KR101687130B1

KR101687130B1 - 전해 가공 공구 및 전해 가공 시스템

Info

Publication number: KR101687130B1
Application number: KR1020157025146A
Authority: KR
Inventors: 가즈히사 다무라; 요스케 무카이; 신 아사노; 데츠헤이 고바야시; 도모후미 신타니
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2016-12-15
Also published as: CN105189002B; JP2014223707A; DE112014002432T5; JP6008792B2; US20160303673A1; US9981331B2; KR20150119288A; WO2014185106A1; DE112014002432B4; CN105189002A

Abstract

원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍을 용이하게 형성할 수 있도록, 본 발명의 전해 가공 공구는, 축선(O)을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 갖는 도전성 재료로 이루어지고, 내측의 유로(FC)를 선단측을 향하여 전해액(W)이 유통하는 전극(11)과 전극(11)의 선단을 노출시키도록, 이 전극(11)의 외주면에 피복된 절연층(12)을 가지는 공구 본체(10)를 구비하고, 공구 본체(10)에 이 공구 본체(10)를 직경 방향으로 관통하여 유로(FC) 내를 유통하는 전해액(W)을 직경 방향 외측으로 향하여 도출하는 유체 도출 구멍(15)이 형성되며, 이 유체 도출 구멍(15)을 선택적으로 개방, 폐색하는 통 형상 부재(17)를 더 구비하는 전해 가공 공구로 하였다.

Description

전해 가공 공구 및 전해 가공 시스템{ELECTROCHEMICAL MACHINING TOOL AND ELECTROCHEMICAL MACHINING SYSTEM}

본 발명은, 전해액을 개재하여 전극과 피가공재 사이를 통전함으로써, 피가공재를 전해시켜 가공하는 전해 가공 공구 및 이 전해 가공 공구를 구비한 전해 가공 시스템에 관한 것이다.

본 출원은 2013년 5월 16일에 출원된 일본특허출원 제2013-104392호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

기계 가공이 곤란한 난삭재의 천공 가공은 일반적으로 전해 가공법이나 방전 가공법에 의해 행해지고 있다. 특히, 높은 애스펙트비를 가지는 난삭재에 대하여 천공 가공을 할 때에는 전해 가공법을 이용하는 것이 바람직하다.

그런데, 예를 들어, 가스 터빈의 터빈 날개 내에는 이 터빈 날개를 냉각하도록 냉각 매체를 유통시키기 위한 냉각 구멍이 형성되어 있다. 그리고, 열적, 공기력적으로 최적인 설계를 실현하기 위해서는, 즉, 날개 프로파일부나 플랫폼 등의 고온이 되는 부분을 효율적으로 냉각하기 위해서는, 냉각 구멍의 형상을 터빈 날개의 기하 형상에 따라 만곡시키는 것이 바람직하다.

여기서, 예를 들면, 특허 문헌 1에는 만곡 전극을 이용함으로써 가공물에 곡선 구멍을 형성 가능하게 한 전해 가공 조립체가 개시되어 있다.

일본특허공개 제2011-62811호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 장치에서는 만곡 전극을 이용하여 가공을 행하기 때문에, 동일한 전극을 이용하여 곡선 구멍과 직선 구멍을 함께 가공할 수 없다. 특히, 날개 프로파일면을 따른 냉각 구멍을 가공하는 경우에는, 곡선 구멍의 곡율을 변화시키면서 하는 가공이나 곡선 구멍과 직선 구멍이 혼재하도록 가공하는 것이 필요해진다.

본 발명은, 원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍을 용이하게 형성할 수 있는 전해 가공 공구, 전해 가공 시스템, 및 천공 부재의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 공구는 축선을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 갖는 도전성 재료로 이루어지고, 내측을 선단측을 향하여 전해액이 유통하는 전극과 상기 전극의 선단을 노출시키도록 상기 전극의 외주면에 피복된 절연층을 가지는 공구 본체를 구비하고, 상기 공구 본체에 상기 공구 본체를 직경 방향으로 관통하여 상기 전극 내를 유통하는 전해액을 직경 방향 외측으로 향하여 도출하는 유체 도출 구멍이 형성되며, 상기 유체 도출 구멍을 선택적으로 개방, 폐색하는 차폐부를 더 구비하고 있다.

이와 같은 전해 가공 공구에 있어서는 전해액이 전극 내의 유로를 유통하여 공구 본체의 선단으로부터 도출된다. 그리고, 이 전해액을 개재하여 전극의 선단면과 피가공재의 가공 구멍의 내면 사이에서 통전됨으로써, 피가공재가 전해하여 가공 구멍이 보다 깊게 가공되어 간다. 또한, 유체 도출 구멍으로부터는 전해액이 직경 방향 외측을 향하여 도출되고, 이 도출된 전해액이 가공 구멍의 내면에 유체 작용력을 부여함으로써, 공구 본체에는 그 반력이 부여되어, 공구 본체가 이 반력 방향으로 휘도록 변형한다.

차폐부에 의해 유체 도출 구멍을 선택적으로 개방, 폐색할 수 있음으로써, 개방했을 때에는 유체 도출 구멍으로부터의 전해액의 도출에 의해 공구 본체를 휨 변형시키고, 전류 밀도 분포를 공구 본체가 휘어진 방향으로 편재시켜 가공 구멍을 가공할 수 있다. 한편, 폐색했을 때에는 공구를 변형시키지 않고 곧은 형상을 유지한 채로, 전류 밀도 분포를 편재시키지 않는 상태에서의 가공 구멍의 가공이 가능해진다.

본 발명의 제2 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제1 실시형태에 있어서의 상기 차폐부는, 상기 축선을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 가지며, 외주면이 상기 전극의 내주면에 접촉한 상태에서 상기 전극에 대하여 상기 축선 방향으로 상대 이동 가능하게 마련된 통 형상 부재일 수도 있다.

차폐부가 이와 같은 통 형상 부재로 되어 있는 것에 의해, 이 통 형상 부재를 이동시킴으로써, 통 형상 부재의 외주면에 의해 유체 도출 구멍의 개방, 폐색을 행할 수 있다. 이 때문에, 공구 본체의 휨 변형을 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제3 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제2 실시형태에 있어서의 상기 공구 본체에는 상기 유체 도출 구멍이 상기 축선 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다.

이와 같이 유체 도출 구멍을 축선 방향으로 복수 형성하는 것에 의해 폐색하는 유체 도출 구멍의 수량을 변경함으로써 전해액의 도출량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 가공 구멍의 내면으로부터 공구 본체에 부여되는 반력을 조정하여, 공구 본체의 휨 변형량을 변화시키는 것이 가능해진다. 따라서, 보다 복잡한 형상의 가공 구멍을 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제4 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제1 실시형태에 있어서의 상기 차폐부는 상기 축선을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 가지며, 외주면이 상기 전극의 내주면에 접촉한 상태에서 상기 전극에 대하여 상기 축선을 중심으로 상대 회전 가능하게 마련되고, 또한, 상기 유체 도출 구멍과 상기 축선 방향의 동일한 위치에 직경 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성된 통 형상 부재일 수도 있다.

차폐부가 이와 같은 통 형상 부재로 되어 있는 것에 의해, 이 통 형상 부재를 회전시킴으로써 관통 구멍과 유체 도출 구멍이 연통하도록 할 수 있다. 이에 의해, 유체 도출 구멍의 개방, 폐색을 행할 수 있기 때문에, 공구 본체의 휨 변형을 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제5 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제４ 실시형태에 있어서의 상기 공구 본체에는, 상기 유체 도출 구멍이 상기 공구 본체의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다.

이와 같이 유체 도출 구멍을 둘레 방향으로 복수 형성하는 것에 의해, 폐색하는 유체 도출 구멍을 선택함으로써, 전해액의 도출 방향을 조정할 수 있다. 이 때문에, 가공 구멍의 내면으로부터 공구 본체에 부여되는 반력의 방향을 조정하여, 공구 본체의 휨 변형의 방향을 변화시키는 것이 가능해진다. 따라서, 보다 복잡한 형상의 가공 구멍을 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제6 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제4 또는 5의 실시형태에 있어서의 상기 차폐부는, 상기 전극에 대하여 상기 축선 방향으로 상대 이동 가능하게 마련되어 있을 수도 있다.

차폐부를 축선 방향으로 이동시킴으로써, 유체 도출 구멍의 개구부를 폐색하는 면적을 조정하는 것이 가능해지며, 전해액의 도출량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 공구 본체의 휨 변형량을 변화시켜 가공 구멍을 원하는 형상의 곡선 구멍으로서 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제7 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제6 실시형태에 있어서의 상기 공구 본체에는 상기 유체 도출 구멍이 상기 축선 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다.

유체 도출 구멍을 축선 방향으로 복수 형성하는 것에 의해, 폐색하는 유체 도출 구멍의 수량을 변경함으로써 전해액의 도출량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 공구 본체의 휨 변형량을 변화시키는 것이 가능해진다. 따라서, 복잡한 형상의 가공 구멍을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 통 형상 부재를 회전시키면서 축선 방향으로 이동시킴으로써, 전해액의 도출 방향과 함께 도출량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 더욱 복잡한 형상의 곡선 구멍으로서 가공 구멍을 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제8 실시형태에 따른 전해 가공 공구에 있어서, 상기 제1 실시형태에 있어서의 상기 차폐부는 상기 공구 본체의 외주측에 마련되어, 상기 유체 도출 구멍을 개방, 폐색하는 덮개 부재일 수도 있다.

차폐부가 이와 같은 덮개 부재로 되어 있는 것에 의해, 덮개 부재를 개방, 폐색하여 유체 도출 구멍의 개방, 폐색을 행함으로써 공구 본체의 휨 변형을 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제9 실시형태에 따른 전해 가공 시스템은, 상기 제1 내지 제8 중 어느 하나의 실시형태에 있어서의 전해 가공 공구와 상기 전해 가공 공구를 피가공재에 대하여 소정의 진행 방향이 되도록 안내하는 가이드부와 상기 전해 가공 공구를 진행시키는 공구 이동 기구와 상기 유체 도출 구멍을 개방, 폐색하도록 상기 차폐부를 동작시키는 차폐부 구동기구를 구비하고 있다.

이와 같은 전해 가공 시스템에서는 전해 가공 공구에 있어서의 차폐부를 차폐부 구동기구에 의해 동작시킴으로써, 유체 도출 구멍을 선택적으로 개방, 폐색할 수 있다. 그리고, 개방했을 때에는 유체 도출 구멍으로부터의 전해액의 도출에 의해 공구 본체를 휨 변형시키고, 전류 밀도 분포를 공구 본체가 휘어진 방향으로 편재시켜 가공 구멍을 가공할 수 있다. 한편, 폐색했을 때에는 공구를 변형시키지 않고 곧은 형상을 유지한 채로, 전류 밀도 분포를 편재시키지 않는 상태에서의 가공 구멍의 가공이 가능해진다.

상기 전해 가공 공구 및 전해 가공 시스템에 의하면, 차폐부를 이용하여 유체 도출 구멍을 개방, 폐색함으로써, 가공 구멍을 원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍으로서 용이하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 시스템을 나타내는 정면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 전해 가공 공구 및 피가공재로서, 유체 도출 구멍의 폐색시를 나타내는 종단면도이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 유체 도출 구멍의 폐색시를 나타내며, 도 2a의 A-A단면도이다.
도 2c는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 유체 도출 구멍의 폐색시를 나타내며, 도 2a의 B 화살표 방향에서 봤을 때의 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 유체 도출 구멍의 개방시를 나타내는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 공구 본체의 유체 도출 구멍을 나타내는 도면으로서, 도 2c와 동일한 위치를 나타낸다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 전해 가공 공구 및 피가공재로서, 유체 도출 구멍의 폐색시를 나타내는 종단면도이다.
도 5b는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 유체 도출 구멍의 폐색시를 나타내고, 도 5a의C-C단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 전해 가공 공구 및 피가공재로서, 유체 도출 구멍의 개방시를 나타내는 종단면도이다.
도 6b는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 유체 도출 구멍의 개방시를 나타내고, 도 6a의 D-D단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태의 제1 변형예에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 공구 본체의 유체 도출 구멍을 나타내는 도면으로서, 도 6b와 동일한 단면 위치를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태의 제2 변형예에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 공구 본체의 유체 도출 구멍을 나타내는 도면으로서, 도 2c와 동일한 위치를 나타낸다.
도 9a는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 전해 가공 공구 및 피가공재로서, 유체 도출 구멍의 폐색시를 나타내는 종단면도이다.
도 9b는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전해 가공 시스템에 있어서의 전해 가공 공구 및 피가공재로서, 유체 도출 구멍의 개방시를 나타내는 종단면도이다.

(제1 실시형태)

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전해 가공 시스템(1)에 대하여 설명한다.

전해 가공 시스템(1)은 피가공재(100)에 대하여 가공 구멍(101)을 형성하는 장치이다. 본 실시형태에서는 일례로서, 피가공재(100)는 가스 터빈의 터빈 날개이고, 피가공재(100)의 가공 구멍(101)은 터빈 날개를 냉각하기 위한 냉각 구멍으로 되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 이 전해 가공 시스템(1)은 피가공재(100)에 가공 구멍(101)을 형성하는 복수의 전해 가공 공구(3)와 이 전해 가공 공구(3)를 진행시키는 공구 이동 기구(4)와 전해 가공 공구(3)를 진행시킬 때에 이 전해 가공 공구(3)를 안내하는 가이드부(5)와 전해 가공 공구(3)에 전해액(W)(도 2 참조)을 공급하는 전해액 공급부(6)를 구비하고 있다. 전해 가공 시스템(1)은 복수의 전해 가공 공구(3)를 구비한 구성뿐만 아니라, 하나의 전해 가공 공구(3)를 구비한 구성일 수도 있다.

공구 이동 기구(4)는 전해 가공 공구(3)를 피가공재(100)에 대하여 진퇴시킨다. 그리고, 본 실시형태의 공구 이동 기구(4)는 피가공재(100)인 터빈 날개의 선단(100a)측에 배치되고, 이 선단(100a)에 대하여 진퇴 이동 가능하게 구성되어 있다.

그리고, 이 공구 이동 기구(4)는 예를 들면, 도시하지 않은 전동기 등의 구동원을 이용하여 전해 가공 공구(3)의 진퇴 이동을 행한다.

이 공구 이동 기구(4)는 피가공재(100)측의 면에 전해 가공 공구(3)의 기단을 파지하는 복수의 파지부(4a)를 가지고 있다. 이 파지부(4a)는 내부가 중공 형상으로 된 통 형상을 이루고 있으며, 그 일단측에 전해 가공 공구(3)의 기단이 삽입됨으로써 전해 가공 공구(3)를 파지 가능하게 되어 있다.

전해액 공급부(6)는 펌프 등으로서 공구 이동 기구(4)의 파지부(4a)의 타단측에 전해액 유통로(6a)를 개재하여 접속되어 있고, 이 전해액 유통로(6a)를 개재하여 파지부(4a)의 내부에 전해액(W)을 공급한다. 이 전해액(W)의 공급량은 도시하지 않은 유량 제어 장치에 의해 임의로 조정된다. 전해액(W)으로서는, 예를 들면, 황산, 질산, 식염수 등이 이용된다.

가이드부(5)는 공구 이동 기구(4)와 피가공재(100)의 선단(100a)(터빈 날개의 팁 슈라우드) 사이에 배치되어 있다. 가이드부(5)는 공구 이동 기구(4)에 의해 진퇴되는 전해 가공 공구(3)를 피가공재(100)의 선단(100a)에 대하여 소정의 진행 방향이 되도록 안내한다. 이 가이드부(5)에는 공구 이동 기구(4)측과 피가공재(100)측을 서로 연통하는 복수의 가이드 구멍(5a)이 뚫려서 설치되어 있다. 이들 가이드 구멍(5a)에는 각각 전해 가공 공구(3)가 공구 이동 기구(4)측으로부터 피가공재(100)측을 향하여 삽입 통과되어 있다. 이 상태에서 이들 전해 가공 공구(3)가 공구 이동 기구(4)에 의해 전진됨으로써, 가이드 구멍(5a)의 배치에 따라 피가공재(100)의 선단(100a)에 있어서의 원하는 위치에, 또한, 선단(100a)에 대하여 원하는 각도로 전해 가공 공구(3)를 도입하는 것이 가능하다.

이어서, 전해 가공 공구(3)에 대하여 설명한다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c에 나타낸 바와 같이, 전해 가공 공구(3)는 피가공재(100)에 가공 구멍(101)을 전해 가공에 의해 형성하는 것이다. 전해 가공 공구(3)는 전극(11), 및 이 전극(11)을 외주로부터 덮는 절연층(12)을 가지며, 전체적으로 통 형상을 이루는 공구 본체(10)를 구비하고 있다.

전해 가공 공구(3)는 전극(11)의 내측에 배치된 통 형상 부재(17)(차폐부)를 더 구비하고 있다.

공구 본체(10)에 있어서의 전극(11)은 축선(O)을 따라 연장되는 통 형상을 이루고 있다. 그리고, 예를 들면, 스테인리스, 구리, 티탄 등의 가요성을 가지는 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 이 전극(11)의 내측의 중공 부분(전극(11)의 내부)에는 공구 이동 기구(4)의 파지부(4a)의 중공 부분과 연통하는 공간이 형성되어 있다. 이 공간은 전해 가공에 제공되는 전해액(W)이 파지부(4a)의 중공 부분으로부터 도입되어 유통하는 유로(FC)로 되어 있다. 그리고, 공구 본체(10)의 후단측이 되는 기단(10b)측(공구 이동 기구(4)측)으로부터 선단(10a)측(피가공재(100)측)을 향하여, 전해액(W)이 유로(FC)를 유통한다.

또한, 선단(10a)측에서의 전극(11)의 단면은 축선(O)에 직교하는 평탄 형상, 혹은 테이퍼 형상을 이루고 있다(본 실시형태에서는 평탄 형상). 본 실시형태에서는 전극(11)은 원통 형상을 이루고 있지만, 예를 들면, 단면(斷面) 다각형의 각통 형상을 이루고 있을 수도 있다.

공구 본체(10)에 있어서의 절연층(12)은, 예를 들면, 전기 절연성을 가지는 폴리에스테르계의 수지 등에 의해 형성되어 있다. 절연층(12)은 전극(11)의 외주면에 피복되어 있다. 선단(10a)측에서의 전극(11)의 단면은 절연층(12)에 의해 덮이지 않고 전극(11)이 노출되어 있다.

이와 같은 전극(11) 및 절연층(12)으로 이루어지는 공구 본체(10)에는 그 원주 방향 위치의 일부에 전극(11)의 내측의 유로(FC)를 유통하는 전해액(W)을 공구 본체(10)의 직경 방향 외측을 향하여 도출하는 유체 도출 구멍(15)이 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 유체 도출 구멍(15)은 공구 본체(10)의 직경 방향에서 본 형상이 도 2c에 나타낸 바와 같이, 원주 방향 및 축선(O) 방향으로 연장되는 선분을 변으로 하는 직사각형 형상을 이루고 있다. 이 유체 도출 구멍(15)의 형상은 직사각형 형상에 한정되지 않고, 예를 들면, 원형이나 정방 형상 등의 다른 형상일 수도 있다. 또한, 유체 도출 구멍(15)은 본 실시형태와 같이 공구 본체(10)의 선단(10a) 근처의 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 이 위치에 한정되지 않는다.

통 형상 부재(17)는 전극(11)과 마찬가지로 축선(O)을 따라 연장되는 통 형상을 이루고, 가요성을 가지는 재료에 의해 형성되어 있다. 이 통 형상 부재(17)는 전극(11)의 내부에서 전극(11)과 동축 상에 마련되어, 외주면(17a)이 내주면(11a)과 접촉한 상태에서 축선(O) 방향으로 전극(11)에 대하여 슬라이딩하면서 상대 이동한다. 이 통 형상 부재(17)의 형상은 전극(11)이 예를 들면, 단면 다각형의 각통 형상을 이루고 있는 경우에는 이에 따른 형상으로 된다.

여기서, 피가공재(100)에 대한 통전 면적을 변화시키지 않도록 이 통 형상 부재(17)에는 절연성 재료를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

여기서, 전해 가공 시스템(1)은 이 통 형상 부재(17)를 공구 본체(10)의 기단(10b)측으로부터 파지하여, 축선(O) 방향으로 동작시키는 구동기구(8)(차폐부 구동기구)를 구비하고 있다. 이 구동기구(8)에 의해 통 형상 부재(17)는 전극(11)의 내부에서 축선(O) 방향으로 전극(11)에 대하여 상대 이동함으로써, 상술한 유체 도출 구멍(15)을 선택적으로 개방, 폐색한다.

이와 같은 전해 가공 시스템(1)에 있어서는, 전해 가공 공구(3)를 이용함으로써, 전해액(W)이 전극(11) 내의 유로(FC)를 유통하여 공구 본체(10)의 선단(10a)으로부터 도출된다. 그리고, 이 전해액(W)을 통하여 전극(11)의 선단면과 피가공재(100)의 가공 구멍(101)의 내면 사이에 통전된다. 이에 의해, 피가공재(100)가 전해하여 가공 구멍(101)이 보다 깊게 가공되어 간다.

여기서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 구동기구(8)에 의해 통 형상 부재(17)를 축선(O) 방향으로 기단(10b)측으로 이동시킴으로써, 통 형상 부재(17)의 외주면(17a)이 유체 도출 구멍(15)을 개방하고, 유체 도출 구멍(15)으로부터는 전해액(W)이 직경 방향 외측을 향하여 도출된다. 도출된 전해액(W)이 가공 구멍(101)의 내면에 유체 작용력을 부여함으로써, 공구 본체(10)에는 그 반력(F)이 부여되어, 공구 본체(10)가 이 반력(F)의 방향으로 휘도록 변형한다.

한편, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 구동기구(8)에 의해 통 형상 부재(17)를 선단(10a)측에 축선(O) 방향으로 이동시킴으로써, 통 형상 부재(17)의 외주면(17a)이 유체 도출 구멍(15)을 폐색하여, 유체 도출 구멍(15)로부터의 전해액(W)의 도출을 방지한다. 이에 의해, 공구 본체(10)가 휘지 않은 상태, 즉, 직선 형상으로 할 수 있다.

따라서, 통 형상 부재(17)에 의해 유체 도출 구멍(15)을 선택적으로 개방, 폐색할 수 있게 된다. 이 때문에, 유체 도출 구멍(15)을 개방했을 때에는 공구 본체(10)가 휜 방향으로 전류 밀도 분포를 편재시켜, 가공 구멍(101)을 가공할 수 있다. 한편, 유체 도출 구멍(15)을 폐색했을 때에는 전류 밀도 분포를 편재시키지 않는 상태에서의 가공 구멍(101)의 가공이 가능해진다.

또한, 통 형상 부재(17)를 기단(10b)측으로 이동시켜, 유체 도출 구멍(15)을 개방했을 때에는 유체 도출 구멍(15)이 형성된 공구 본체(10)의 선단(10a) 근처의 위치에서 전해 가공 공구(3)의 강성을 저감하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 공구 본체(10)가 변형되기 쉬워져, 전해액(W)의 유량을 억제하면서 확실히 휨 변형시킬 수 있다. 한편, 통 형상 부재(17)를 선단(10a)측으로 이동시켜, 유체 도출 구멍(15)을 폐색했을 때에는 유체 도출 구멍(15)이 형성된 공구 본체(10)의 선단(10a) 근처의 위치에서 전해 가공 공구(3)의 강성을 증대하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 공구 본체(10)의 진동을 억제할 수 있고, 직진성의 향상이 가능해짐으로써 단락 빈도를 저감할 수 있다.

본 실시형태의 전해 가공 시스템(1)에 의하면, 통 형상 부재(17)를 채용하여 유체 도출 구멍(15)을 개방, 폐색함으로써 공구 본체(10)의 휨 변형을 용이하게 제어할 수 있다. 따라서, 전류 밀도 분포를 조정하여 가공 구멍(101)을 원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍으로서 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

통 형상 부재(17)는 완전한 통 형상을 이루지 않을 수도 있다. 예를 들면, 주걱 형상 등 적어도 유체 도출 구멍(15)을 개방, 폐색 가능한 형상이면 된다.

통 형상 부재(17)는 절연층(12)을 외주측으로부터 덮도록 공구 본체(10)의 외측에 마련되어 있을 수도 있다. 이 경우에는, 통 형상 부재(17)는 내주면에 의해 유체 도출 구멍(15)을 개방, 폐색한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 유체 도출 구멍(15)이 축선(O) 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 폐색하는 유체 도출 구멍(15)의 수량을 변경함으로써 전해액(W)의 도출량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 가공 구멍(101)의 내면으로부터 공구 본체(10)에 부여되는 반력(F)을 조정하여, 공구 본체(10)의 휨 변형량을 변화시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 더욱 복잡한 형상의 가공 구멍(101)을 용이하게 형성할 수 있다.

(제2 실시형태)

이어서, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전해 가공 시스템(21)에 대하여 설명한다.

제1 실시형태와 공통적인 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태에서는 전해 가공 공구(23)가 제1 실시형태와 상이하다.

도 5a, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 전해 가공 공구(23)는 제1 실시형태와 마찬가지로, 전극(11)의 내측에 배치된 통 형상 부재(27)(차폐부)를 구비하고 있다.

통 형상 부재(27)는 전극(11)과 마찬가지로 축선(O)을 따라 연장되는 통 형상을 이루고, 통 형상 부재(17)와 동일한 가요성을 가지는 재료에 의해 형성되어 있다. 이 통 형상 부재(27)는 전극(11)의 내부에서 전극(11)과 동축 상에 마련되어, 외주면(27a)이 내주면(11a)과 접촉한 상태에서 축선(O) 방향을 중심으로 전극(11)에 대하여 슬라이딩하면서 구동기구(8)에 의해 회전 이동한다.

이 통 형상 부재(27)에는 유체 도출 구멍(15)과 축선(O) 방향의 동일한 위치에 직경 방향으로 관통하는 관통 구멍(28)이 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 이 관통 구멍(28)과 유체 도출 구멍(15)의 축선(O) 방향의 위치가 일치한 상태에서, 통 형상 부재(27)의 선단(10a)측의 단면과 공구 본체(10)의 선단(10a)측의 단면이 면일이 되도록 이 통 형상 부재(27)가 배치되어 있다.

이와 같이 하여, 통 형상 부재(27)는 전극(11)의 내부에서 축선(O) 방향으로 전극(11)에 대하여 상대 회전함으로써 상술한 유체 도출 구멍(15)을 선택적으로 개방, 폐색한다.

본 실시형태의 전해 가공 시스템(21)에 의하면, 도 6에 나타낸 바와 같이 통 형상 부재(27)를 회전시켜 관통 구멍(28)과 유체 도출 구멍(15)을 연통함으로써, 유체 도출 구멍(15)의 개방, 공구 본체(10)의 휨 변형이 가능해진다. 한편, 도 5A에 나타낸 바와 같이, 통 형상 부재(27)의 회전에 의해, 관통 구멍(28)과 유체 도출 구멍(15)의 연통 상태를 회피함으로써, 유체 도출 구멍(15)을 폐색할 수 있다.

따라서, 공구 본체(10)의 휨 변형을 용이하게 제어할 수 있고, 전류 밀도 분포를 조정하여, 가공 구멍(101)을 원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍으로서 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

통 형상 부재(27)는 완전한 통 형상을 이루지 않을 수도 있다. 예를 들면, 주걱 형상 등 적어도 관통 구멍(28)과 유체 도출 구멍(15)을 연통, 비연통 상태로 변경 가능하면 된다.

통 형상 부재(27)는 절연층(12)를 외주측으로부터 덮도록 공구 본체(10)의 외측에 마련되어 있을 수도 있다.

제1 실시형태와 마찬가지로, 구동기구(8)에 의해 통 형상 부재(27)를 축선(O) 방향으로도 이동 가능하게 할 수도 있다. 이 경우에는, 유체 도출 구멍(15)과 관통 구멍(28)이 겹치는 면적을 조정함으로써 유체 도출 구멍(15)의 개구부를 폐색하는 면적을 조정할 수 있다. 따라서, 유체 도출 구멍(15)으로부터의 전해액(W)의 도출량을 조정할 수 있기 때문에, 공구 본체(10)의 휨 변형량을 변화시켜, 더욱 복잡한 형상의 가공 구멍(101)을 용이하게 형성할 수 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 유체 도출 구멍(15)은 공구 본체(10)의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 폐색하는 유체 도출 구멍(15)을 선택함으로써 전해액(W)의 도출 방향을 조정할 수 있다. 이 때문에, 가공 구멍(101)의 내면으로부터 공구 본체(10)에 부여되는 반력(F)의 방향을 조정하여, 공구 본체(10)의 휨 변형의 방향을 변화시키는 것이 가능해진다. 따라서, 보다 복잡한 형상의 가공 구멍(101)을 용이하게 형성할 수 있다.

유체 도출 구멍(15)이 둘레 방향으로 복수 형성되어 있지 않을 수도 있고, 예를 들면, 둘레 방향으로 연장되는 긴 구멍으로 할 수도 있다. 그리고, 관통 구멍(28)을 이 긴 구멍보다 둘레 방향으로 짧은 구멍으로 함으로써, 둘레 방향에서 전해액(W)의 도출 방향을 변경하는 것이 가능하다.

또한, 도 4에 나타낸 바와 마찬가지로, 유체 도출 구멍(15)이 축선(O) 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 실시형태와 마찬가지로, 구동기구(8)에 의해 통 형상 부재(27)를 축선(O) 방향으로도 이동 가능하게 함으로써, 전해액(W)의 도출량의 조정이 가능해진다.

또한, 이 경우, 선단(10a)측의 유체 도출 구멍(15)을 개방하는 경우에는 작은 반력(F)에 의해 공구 본체(10)를 휨 변형시킬 수 있다. 한편, 기단(10b)측의 유체 도출 구멍(15)을 개방함으로써, 선단(10a)측의 유체 도출 구멍(15)을 개방하는 경우와 비교하여 동일한 반력(F)으로 공구 본체(10)의 휨 변형량을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전해액(W)의 공급량을 변화시키는 일 없이, 공구 본체(10)의 휨 변형의 제어를 행할 수 있다.

이 유체 도출 구멍(15)은 축선(O) 방향으로 복수 형성되어 있지 않을 수도 있고, 예를 들면, 축선(O) 방향으로 연장되는 긴 구멍으로 할 수도 있다. 그리고, 관통 구멍(28)을 이 긴 구멍보다 축선(O) 방향으로 짧은 구멍으로 함으로써, 전해액(W)의 도출 위치를 축선(O) 방향으로 변경하여, 전해액(W)의 공급량을 변화시키는 일 없이 공구 본체(10)의 휨 변형의 제어를 행할 수 있다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 유체 도출 구멍(15)이 축선(O) 방향 및 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 형성될 수도 있다. 이 경우, 전해액(W)의 도출 방향, 도출량의 조정을 동시에 행할 수 있다.

이 유체 도출 구멍(15)은 축선(O) 방향 및 둘레 방향으로 복수 형성되어 있지 않을 수도 있고, 이들 유체 도출 구멍(15)끼리가 연결된 것처럼 축선(O) 방향 및 둘레 방향으로 연장되는 T자 형상이나 L자 형상으로 할 수도 있다. 또한, 축선(O) 방향, 둘레 방향으로 연장되는 긴 구멍이 혼재되어 있을 수도 있다. 그리고, 관통 구멍(28)을 이와 같은 유체 도출 구멍(15)보다 축선(O) 방향 및 둘레 방향으로 짧은 구멍으로 함으로써, 둘레 방향으로 전해액(W)의 도출 방향을 변경함과 아울러, 전해액(W)의 공급량을 변화시키는 일 없이 공구 본체(10)의 휨 변형의 제어를 행할 수 있다.

(제3 실시형태)

이어서, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전해 가공 시스템(31)에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 전해 가공 공구(33)가 제1 실시형태와 상이하다.

도 9a, 및 도 9b에 나타낸 바와 같이, 전해 가공 공구(33)는 공구 본체(10)의 외주측에서 유체 도출 구멍(15)의 상방에 마련되어, 유체 도출 구멍(15)의 개구부를 개방, 폐색하도록, 공구 본체(10)의 둘레 방향에 따른 방향을 회전축으로 하여 회동 가능하게 되어 있는 덮개 부재(37)(차폐부)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는 구동기구(8)는 전해액(W)을 공구 본체(10)의 외주측으로부터 공급할지, 전해액(W)을 유로(FC)에 공급할지를 선택하는 장치로 되어 있다.

본 실시형태의 전해 가공 시스템(31)에 의하면, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 구동기구(8)에 의해 전해액(W)을 유로(FC)에 공급함으로써, 전해액(W)이 덮개 부재(37)를 외주측을 향하여 밀어올려 유체 도출 구멍(15)을 개방하고, 유체 도출 구멍(15)으로부터 전해액(W)이 도출된다. 이것에 의해 공구 본체(10)의 휨 변형이 가능해진다. 한편, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 구동기구(8)에 의해서 전해액(W)을 공구 본체(10)와 가공 구멍(101)의 내면 사이에 공급함으로써, 덮개 부재(37)를 공구 본체(10)의 외주면을 향해 눌러서, 유체 도출 구멍(15)을 폐색 할 수 있다.

이와 같이 하여, 공구 본체(10)의 휨 변형을 용이하게 제어할 수 있고, 전류 밀도 분포를 조정하여, 가공 구멍(101)을 원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍으로서 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

여기서, 구동기구(8)는 전해액(W)의 공급 위치를 선택하는 장치가 아니고, 전해액(W)을 유로(FC)에 공급함과 아울러, 유량을 제어하는 장치일 수도 있다. 이 경우, 덮개 부재(37)는 어느 일정한 유량의 전해액(W)이 유로(FC)에 공급되면 개방하도록 해둠으로써, 유체 도출 구멍(15)의 개방, 폐색이 가능해진다.

또한, 구동기구(8)는 전해액(W)의 공급 위치를 변경함으로써 덮개 부재(37)의 개폐 구동을 행하는 장치가 아니어도 되고, 직접, 덮개 부재(37)의 개폐 동작을 행하는 구동장치일 수도 있다. 이 경우에는, 덮개 부재(37)는 전극(11)의 내주면(11a) 상에 마련되어, 유체 도출 구멍(15)의 개구부의 개폐를 행할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명했지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다소의 설계 변경도 가능하다.

상기 전해 가공 공구 및 전해 가공 시스템에 의하면, 차폐부를 이용하여 유체 도출 구멍을 개방, 폐색함으로써, 가공 구멍을 원하는 형상의 곡선 구멍 및 직선 구멍으로서 용이하게 형성하는 것이 가능하다.

1 전해 가공 시스템
3 전해 가공 공구
4 공구 이동 기구
4a 파지부
5 가이드부
5a 가이드 구멍
6 전해액 공급부
6a 전해액 유통로
8 구동기구(차폐부 구동기구)
10 공구 본체
10a 선단
10b 기단
11 전극
11a 내주면
12 절연층
15 유체 도출 구멍
17 통 형상 부재(차폐부)
17a 외주면
21 전해 가공 시스템
23 전해 가공 공구
27 통 형상 부재(차폐부)
27a 외주면
28 관통 구멍
31 전해 가공 시스템
33 전해 가공 공구
37 덮개 부재(차폐부)
100 피가공재
100a 선단
101 가공 구멍
O 축선
W 전해액
FC 유로
F 반력

Claims

축선을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 갖는 도전성 재료로 이루어지고, 내측을 선단측을 향하여 전해액이 유통하는 전극과 상기 전극의 선단을 노출시키도록, 상기 전극의 외주면에 피복된 절연층을 가지는 공구 본체를 구비하고,
상기 공구 본체에 상기 공구 본체를 직경 방향으로 관통하여 상기 전극 내를 유통하는 전해액을 직경 방향 외측으로 향하여 도출하는 유체 도출 구멍이 형성되며,
상기 유체 도출 구멍을 선택적으로 개방, 폐색하는 차폐부를 더 구비하는 전해 가공 공구.
제1항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 축선을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 가지며, 외주면이 상기 전극의 내주면에 접촉한 상태에서 상기 전극에 대하여 상기 축선 방향으로 상대 이동 가능하게 마련된 통 형상 부재인 전해 가공 공구.
제2항에 있어서, 상기 공구 본체에는 상기 유체 도출 구멍이 상기 축선 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있는 전해 가공 공구.
제1항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 축선을 따라 연장되는 통 형상을 이룸과 아울러 가요성을 가지며, 외주면이 상기 전극의 내주면에 접촉한 상태에서 상기 전극에 대하여 상기 축선을 중심으로 상대 회전 가능하게 마련되고, 또한, 상기 유체 도출 구멍과 상기 축선 방향의 동일한 위치에 직경 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성된 통 형상 부재인 전해 가공 공구.
제4항에 있어서, 상기 공구 본체에는 상기 유체 도출 구멍이 상기 공구 본체의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있는 전해 가공 공구.
제4항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 전극에 대하여 상기 축선 방향으로 상대 이동 가능하게 마련되어 있는 전해 가공 공구.
제5항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 전극에 대하여 상기 축선 방향으로 상대 이동 가능하게 마련되어 있는 전해 가공 공구.
제6항에 있어서, 상기 공구 본체에는 상기 유체 도출 구멍이 상기 축선 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있는 전해 가공 공구.
제7항에 있어서, 상기 공구 본체에는 상기 유체 도출 구멍이 상기 축선 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있는 전해 가공 공구.
제1항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 공구 본체의 외주측에 마련되어, 상기 유체 도출 구멍을 개방, 폐색하는 덮개 부재인 전해 가공 공구.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전해 가공 공구와
상기 전해 가공 공구를 피가공재에 대하여 소정의 진행 방향이 되도록 안내하는 가이드부와
상기 전해 가공 공구를 진행시키는 공구 이동 기구와
상기 유체 도출 구멍을 개방, 폐색하도록 상기 차폐부를 동작시키는 차폐부 구동기구
를 구비하는 전해 가공 시스템.