作と同時的に進行
するのであるから、操作終了時に、プラツトフオームの
翼部全体が正確なサイズに仕上けられる。翼部とプラツ
トフオームの最終的縁取り操作のための電極と工作物の
相対運動は、側面部材２２，２３を各電極の本体上に相
対運動自在に取付ける事によつて可能となる。側面部材
２２，２３が当接したまま各電極の本体２１が相互の方
に移動し続けるに従つて、各側面部材２２，２３と本体
２１との間の間隙２５が小さくなわ、弾性ゴムプロツク
が圧縮される。電極２，３の各部と工作物の最終位置は
第３図に図示されている。第４図は加工順序と、出発形
状（第４ａ図）と最終仕上り形状（第４ｅ図）との間の
工作物中間形状を示す。

第４ａ図は、工程の出発点としてすでに羽根の根部を加
工された長方形プロツクを示すが、最終翼部形状まで電
気化学加工する際に消費される素材のコストと、最終翼
部形状に近いプリブオームを形成するコストとの妥協に
よつて工作物の初期形状が決定される事は明白である。
第４ｂ図は、電極の本体が第２図に示す位置にあつて工
作物を加工し始めた中間段階を示す。第４ｃ図は工作物
の他の中間形状を示す。第４ｄ図は、電極側面部材２２
，２３が当接し終つて翼部の前縁及び後縁とプラツトフ
オーム上の尖頭形突起を離れた中間段階を示す。第４ｅ
図はバリ取り後のプラツトフオームと翼部の最終形状を
示す。これは、第３図に示す位置にある電極によつて作
られた形状である。第４図において、電極がその４５に
運動に際してプラツトフオームを加工するに従つて根部
のサイズが徐々に縮小されている事を注意しよう。

この様な電極とプラツトフオームとの相対運動により、
プラツトフオームをその最終寸法まで仕上けるのに十分
なプラツトフオーム加工を実施する事が可能である。第
５図に示す本発明による電極組立体の他の実施態様に｝
いては、可動側面部材２２，２３は延長部４０を備え、
この延長部４０は、電極本体２１上に形成された溝４１
の中を走り、またこれら延長部４０の両側に弾性ゴムプ
ロツク４２が備えられている。

この手段によつて側面部材２２，２３は電極本体２１に
対して確実に、より正確に保持される。側面部材２２，
２３が本体２１から離間する運動を制限するため、各チ
ヤンネル４１の中に単一のストツパ４３が備えられる。
電極２，３の本体２１から離間する様に側面部材２２，
２３を弾発するために、他の弾性手段、例えばバネを使
用できる事は明白である。

第６図に示す他の実施態様に｝いては、電極が翼部と羽
根の前縁及び後端を加工するため、工作物の軸線に対し
て垂直方向にのみ移動する様に制御され、すなわち、電
極は工作物の軸線に向う方向の移動成分のみを有するよ
うに制御され、電極と工作物との間の対対運動はプラツ
トフオームの方向であつて、工作物をその縦軸線に沿つ
て可動に配置する事によつて実施される。

この様な運動を生じる手段は公知の装置に見られるであ
ろう。第７図は第５図の電極の他の変形を示す。この場
合、延長部４０はチヤンネル４５を備え、側面部材２２
，２３が電極本体２１から離脱する事を防止するために
、このチヤンネル４５の中にバ一４６が嵌入している。
またバ一４６は、第５図のピン４３と同様にストツパと
しても役立つ。側面部材２２，２３を本体２１と同一電
位に保持するため、側面部材２２，２３の両方の延長部
４０の末端と電極２，３の本体２１に対して銅ストリツ
プ４７が固着されている。このストリツブ４７は可撓性
であつて、側面部材２２，２３と本体２１との相対運動
を可能にするため４８，４９に卦いてねじれている。前
記の説明から明白な様に、本発明は、一回の電気化学加
工操作で羽根の翼部とプラツトフオームを完全に仕上け
る問題を解決する事により、最も安いブリフオームの使
用が可能である。

また本発明に｝いては、あとで加工しなければならない
が工作物を把持して根部加工操作の応力を引受けるため
の素材プロツクがある間に、まず根部を加工する事が可
能である。この様にして、従来は翼部とプラツトフオー
ムについて実施する必要のあつた研摩操作と、翼部が仕
上けられた後に根部を加工するため羽根を締付ける包蔵
操作とを除く事によつて、時間とコストを節約できる大
きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電極組立体を示す図、第２図は第
１図の電極組立体の加工工程中の位置を示す図、第３図
は第１図の電極組立体の加工工程終了時の位置を示す図
、第４図ａ乃至ｅは第１図の電極組立体を使用するター
ボ装置用翼形羽根の加工工程の５段階を示し、第４ａ図
は工作物、第４ｅ図は仕上り羽根を示す図、第５図は本
発明による第１図の電極組立体の変形を示す図、第６図
は本発明の電極組立体の更に他の実施態様を示す図、ま
た第７図は本発明による他の電極組立体の１個の電極を
示す図である。 ２，３・・・電極、７・・・工作物、１２・・・根部、
１３・・・ブラツトフオーム、１４：・・翼部、２２，
２３・・・側面部材、２１・・・電極本体、４０・・・
延長部、４１・・・グループ、４２・・・ゴムプロツク
、４５・・・チヤンネル、４６・・・バ一。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸線が所定方向に延びるように装着された加工され
   るべき工作物に隣接して配置される複数の電極を有し、
   各電極は、少なくとも上記工作物の軸線に向う方向の移
   動成分が上記電極の加工面に与えられるような方向に移
   動するように設けられており、その各電極が、所望の輪
   郭に形成された加工面を有する本体と、この本体によつ
   て担持され、本体に対して相対的に移動可能な２個の側
   面部材とを有する、電気化学的加工装置用電極組立体に
   おいて、側面部材２２、２３は、電極の移動の少なくと
   も初期の間は、前記本体２１の加工面３０、３１の前方
   に突出し、本体２１とともに移動するように拘束され、
   また本体と各側面部材との間には、前記工作物の軸線方
   向への側面部材の移動が停止した後、その側面部材２２
   、２３に関して所定距離だけ、本体２１の工作物の軸線
   方向への移動を継続し得るようにする弾性部材２４、４
   ２が設けられていることを特徴とする電極組立体。 ２ 製造される製品はターボ装置用翼形羽根であつて、
   工作物７の各側面に１個づつ対向配置された２個の電極
   ２、３を備え、各電極２、３は羽根の翼部１２を加工す
   る様に形成された加工面３０、３１を有する本体２１と
   、羽根の前縁部および後縁部をともに加工するための第
   １側面部材２２および第２側面部材２３とを有し、また
   最終加工位置における電極２、３は、羽根の縦軸線の３
   ６０゜回りに羽根翼部を包囲するキャビティを限定する
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電極組立
   体。 ３ 電極２、３は、工作物の軸線に向う方向に対して一
   定角度をなす方向に移動されるように構成されている事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の電極組立体。