WO2014073453A1 - 電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品 - Google Patents

電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品 Download PDF

Info

Publication number
WO2014073453A1
WO2014073453A1 PCT/JP2013/079602 JP2013079602W WO2014073453A1 WO 2014073453 A1 WO2014073453 A1 WO 2014073453A1 JP 2013079602 W JP2013079602 W JP 2013079602W WO 2014073453 A1 WO2014073453 A1 WO 2014073453A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
hole
curvature
core tube
titanium alloy
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/079602
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆之 森
浩行 砂田
廣太郎 細江
Original Assignee
株式会社放電精密加工研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社放電精密加工研究所 filed Critical 株式会社放電精密加工研究所
Priority to EP13852618.1A priority Critical patent/EP2918363B1/en
Priority to CN201380058470.7A priority patent/CN104903040B/zh
Priority to JP2014545673A priority patent/JP6308678B2/ja
Priority to US14/440,374 priority patent/US10369646B2/en
Publication of WO2014073453A1 publication Critical patent/WO2014073453A1/ja
Priority to US15/903,450 priority patent/US10661369B2/en
Priority to US16/851,193 priority patent/US11179790B2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B23H3/06—Electrode material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/22—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes
    • B23H9/16—Making holes using an electrolytic jet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture

Definitions

  • the present invention relates to an electrode used when making a bent hole in a workpiece, an electrolytic processing apparatus using the electrode, an electrolytic processing method, and a processed product processed by the method.
  • Patent Document 1 an electrolytic processing method in which a bent hole is processed in a workpiece made of a metal material by holding an electrode at the tip of a flexible member and adjusting the exposed area of the electrode.
  • Patent Document 2 an electrolytic processing method in which two or more electrodes that are electrically independent are provided at the tip, and a bent hole is created by changing how to apply a potential.
  • Patent Document 3 an electrolytic processing method in which a curved hole is formed using a hollow and curved insulating coating electrode
  • An object of the present invention is to provide an electrode having a simple structure and a high degree of freedom in processing shape, an electrolytic processing apparatus using the electrode, an electrolytic processing method, and a processed product processed by the method.
  • An electrode according to an embodiment of the present invention is made of a material that can be formed by connecting a second hole having a different direction or a different curvature from the first hole formed with a predetermined curvature to the first hole. It is characterized by comprising a core tube to be used and a coating fixed to the outer periphery of the core tube.
  • the core tube is made of a beta titanium alloy.
  • the core tube is made of an alpha beta titanium alloy.
  • the core tube is made of an alpha-beta titanium alloy whose metal crystal composition is changed by processing a beta-titanium alloy to form a pipe and then performing a heat treatment. It is characterized by that.
  • the core tube is formed by processing a beta titanium alloy or an alpha beta titanium alloy, forming a pipe shape, and then performing a heat treatment to change the alpha metal composition. It consists of a titanium alloy.
  • the core tube is made of a shape memory alloy.
  • an electrolytic processing apparatus includes a table on which a workpiece is placed, the electrode, an electrode driving unit that drives the electrode to move forward and backward facing the workpiece, A control unit that applies a predetermined voltage to the electrode and the workpiece, and controls an electrode driving unit, and an electrolyte that is supplied to the workpiece from the core tube of the electrode, To do.
  • the electrolytic processing method includes a step of forming a first hole in a workpiece with an electrode set to a predetermined curvature, and the electrode is rotated about a predetermined axis. Thereafter, the electrode has a step of passing through the first hole and connecting to the first hole to form a second hole.
  • an electrolytic processing method includes a step of forming a first hole in a workpiece by a first electrode set to a predetermined first curvature, and a first electrode different from the first electrode.
  • a second electrode set to have a curvature of passing through the first hole and connecting to the first hole to form a second hole.
  • a processed product according to an embodiment of the present invention is processed by the electrolytic processing method.
  • An electrode according to an embodiment of the present invention is made of a material that can be formed by connecting a second hole having a different direction or a different curvature from the first hole formed with a predetermined curvature to the first hole. Since the core tube to be used and the coating fixed to the outer periphery of the core tube are provided, holes having different directions or curvatures can be formed easily and quickly.
  • the core tube is made of a beta titanium alloy, so that the yield stress is large and the strength is high, and the Young's modulus is low and the tube is easily deformed. That is, the core tube can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly correspond to the shape of the hole when passing through holes of different shapes.
  • the core tube is made of an alpha beta titanium alloy, so that the yield stress is high and the strength is high, and the Young's modulus is low and the electrode is easily deformed. That is, the core tube can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly correspond to the shape of the hole when passing through holes of different shapes.
  • the core tube is made of an alpha-beta titanium alloy whose metal crystal composition is changed by processing a beta-titanium alloy to form a pipe and then performing a heat treatment. Therefore, the yield stress is large and the strength is high, and the Young's modulus is low and the film is easily deformed. That is, the core tube can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly correspond to the shape of the hole when passing through holes of different shapes.
  • the core tube is formed by processing a beta titanium alloy or an alpha beta titanium alloy, forming a pipe shape, and then performing a heat treatment to change the alpha metal composition. Since it is made of a titanium alloy, the yield stress is large and the strength is high, and the Young's modulus is low and the film is easily deformed. That is, the core tube can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly correspond to the shape of the hole when passing through holes of different shapes.
  • the core tube is made of a shape memory alloy, so that the shape can be stably maintained according to the temperature, and the shape can be flexibly adapted to the shape of the hole. The state can be changed.
  • an electrolytic processing apparatus includes a table on which a workpiece is placed, the electrode, an electrode driving unit that drives the electrode to move forward and backward facing the workpiece, Since a predetermined voltage is applied to the electrode and the workpiece, a control unit that controls the electrode driving unit, and an electrolytic solution that is supplied to the workpiece from the core tube of the electrode is provided.
  • a hole having a predetermined shape can be formed simply and quickly by simply changing the shape of the electrode without using an electrode structure or a complicated processing machine structure or control.
  • the electrolytic processing method includes a step of forming a first hole in a workpiece by an electrode, and after rotating the electrode around a predetermined axis, the electrode A step of passing through the first hole and connecting to the first hole to form the second hole, so that the direction of the hole can be changed in the middle, and the degree of freedom of the processing shape can be increased. Become.
  • an electrolytic processing method includes a step of forming a first hole in a workpiece by a first electrode set to a predetermined first curvature, and a first electrode different from the first electrode. Since the second electrode set to two curvatures passes through the first hole and is connected to the first hole to form a second hole, the curvature of the hole can be changed midway, It becomes possible to increase the degree of freedom of the processing shape.
  • the processed product according to an embodiment of the present invention is processed by the electrolytic processing method, a hole whose direction or curvature is changed in the middle can be formed, and the processed product has a highly flexible shape. It becomes possible.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the linear hole 101d in the middle of being formed with the electrolytic processing method of 3rd Embodiment. It is a figure which shows the curved hole 101e in the middle of forming with the electrolytic processing method of 3rd Embodiment. It is a figure which shows the hole 101 formed by the electrolytic processing method of 3rd Embodiment. It is a figure which shows the other example of the electrode 4.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an electrolytic processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • an electrolytic processing apparatus 1 as an example of this embodiment is an apparatus that uses a hollow electrode.
  • the electrolytic processing apparatus 1 includes a processing tank 2, a table 3, an electrode 4, a holder 5, a rack and pinion 6, a servo motor 7, a control unit 8, lead wires 9 and 10, a tank 11, an electrolytic solution 12, a pump 13, and a filter 14. And a flow control valve 15 for processing the workpiece 100.
  • the workpiece 100 is made of a metal material such as a steel material, and is placed and fixed on the table 3 in the processing tank 2.
  • the electrode 4 is formed in a hollow tubular shape with the cross-sectional outer contour corresponding to the inner contour of the hole to be machined, and is supported by the holder 5 so as to be able to advance and retreat against the workpiece 100.
  • the electrode 4 and the holder 5 are integrally formed, and are controlled and driven by an electrode driving unit including a rack and pinion 6 and a servomotor 7, for example.
  • the control unit 8 applies a predetermined DC voltage to the electrode 4 and the workpiece 100 via the lead wires 9 and 10 and is electrically connected to the servo motor 7 so as to control the drive of the servo motor 7. It is configured.
  • the tank 11 stores the electrolyte solution 12.
  • the electrolytic solution 12 is supplied to the holder 5 and the electrode 4 through the pump 13, the filter 14 and the flow rate adjusting valve 15, and the discharge from the processing tank 2 is returned to the tank 11.
  • the electrolytic solution 12 for example, a nitric acid aqueous solution (concentration 18% by weight) or the like is used.
  • the electrolytic solution 12 circulates between the processing tank 2 and the tank 11 via the pump 13.
  • the control unit 8 applies a voltage such as a DC voltage of the workpiece (+) and the electrode ( ⁇ ) via the lead wires 9 and 10, for example.
  • a reverse voltage In order to maintain the state of the tip of the electrode, it is preferable to apply a reverse voltage periodically. Moreover, you may apply a voltage intermittently.
  • the above-described electrolytic processing method does not generate internal stress in the workpiece 100 and does not affect metallurgy.
  • a micro-sized hole having a diameter of 1 mm or less has a depth dimension to hole diameter ratio of 500: 1. It is effective when machining a large number of cooling holes having a small diameter, which is indispensable for gas turbine blades.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the tip of the electrode 4 in FIG.
  • the electrode 4 has a coating 42 made of an acid-resistant insulating material fixed to the outer periphery of the core tube 41, and the tip of the electrode 4 is formed in a conical surface with an inclination ⁇ .
  • ⁇ is set to 10 to 15 °.
  • the arrow represents the flow of the electrolyte solution 12.
  • the core tube 41 is made of a material having a predetermined curvature including 0 and capable of maintaining the shape without plastic deformation when the shape is deformed. That is, the core tube 41 is made of a material that can be formed by connecting a second hole having a different direction or a different curvature from the first hole formed with a predetermined curvature to the first hole.
  • a material having a high yield strength is suitable in order to be difficult to dissolve in the electrolyte and to have a large degree of freedom in shape.
  • Beta titanium alloys have better processability than other titanium alloys, and can be processed into a pipe shape.
  • the metal crystal composition may be changed to an alpha titanium alloy or an alpha beta titanium alloy by processing the beta titanium alloy and forming it into a pipe shape, followed by heat treatment. .
  • an alpha beta titanium alloy including a beta titanium alloy may be processed and formed into a pipe shape. Moreover, after processing an alpha beta titanium alloy, you may change a metal crystal composition to an alpha titanium alloy by performing heat processing.
  • the core tube 41 may be formed of a shape memory alloy. By forming the core tube 41 from a shape memory alloy, it is possible to change the state in which the shape can be stably maintained according to the temperature and the state in which the shape can be flexibly matched to the shape of the hole.
  • the electrode 4 of the present embodiment it is possible to easily and quickly form a processing hole having a predetermined shape without using a complicated electrode structure, a complicated processing machine structure and control.
  • the hole 101 having a predetermined direction or curvature can be easily and quickly formed by simply changing the direction of the electrode 4 or replacing the electrode 4 with another electrode 4 ′ having a predetermined curvature.
  • beta titanium alloy, alpha beta titanium alloy, or beta titanium alloy or alpha beta titanium alloy is processed into a pipe shape and then subjected to heat treatment to change the metal crystal composition alpha titanium alloy or alpha beta.
  • the core tube 41 has high yield stress and high strength, and has a low Young's modulus and is easily deformed. That is, the core tube 41 can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly respond to the shape of the hole when passing through holes of different shapes.
  • FIG. 3 is a view showing the hole 101 formed by the electrolytic processing method.
  • the workpiece 100 When the curved electrode 4 set to a predetermined curvature is set in the electrolytic processing apparatus 1 shown in FIG. 1 and processed, the workpiece 100 has the same curvature as that of the electrode 4 as shown in FIG.
  • the curved hole 101 having the shape begins to be formed. If the processing is continued as it is, a hole 101 having a predetermined curvature that is the same as the curvature of the electrode 4 shown in FIG. 2 is formed in the workpiece 100 as shown in FIG.
  • the hole 101 having a predetermined curvature is simply and quickly formed by simply setting the curvature of the electrode 4 without using a complicated electrode structure or a complicated processing machine structure or control. It becomes possible.
  • FIG. 4 is a view showing a hole 101 being formed by the electrolytic processing method of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing the hole 101 formed by the electrolytic processing method of the first embodiment.
  • the electrode 4 is rotated around a predetermined axis during processing.
  • the curved electrode 4 set to a predetermined curvature is set and the first hole 101a is processed until the change position A shown in FIG. 4 is reached.
  • the tip of the electrode 4 faces the direction of rotation while being flexibly deformed along the shape of the processed first hole 101a.
  • FIG. 5 a curved second hole 101b whose direction is changed at position A is formed.
  • the degree of freedom of the processing shape can be increased.
  • FIG. 6 is a diagram showing a hole 101 being formed by the electrolytic processing method of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing the hole 101 formed by the electrolytic processing method of the second embodiment.
  • the first electrode 4 having a predetermined first curvature is replaced with a second electrode 4 ′ having a second curvature different from the first electrode 4 during the processing, and the hole 101 is replaced.
  • the hole 101a is processed.
  • the second electrode 4 ′ set to a second curvature different from the first electrode 4 at the change position B is replaced.
  • the degree of freedom of the processing shape can be increased.
  • the 2nd hole 101c with a small curvature may be formed previously, and the 1st hole 101a with a large curvature may be formed in the middle.
  • the first hole 101a having a large curvature and the second hole 101c having a small curvature may be alternately formed. Further, the curvature of the hole 101 may be changed any number of times.
  • FIG. 8 is a diagram showing a linear first hole 101d having a midway curvature of 0 formed by the electrolytic processing method of the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a curved second hole 101e formed by the electrolytic processing method of the third embodiment.
  • FIG. 10 is a view showing the hole 101 formed by the electrolytic processing method of the third embodiment.
  • a linear first electrode 4 having a predetermined curvature of 0 is used first, and a predetermined curvature having a curvature different from that of the first electrode 4 during the processing is used.
  • the degree of freedom of the processing shape can be increased.
  • the curved second hole 101e may be formed first, and the linear first hole 101d may be formed in the middle.
  • the linear first holes 101d and the curved second holes 101e may be formed alternately.
  • the linear first hole 101d and the curved second hole 101e may be changed any number of times.
  • the electrode 4 may change the direction after changing the curvature. Further, after processing with a straight line having a predetermined curvature of 0, a predetermined curvature other than 0 may be applied, and then the direction may be changed.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of the electrode 4.
  • the electrode 4 need not be deformed over its entire length, and may have a structure in which only the tip is deformed. For example, it is not necessary to give a curvature over the entire length, and a structure in which a curvature is given only to several centimeters of the tip portion 4a as shown in FIG.
  • the electrolytic processing apparatus 1 can process engine parts, industrial products, mechanical devices, molds, and the like as processed products.
  • the electrolytic processing apparatus 1 can process a fluid path of an engine component such as a turbine blade.
  • the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 it is possible to process a thinly bent cooling hole inside the engine component including the flange portion, and the thickness of the engine component can be reduced. It is possible to reduce the fluid resistance and reduce the weight of the engine parts.
  • the engine component can improve the cooling efficiency by improving the flow of the cooling fluid by connecting a plurality of cooling holes.
  • some engine parts such as turbine blades have curved surfaces, and it has been difficult to connect a plurality of cooling holes in processing.
  • the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 makes it possible to open a hole for connecting the cooling pipes according to the curved surface of the engine component, thereby improving the cooling performance.
  • the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 makes it possible to process a hole by changing the curvature inside, or to process a hole having a curvature from a linear hole. That is, it becomes possible to process the cooling holes vacated in the vertical and horizontal directions of the engine parts on the surface.
  • the cooling hole is formed at a uniform distance from the surface of the component where the temperature rises, the cooling hole can be uniformly cooled, and the cooling performance of the component is improved.
  • the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 makes it possible to open a hole having a shape along the curvature of the surface of the component inside the component, and to cool the component uniformly.
  • the rocket nozzle skirt and the like had to have a complicated structure such as fixing the cooling pipe by brazing or welding, or making a double structure to flow the refrigerant inside.
  • the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 With the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 according to the present embodiment, it becomes possible to make a hole directly in a portion to be cooled of the component to be cooled, simplify the component structure, reduce the number of components, reduce cost, improve strength, It becomes possible to improve the cooling performance.
  • Engine parts include aircraft jet engine parts, rocket engine parts, and industrial gas turbine engine parts.
  • the holes formed in the aircraft jet engine component are a turbine blade cooling hole, a nozzle cooling hole, a fuel injection nozzle, a segment cooling hole, a lubricating oil line, a fuel oil line, or the like.
  • the hole formed in the components of the rocket engine is a liquid fuel passage, a nozzle cooling passage, a lubricating oil line, or the like.
  • the holes formed in the components of the industrial gas turbine engine are a turbine blade cooling hole, a nozzle cooling hole, a fuel injection nozzle, a segment cooling hole, a lubricating oil line, or a fuel oil line.
  • the electrolytic processing apparatus 1 can process industrial products.
  • the degree of freedom of the hole processing shape is increased, and a hole having a shape combining two or more curvatures can be integrally processed inside the part.
  • the structure of the parts can be simplified, the strength can be improved, and the size can be reduced.
  • Industrial products include automotive engine parts oil lines, turbo equipment oil or water cooling lines, exhaust part cooling lines, hydraulic system oil lines, lubricating oil lines, valves, etc.
  • the electrolytic processing apparatus 1 can process a mechanical device, a mold, and the like.
  • the electrode 4 of the electrolytic processing apparatus 1 increases the degree of freedom of the hole processing shape and can process a complicated shape.
  • a material that can be formed by connecting a second hole having a different direction or a different curvature from the first hole formed with a predetermined curvature to the first hole is used. Since the core tube 41 and the coating 42 fixed to the outer periphery of the core tube 41 are provided, a hole having a predetermined shape can be easily and quickly used without using a complicated electrode structure, complicated processing machine structure, or control. Can be formed. For example, the hole 101 having a predetermined direction or curvature can be easily and quickly formed by simply changing the direction of the electrode 4 or replacing the electrode 4 with another electrode 4 ′ having a predetermined curvature.
  • the core tube 41 is made of a beta titanium alloy, the yield stress is large and the strength is high, and the Young's modulus is low, and the core tube 41 is easily deformed. That is, the core tube 41 can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly respond to the shape of the hole 101 when passing through the hole 101 having a different shape.
  • the core tube 41 is made of an alpha beta titanium alloy, so that the yield stress is high and the strength is high, and the Young's modulus is low and the tube is easily deformed. That is, the core tube 41 can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly respond to the shape of the hole 101 when passing through the hole 101 having a different shape.
  • the core tube 41 is made of an alpha beta titanium alloy whose metal crystal composition is changed by processing a beta titanium alloy and forming a pipe shape and then performing a heat treatment.
  • the yield stress is large and the strength is high, and the Young's modulus is low and the film is easily deformed. That is, the core tube 41 can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly respond to the shape of the hole 101 when passing through the hole 101 having a different shape.
  • the core tube 41 is formed by processing a beta titanium alloy or an alpha beta titanium alloy into a pipe shape, and then performing heat treatment to change the metal crystal composition. Therefore, the yield stress is large and the strength is high, and the Young's modulus is low and the film is easily deformed. That is, the core tube 41 can stably maintain its shape when the external force is small, and can flexibly respond to the shape of the hole 101 when passing through the hole 101 having a different shape.
  • the core tube 41 is made of a shape memory alloy, so that the state can be stably maintained according to the temperature, and the state can be flexibly adapted to the shape of the hole 101. And can be changed.
  • the electrolytic processing apparatus 1 includes a table on which the workpiece 100 is placed, the electrode 4, and electrode driving units 6 and 7 that drive the electrode 4 so as to be able to advance and retract while facing the workpiece 100.
  • a predetermined voltage is applied to the electrode 4 and the workpiece 100
  • the control unit 8 controls the electrode driving units 6 and 7, and the electrolytic solution supplied to the workpiece 100 from within the core tube 41 of the electrode 4 12, it is possible to easily and quickly form a hole having a predetermined shape without using a complicated electrode structure or a complicated processing machine structure or control.
  • the hole 101 having a predetermined direction or curvature can be easily and quickly formed by simply changing the direction of the electrode 4 or replacing the electrode 4 with another electrode 4 ′ having a predetermined curvature.
  • the electrolytic processing method includes a step of forming a first hole in a workpiece with an electrode set to a predetermined curvature, and after rotating the electrode about a predetermined axis, The electrode includes a step of passing through the first hole and connecting to the first hole to form the second hole, so that the degree of freedom of the processing shape can be increased.
  • the electrolytic processing method has a step of forming a first hole in a workpiece with a first electrode set to a predetermined first curvature, and a second curvature different from the first electrode.
  • the set second electrode passes through the first hole and is connected to the first hole to form the second hole, so that the degree of freedom of the processing shape can be increased. .
  • the processed product according to the present embodiment is processed by the electrolytic processing method, a hole whose direction or curvature is changed in the middle can be formed, and a processed product having a high degree of freedom can be obtained. It becomes.
  • the present invention relates to an electrode used when making a bent hole in a workpiece, an electrolytic processing apparatus using the electrode, and an electrolytic processing method, and easily and quickly forming holes having different directions or curvatures on the way. Is possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

電極(４)が、所定の曲率で形成された第１孔(１０１ａ)とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔(１０１ｂ)を、第１孔(１０１ａ)に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管(４１)と、芯管(４１)の外周に固着された被覆(４２)と、を備えることにより、簡単な構造で加工形状の自由度が高い電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法を実現する。

Description

電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品
　本発明は、被加工物に曲がり孔をあける際に用いられる電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品に関する。
　従来、可撓性を持つ部材の先端に電極を持ち、電極の露出面積を調整することによって、金属材料からなる被加工物に曲がり孔を加工する電解加工方法が開示されている（特許文献１参照）。また、先端に電気的に独立した２つ以上の電極を持ち、電位のかけ方を変えて曲がり孔を作成する電解加工方法が開示されている（特許文献２参照）。さらに、中空で湾曲した絶縁被覆電極を使用して、湾曲した孔を開ける電解加工方法が開示されている（特許文献３参照）。
特開平７－５１９４８号公報 特開平７－３１４２５８号公報 特開２０１１－０６２８１１号公報
　特許文献１及び２に記載された電解加工方法では、先端の電極の露出角度、電位、及び向き等を調整することによって、自在に孔の方向を変更できる利点があるが、電極工具の構造が複雑になるため、一定の太さ以下の孔を開けることは困難である。また、特許文献３に記載された電解加工方法では、事前に形状を湾曲させ固定された電極を使用して加工するので、加工後の孔の形状は、事前に固定された電極の形状に限られてしまう。
　本発明は、簡単な構造で加工形状の自由度が高い電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品を提供することを目的としている。
　本発明の一実施形態にかかる電極は、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、前記第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管と、前記芯管の外周に固着された被覆と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金からなることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、アルファベータチタン合金からなることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、形状記憶合金からなることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電解加工装置は、被加工物を載置するテーブルと、前記電極と、前記被加工物に対向して電極を進退可能に駆動する電極駆動部と、前記電極と前記被加工物に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部を制御する制御部と、前記電極の前記芯管内から前記被加工物に供給される電解液と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、所定の曲率に設定された電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有することを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有することを特徴とする。
　また、本発明の一実施形態にかかる加工品は、前記電解加工方法によって加工されることを特徴とする。
　本発明の一実施形態にかかる電極は、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、前記第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管と、前記芯管の外周に固着された被覆と、を備えるので、簡単及び迅速に、途中で方向又は曲率の異なる孔を形成することが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、アルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電極では、前記芯管は、形状記憶合金からなるので、温度に応じて、安定して形状を維持できる状態と、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応する状態と、を変更させることが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電解加工装置は、被加工物を載置するテーブルと、前記電極と、前記被加工物に対向して電極を進退可能に駆動する電極駆動部と、前記電極と前記被加工物に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部を制御する制御部と、前記電極の前記芯管内から前記被加工物に供給される電解液と、を備えるので、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、電極の形状を変更するだけで簡単及び迅速に所定の形状を有する孔を形成することが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、孔の方向を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる電解加工方法は、所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、孔の曲率を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　また、本発明の一実施形態にかかる加工品は、前記電解加工方法によって加工されるので、方向又は曲率を途中で変更した孔を形成することができ、自由度の高い形状の加工品とすることが可能となる。
本発明に係る一実施形態の電解加工装置１を示す概略図である。 図１における電極４の先端部を示す拡大断面図である。 電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。 第１実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。 第１実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。 第２実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。 第２実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。 第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の直線状の孔１０１ｄを示す図である。 第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の湾曲状の孔１０１ｅを示す図である。 第３実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。 電極４の他の例を示す図である。
　図１は、本発明に係る一実施形態の電解加工装置１を示す概略図である。
　図１に示すように、本実施形態の一例としての電解加工装置１は、中空の電極を使用する装置である。電解加工装置１は、加工槽２、テーブル３、電極４、ホルダ５、ラック・ピニオン６、サーボモータ７、制御部８、リード線９，１０、タンク１１、電解液１２、ポンプ１３、フィルタ１４および流量調節弁１５を備え、被加工物１００を加工する。
　被加工物１００は、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。電極４は、横断面外形輪郭を加工すべき孔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１００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部によって制御駆動される。
　制御部８は、リード線９，１０を介して電極４および被加工物１００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。
　タンク１１は、電解液１２を貯留する。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、さらに加工槽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。
　電解液１２は、例えば、硝酸水溶液（濃度１８重量％）等を使用する。電解液１２は、ポンプ１３を介して加工槽２とタンク１１との間を循環する。また、制御部８は、リード線９，１０を介して、例えば、被加工物（＋）、電極（－）の直流電圧等の電圧を印加する。なお、電極の先端の状態を維持するために、周期的に逆電圧を印加することが好ましい。また、電圧を断続的に印加してもよい。この状態で、制御部８が電極４を被加工物１００に対して制御送りすると、被加工物１００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１００に所定寸法の孔あけ加工を行なうことができる。
　上記の電解加工方法は、被加工物１００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以下の微細寸法の孔を、深さ寸法対孔径比において５００：１のような深さで加工することができ、ガスタービンブレードに不可欠な微細径の多数の冷却孔等を加工する場合に有効である。
　図２は、図１における電極４の先端部を示す拡大断面図である。
　図２に示すように、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。なお、矢印は、電解液１２の流れを表している。
　芯管４１には、０を含む所定の曲率を有し、形状を変形させた際に、塑性変形はしないが、形状を維持することが可能な材料を用いる。すなわち、芯管４１には、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる。芯管４１は、電解液で溶解しにくく、形状の自由度を大きくとるために、降伏強度の大きい材料が適している。
　例えば、ベータチタン合金からなることが好ましい。ベータチタン合金は、他のチタン合金と比較して加工性が良く、パイプ状に加工することが可能である。また、ベータチタン合金からなる他の例として、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、アルファチタン合金又はアルファベータチタン合金に金属結晶組成を変更してもよい。
　さらに、ベータチタン合金を含むアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成してもよい。また、アルファベータチタン合金を加工した後、熱処理を施すことによって、アルファチタン合金に金属結晶組成を変更してもよい。
　また、芯管４１は、形状記憶合金で形成してもよい。芯管４１を形状記憶合金で形成することによって、温度に応じて、安定して形状を維持できる状態と、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応する状態と、を変更させることが可能となる。
　このように、本実施形態の電極４では、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、簡単及び迅速に所定の形状を有する加工孔を形成することが可能となる。例えば、電極４の方向を変更、又は、電極４を所定の曲率の他の電極４’に交換するだけで簡単及び迅速に所定の方向又は曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
　また、ベータチタン合金、アルファベータチタン合金、若しくは、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工してパイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金又はアルファベータチタン合金を用いることで、芯管４１は、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔を通過する際には、孔の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　次に、所定の曲率を有する湾曲した電極４を用いた電解加工方法について説明する。
　図３は、電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
　図１に示した電解加工装置１に、所定の曲率に設定された湾曲した電極４をセットし、加工すると、図２に示すように、被加工物１００には、電極４の曲率と同じ曲率を有する湾曲状の孔１０１が形成されはじめる。そのままの状態で加工を続けると、図３に示すように、被加工物１００に図２に示した電極４の曲率と同じ所定の曲率を有する孔１０１が形成される。
　このように、電解加工方法では、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、電極４の曲率を設定するだけで簡単及び迅速に所定の曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
　図４は、第１実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。図５は、第１実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
　第１実施形態の電解加工方法では、加工途中で所定の軸を中心として電極４を回転させる。例えば、まず、図４に示した変更位置Ａに到達するまで、図２に示したように、所定の曲率に設定された湾曲した電極４をセットし、第１孔１０１ａを加工する。その後、変更位置Ａで所定の軸を中心として電極４を回転させると、電極４は、加工済みの第１孔１０１ａの形状に沿って柔軟に変形しながら、先端は回転させた方向を向いて加工を続ける。その結果、図５に示すように、位置Ａで方向が変更された湾曲状の第２孔１０１ｂが形成される。
　このように、第１実施形態の電解加工方法では、孔１０１の方向を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　なお、孔１０１の方向は、何度変更してもよい。
　図６は、第２実施形態の電解加工方法によって形成している途中の孔１０１を示す図である。図７は、第２実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
　第２実施形態の電解加工方法では、加工途中で所定の第１曲率を有する第１電極４から第１電極４とは曲率の異なる第２曲率を有する第２電極４’に交換し、孔１０１の曲率を変更させる。例えば、まず、図４に示した変更位置Ｂに到達するまで、図２に示したように、所定の第１曲率に設定された湾曲した第１電極４をセットし、第１曲率の第１孔１０１ａを加工する。その後、変更位置Ｂで第１電極４とは異なる第２曲率に設定された第２電極４’に交換する。すると、第２電極４’は、加工済みの第１孔１０１ａの形状に沿って柔軟に変形しながら、先端は変更した第２曲率で第２孔１０１ｃの加工を続ける。その結果、図７に示すように、位置Ｂで曲率が変更された孔１０１が形成される。
　このように、第２実施形態の電解加工方法では、孔１０１の曲率を途中で変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　なお、先に曲率の小さい第２孔１０１ｃを形成し、途中から曲率の大きい第１孔１０１ａを形成してもよい。また、曲率の大きい第１孔１０１ａと曲率の小さい第２孔１０１ｃを交互に形成してもよい。さらに、孔１０１の曲率は、何度変更してもよい。
　図８は、第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の曲率を０とした直線状の第１孔１０１ｄを示す図である。図９は、第３実施形態の電解加工方法によって形成している途中の湾曲状の第２孔１０１ｅを示す図である。図１０は、第３実施形態の電解加工方法によって形成した孔１０１を示す図である。
　第３実施形態の電解加工方法では、図８に示すように、最初に所定の曲率を０とした直線状の第１電極４を使用し、加工途中で第１電極４とは曲率の異なる所定の曲率を有する第２電極４’に交換する。例えば、まず、第１孔１０１ｄが図８に示した変更位置Ｃに到達するまで、直線状の第１電極４をセットし、加工する。その後、変更位置Ｃで第２電極４’に交換すると、図９に示すように、第２電極４’は、加工済みの直線状の第１孔１０１ｄの形状に沿って柔軟に変形しながら、先端は設定した所定の曲率で加工を続ける。その結果、図１０に示すように、位置Ｃで所定の曲率が付与された湾曲状の第２孔１０１ｅが形成される。
　このように、第３実施形態の電解加工方法では、直線状の第１孔１０１ｄの途中から湾曲状の第２孔１０１ｅに変更できるので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　なお、先に湾曲状の第２孔１０１ｅを形成し、途中から直線状の第１孔１０１ｄを形成してもよい。また、直線状の第１孔１０１ｄと湾曲状の第２孔１０１ｅを交互に形成してもよい。さらに、直線状の第１孔１０１ｄと湾曲状の第２孔１０１ｅは、何度変更してもよい。
　これらの電解加工方法では、前述した様々な実施形態を組み合わせてもよい。例えば、電極４は、曲率を変更した後、方向を変更してもよい。また、所定の曲率が０の直線状で加工した後、０でない所定の曲率を付与し、その後、方向を変更してもよい。
　図１１は、電極４の他の例を示す図である。
　電極４は、全長にわたって変形させる必要はなく、先端部のみを変形させる構造としてもよい。例えば、全長にわたって曲率を付与する必要はなく、図１１に示すように、先端部４ａの数ｃｍのみに曲率を付与する構造としてもよい。
　本実施形態にかかる電解加工装置１は、加工品として、エンジン部品、産業製品、及び機械装置や金型等を加工することが可能である。
　まず、本実施形態にかかる電解加工装置１は、タービンブレード等のエンジン部品の流体路を加工することが可能である。
　従来、タービンブレード等のエンジン部品の内部に細い曲がった孔を開けることは困難であった。特に、フランジ部等は、細い孔を開けることが不可能であった。そのため、断面に曲線状の溝が形成されていた。また、エンジン部品の内部に直線状の冷却孔を形成した場合、エンジン部品の厚みを薄くすることが困難であった。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、フランジ部を含むエンジン部品の内部に細く曲がった冷却孔を加工することが可能となり、エンジン部品の厚みを薄くすることができ、冷却流体の流体抵抗の減少及びエンジン部品の軽量化を実現することが可能となる。
　また、エンジン部品は、複数の冷却孔を連結することで、冷却流体の流れを改良し、冷却効率を向上させることができる。しかしながら、従来は、タービンブレード等のエンジン部品には、曲面で構成されているものがあったため、加工上、複数の冷却孔を連結することが困難であった。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、エンジン部品の曲面に応じて冷却管を連結する孔を開けることが可能となり、冷却性能を向上させることが可能となる。
　さらに、エンジン部品には、冷却流体を冷却流路から表面に排出することによって表面の冷却性能を向上させるものがある。しかしながら、従来、エンジン部品の内部から曲がった冷却孔を表面に開口させることは困難であった。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、内部で曲率を変更して孔を加工したり、直線状の孔から曲率を有する孔を加工することが可能となる。すなわち、エンジン部品の縦横に空いている冷却孔を表面に加工させることが可能となる。
　また、冷却孔は、温度が上昇する部品の表面から均一の距離で形成されると、冷却を均一に行うことができ、部品の冷却性を向上させる。しかしながら、従来は、部品の表面の曲率に沿った形状の孔を部品の内部に開けることが困難であった。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、部品の表面の曲率に沿った形状の孔を部品の内部に開けることが可能となり、部品を均一に冷却させることが可能となる。
　さらに、従来、ロケットのノズルスカート等は、冷却管をロウ付けや溶接等で固定化したり、二重構造にして内側に冷媒を流すなど、複雑な構造が必要であった。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、冷却する部品の冷却したい箇所に直接孔を開けることが可能となり、部品構造をシンプル化できると共に、部品点数の減少、コスト削減、強度向上、冷却性能の向上等を実現することが可能となる。
　エンジン部品としては、航空用ジェットエンジンの部品、ロケットエンジンの部品、及び産業用ガスタービンエンジンの部品等が考えられる。航空用ジェットエンジン部品に形成される孔は、タービンブレード冷却孔、ノズル冷却孔、燃料噴射ノズル、セグメント冷却孔、潤滑用オイルライン、又は燃料用オイルライン等である。また、ロケットエンジンの部品に形成される孔は、液体燃料通路、ノズル冷却通路、又は潤滑油ライン等である。さらに、産業用ガスタービンエンジンの部品に形成される孔は、タービンブレード冷却孔、ノズル冷却孔、燃料噴射ノズル、セグメント冷却孔、潤滑用オイルライン、又は燃料用オイルライン等である。
　次に、本実施形態にかかる電解加工装置１は、産業製品を加工することが可能である。
　従来、部品の内部に２つ以上の曲率を組み合わせた形状の孔を開けることができなかったため、油圧機器の油圧配管、潤滑のためのオイル配管、冷却用の流路配管等の内部に２つ以上の曲率を組み合わせた形状の孔を形成するためには、部品を２つ割りの構造にして、それぞれの面に溝を形成し、接合するという非効率な構造を強いられていた。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、孔の加工形状の自由度が高くなり、部品の内部に２つ以上の曲率を組み合わせた形状の孔を一体に加工することができ、最終部品の構造の簡潔化、強度の向上、及び小型化が可能となる。
　産業製品としては、自動車用エンジン部品のオイルライン、ターボ機器のオイル又は水等の冷却用ライン、排気部分の冷却ライン、油圧系統のためのオイルライン、潤滑油のためのオイルライン、及びバルブ等への冷却通路等である。
　さらに、本実施形態にかかる電解加工装置１は、機械装置及び金型等を加工することが可能である。
　従来、内部に孔を加工することで、複雑な形状の金型等の冷却流路及び機械装置の油圧用通路又は空圧用通路を形成することは困難であった。
　本実施形態にかかる電解加工装置１の電極４によって、孔の加工形状の自由度が高くなり、複雑な形状を加工することが可能となる。
　本実施形態にかかる電極４によれば、所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管４１と、芯管４１の外周に固着された被覆４２と、を備えるので、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、簡単及び迅速に所定の形状を有する孔を形成することが可能となる。例えば、電極４の方向を変更、又は、電極４を所定の曲率の他の電極４’に交換するだけで簡単及び迅速に所定の方向又は曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、ベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、アルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなるので、降伏応力が大きく高強度であり、且つ、ヤング率が低く変形し易くなる。すなわち、芯管４１は、外力の小さい状態では安定して形状を維持できると共に、異なる形状の孔１０１を通過する際には、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応することが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電極４では、芯管４１は、形状記憶合金からなるので、温度に応じて、安定して形状を維持できる状態と、孔１０１の形状にあわせてフレキシブルに対応する状態と、を変更させることが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電解加工装置１は、被加工物１００を載置するテーブルと、電極４と、被加工物１００に対向して電極４を進退可能に駆動する電極駆動部６，７と、電極４と被加工物１００に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部６，７を制御する制御部８と、電極４の芯管４１内から被加工物１００に供給される電解液１２と、を備えるので、複雑な電極構造や複雑な加工機の構造、制御を用いることなく、簡単及び迅速に所定の形状を有する孔を形成することが可能となる。例えば、電極４の方向を変更、又は、電極４を所定の曲率の他の電極４’に交換するだけで簡単及び迅速に所定の方向又は曲率を有する孔１０１を形成することが可能となる。
　さらに、本実施形態にかかる電解加工方法は、所定の曲率に設定された電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　また、本実施形態にかかる電解加工方法は、所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、を有するので、加工形状の自由度を高くすることが可能となる。
　また、本実施形態にかかる加工品は、前記電解加工方法によって加工されるので、方向又は曲率を途中で変更した孔を形成することができ、自由度の高い形状の加工品とすることが可能となる。
　なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。
　本発明は、被加工物に曲がり孔をあける際に用いられる電極、前記電極を用いた電解加工装置、及び電解加工方法に関し、簡単及び迅速に、途中で方向又は曲率の異なる孔を形成することが可能となる。

Claims (10)

  1. 　所定の曲率で形成された第１孔とは異なる方向又は異なる曲率の第２孔を、前記第１孔に連結して形成することが可能な材料を用いる芯管と、
    　前記芯管の外周に固着された被覆と、
    を備える
    ことを特徴とする電極。
  2. 　前記芯管は、ベータチタン合金からなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の電極。
  3. 　前記芯管は、アルファベータチタン合金からなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の電極。
  4. 　前記芯管は、ベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファベータチタン合金からなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の電極。
  5. 　前記芯管は、ベータチタン合金又はアルファベータチタン合金を加工し、パイプ状に形成した後、熱処理を施すことによって、金属結晶組成を変更したアルファチタン合金からなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の電極。
  6. 　前記芯管は、形状記憶合金からなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の電極。
  7. 　被加工物を載置するテーブルと、
    　請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電極と、
    　前記被加工物に対向して電極を進退可能に駆動する電極駆動部と、
    　前記電極と前記被加工物に所定の電圧を印加すると共に、電極駆動部を制御する制御部と、
    　前記電極の前記芯管内から前記被加工物に供給される電解液と、
    を備える
    ことを特徴とする電解加工装置。
  8. 　所定の曲率に設定された電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、
    　前記電極を所定の軸を中心として回転させた後、前記電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、
    を有する
    ことを特徴とする電解加工方法。
  9. 　所定の第１曲率に設定された第１電極により、被加工物に第１孔を形成する工程と、
    　前記第１電極とは異なる第２曲率に設定された第２電極が、前記第１孔を通過し、前記第１孔に連結して第２孔を形成する工程と、
    を有する
    ことを特徴とする電解加工方法。
  10. 　請求項８又は９に記載の電解加工方法によって加工される
    ことを特徴とする加工品。
PCT/JP2013/079602 2012-11-08 2013-10-31 電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品 WO2014073453A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13852618.1A EP2918363B1 (en) 2012-11-08 2013-10-31 Electrode, electrochemical machining device using aforementioned electrode.
CN201380058470.7A CN104903040B (zh) 2012-11-08 2013-10-31 电极、使用了所述电极的电解加工装置、电解加工方法以及利用该方法加工的加工品
JP2014545673A JP6308678B2 (ja) 2012-11-08 2013-10-31 電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品
US14/440,374 US10369646B2 (en) 2012-11-08 2013-10-31 Electrode, electrochemical machining apparatus using the electrode, electrochemical machining method, and product machined by the method
US15/903,450 US10661369B2 (en) 2012-11-08 2018-02-23 Electrode, electrochemical machining apparatus using the electrode, electrochemical machining method, and product machined by the method
US16/851,193 US11179790B2 (en) 2012-11-08 2020-04-17 Electrode, electrochemical machining apparatus using the electrode, electrochemical machining method, and product machined by the method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-246103 2012-11-08
JP2012246103 2012-11-08

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/440,374 A-371-Of-International US10369646B2 (en) 2012-11-08 2013-10-31 Electrode, electrochemical machining apparatus using the electrode, electrochemical machining method, and product machined by the method
US15/903,450 Division US10661369B2 (en) 2012-11-08 2018-02-23 Electrode, electrochemical machining apparatus using the electrode, electrochemical machining method, and product machined by the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014073453A1 true WO2014073453A1 (ja) 2014-05-15

Family

ID=50684561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/079602 WO2014073453A1 (ja) 2012-11-08 2013-10-31 電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品

Country Status (5)

Country Link
US (3) US10369646B2 (ja)
EP (1) EP2918363B1 (ja)
JP (1) JP6308678B2 (ja)
CN (1) CN104903040B (ja)
WO (1) WO2014073453A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104588804A (zh) * 2015-01-06 2015-05-06 常州先进制造技术研究所 一种弯曲深小孔电解加工装置
US11135667B2 (en) 2018-03-09 2021-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Machining position correcting device and electrochemical machining device
CN114160894A (zh) * 2021-11-11 2022-03-11 南京航空航天大学 形状记忆合金柔性电极自主可控变形电加工方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225618A1 (de) * 2014-12-11 2016-06-16 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Hohlventils
CN106346092B (zh) * 2016-08-31 2019-11-22 四川航天烽火伺服控制技术有限公司 一种壳体盲孔弯道的加工方法
CN106862685B (zh) * 2017-02-24 2019-05-17 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种使用平面薄金属片电极的电解电火花加工方法
JP7141816B2 (ja) * 2017-07-18 2022-09-26 三菱重工業株式会社 電解加工方法、孔あき部材の製造方法、加工用電極、及び、電解加工システム
US20190134729A1 (en) * 2017-11-07 2019-05-09 General Electric Company Shape-tube electrochemical machining (stem) systems and methods of forming curved holes in components using stem systems
CN108274084B (zh) * 2018-01-19 2019-10-11 广东工业大学 一种电解加工装置
CN108817582B (zh) * 2018-06-15 2020-06-09 江苏大学 一种用于电解加工中阴极绝缘的装置
TWI720442B (zh) * 2019-03-20 2021-03-01 財團法人金屬工業研究發展中心 封閉式輪葉之電化學加工裝置
CN112404616B (zh) * 2020-11-13 2021-12-07 合肥工业大学 一种电火花成形加工复杂型腔的装置及方法
CN113410663B (zh) * 2021-05-20 2023-02-07 深圳大学 一种电极组件及孔加工的方法
CN113441800B (zh) * 2021-06-30 2022-10-11 重庆理工大学 一种基于热胀冷缩驱动的空间曲线长孔加工装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0751948A (ja) 1993-08-05 1995-02-28 Nissan Motor Co Ltd 曲がり穴加工方法および曲がり穴加工装置
JPH07314258A (ja) 1994-05-30 1995-12-05 Nissan Motor Co Ltd 曲がり穴加工方法および曲がり穴加工装置
JP2000042834A (ja) * 1998-07-30 2000-02-15 Denso Corp 放電加工装置
JP2001081537A (ja) * 1999-09-10 2001-03-27 Tokusen Kogyo Co Ltd βチタン合金細線の製造方法
JP2006124830A (ja) * 2004-09-30 2006-05-18 General Electric Co <Ge> タービン部品用の耐エロージョン・耐摩耗性保護構造体
JP2009024223A (ja) * 2007-07-20 2009-02-05 Nec Tokin Corp 歯科用ワイヤーとその製造方法
JP2009273579A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Sri Sports Ltd ゴルフクラブヘッド及びその製造方法
JP2010063887A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Biosense Webster Inc 接合された中心支柱を備えた力感知カテーテル
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

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3445372A (en) * 1965-12-13 1969-05-20 Westinghouse Electric Corp Apparatus for electrochemically removing the surface layer from a workpiece
GB8907252D0 (en) * 1989-03-31 1989-05-17 Lucas Ind Plc Forming passages in workpieces
US5002643A (en) * 1990-01-05 1991-03-26 Andrews James D Electrode with outside flow of electrolyte for electrochemical machining and method
US5306401A (en) * 1993-03-15 1994-04-26 Fierkens Richard H J Method for drilling cooling holes in turbine blades
DE4428207A1 (de) * 1994-08-09 1996-02-15 Bmw Rolls Royce Gmbh Turbinen-Laufradscheibe mit gekrümmtem Kühlluftkanal sowie Herstellverfahren hierfür
JP3715239B2 (ja) * 1999-08-16 2005-11-09 住友チタニウム株式会社 据え込み鍛造性に優れるチタン材およびその製造方法
US6402859B1 (en) 1999-09-10 2002-06-11 Terumo Corporation β-titanium alloy wire, method for its production and medical instruments made by said β-titanium alloy wire
US8523527B2 (en) * 2010-03-10 2013-09-03 General Electric Company Apparatus for cooling a platform of a turbine component

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0751948A (ja) 1993-08-05 1995-02-28 Nissan Motor Co Ltd 曲がり穴加工方法および曲がり穴加工装置
JPH07314258A (ja) 1994-05-30 1995-12-05 Nissan Motor Co Ltd 曲がり穴加工方法および曲がり穴加工装置
JP2000042834A (ja) * 1998-07-30 2000-02-15 Denso Corp 放電加工装置
JP2001081537A (ja) * 1999-09-10 2001-03-27 Tokusen Kogyo Co Ltd βチタン合金細線の製造方法
JP2006124830A (ja) * 2004-09-30 2006-05-18 General Electric Co <Ge> タービン部品用の耐エロージョン・耐摩耗性保護構造体
JP2009024223A (ja) * 2007-07-20 2009-02-05 Nec Tokin Corp 歯科用ワイヤーとその製造方法
JP2009273579A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Sri Sports Ltd ゴルフクラブヘッド及びその製造方法
JP2010063887A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Biosense Webster Inc 接合された中心支柱を備えた力感知カテーテル
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2918363A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104588804A (zh) * 2015-01-06 2015-05-06 常州先进制造技术研究所 一种弯曲深小孔电解加工装置
US11135667B2 (en) 2018-03-09 2021-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Machining position correcting device and electrochemical machining device
CN114160894A (zh) * 2021-11-11 2022-03-11 南京航空航天大学 形状记忆合金柔性电极自主可控变形电加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6308678B2 (ja) 2018-04-11
JPWO2014073453A1 (ja) 2016-09-08
CN104903040A (zh) 2015-09-09
US20180185943A1 (en) 2018-07-05
US10661369B2 (en) 2020-05-26
EP2918363B1 (en) 2020-09-23
US10369646B2 (en) 2019-08-06
US20150273603A1 (en) 2015-10-01
US11179790B2 (en) 2021-11-23
EP2918363A4 (en) 2016-06-29
EP2918363A1 (en) 2015-09-16
US20200261993A1 (en) 2020-08-20
CN104903040B (zh) 2018-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6308678B2 (ja) 電極、前記電極を用いた電解加工装置、電解加工方法、及びその方法によって加工された加工品
Zhang et al. Tube electrode high-speed electrochemical discharge drilling using low-conductivity salt solution
Zhang et al. Machining of a film-cooling hole in a single-crystal superalloy by high-speed electrochemical discharge drilling
US7967182B2 (en) Dissimilar metal joint product and joining method therefor
CN108890052B (zh) 注气辅助绝缘式电解切割加工方法
CN103480930B (zh) 用于形成非圆形孔的电极和电化学加工工艺
CN102873166B (zh) 飞行器球壳等温成形方法及其装置
WO2013160198A1 (en) Method for manufacturing a component having an overhang by layer-wise buildup
CN107378154B (zh) 一种用于电解加工孔的多功能伸缩工具电极
CN110977108A (zh) 一种Ti2AlNb基合金结构件的电弧增材制造方法及其所用装置
WO2012173512A1 (ru) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
US7896221B2 (en) Method of manufacturing an aerofoil
EP3523067A1 (en) Method of creating a component using additive manufacturing
Cheng et al. Microstructures and mechanical properties of Ti6Al4V alloy repaired by the technology of point-mode forging and laser repairing
CN102658406A (zh) 一种深孔加工装置
CN102489540B (zh) 汽车水箱和空调冷凝器的防锈铝合金圆管和扁管制造方法
US20150075756A1 (en) Surface treatment for corrosion resistance of aluminum
CN111715955B (zh) 大长径比厚壁阵列微流道管电极、电铸芯模及制作方法
Zeng et al. Plastic deformation mechanism of the Ti6Al4V micro-gear formed under an electrical field
Zhang et al. High-temperature tensile behavior of laser welded Ti-22Al-25Nb joints at different temperatures
CN113458412B (zh) 一种薄壁管状构件的增材制造方法
Yang et al. The different electroplastic effects of cutting directions during the turning process of Ti-6Al-4V titanium alloy
WO2024052655A1 (en) Method of manufacturing a component for use in high temperature environment, first substrate
CN116214075A (zh) 一种回转型部件的焊接方法及回转型部件
Agarwal et al. Laser Beam Micromachining on Inconel-A Review

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13852618

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014545673

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14440374

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013852618

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE