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

摘要

电极(4)具备：芯管(41)，使用能够把与以规定的曲率形成的第一孔(101a)不同的方向或不同的曲率的第二孔(101b)连结于第一孔(101a)而进行形成的材料；以及包覆物(42)，被固着于芯管(41)的外周，由此实现构造简单且加工形状的自由度高的电极、使用了所述电极的电解加工装置、电解加工方法。

说明书

技术领域

本发明涉及在被加工物开设曲状孔时使用的电极、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。

背景技术

以往，公开了如下的电解加工方法(参照专利文献1)：在具有可挠性的构件的前端具有电极，通过调整电极的露出面积，从而在由金属材料构成的被加工物加工出曲状孔。另外公开了在前端具有在电上独立的两个以上的电极，改变电位的施加方式来作成曲状孔的电解加工方法(参照专利文献2)。进一步地，公开了使用中空且弯曲的绝缘包覆电极来开设弯曲的孔的电解加工方法(参照专利文献3)。

现有技术文献。

专利文献。

专利文献1：特开平7—51948号公报

专利文献2：特开平7—314258号公报

专利文献3：特开2011—062811号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1和2所记载的电解加工方法中，虽然具有通过调整前端的电极的露出角度、电位以及朝向等从而能够自如地变更孔的方向的优点，但是由于电极工具的构造变得复杂，因此难以开设一定粗细以下的孔。另外，在专利文献3所记载的电解加工方法中，由于使用事先使形状弯曲并固定的电极来进行加工，因此导致加工后的孔的形状被限定为事先被固定的电极的形状。

本发明把提供构造简单且加工形状的自由度高的电极、使用了所述电极的电解加工装置、电解加工方法以及通过该方法被加工的加工品设为目的。

用于解决课题的方案

本发明的一个实施方式的电极的特征在于，具备：芯管，使用能够把与以规定的曲率形成的第一孔不同的方向或不同的曲率的第二孔连结于所述第一孔而进行形成的材料；以及包覆物，被固着于所述芯管的外周。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，其特征在于，所述芯管由β钛合金构成。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，其特征在于，所述芯管由α-β钛合金构成。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，其特征在于，所述芯管由通过对β钛合金进行加工并形成为管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α-β钛合金构成。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，其特征在于，所述芯管由通过对β钛合金或α-β钛合金进行加工并形成为管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α钛合金构成。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，其特征在于，所述芯管由形状记忆合金构成。

另外，本发明的一个实施方式的电解加工装置的特征在于，具备：台，载置被加工物；所述电极；电极驱动部，以能够使电极相对于所述被加工物前进和后退的方式进行驱动；控制部，对所述电极和所述被加工物施加规定的电压，并且对电极驱动部进行控制；以及电解液，被从所述电极的所述芯管内供给至所述被加工物。

另外，本发明的一个实施方式的电解加工方法的特征在于，具有：利用被设定为规定的曲率的电极来在被加工物形成第一孔的工序；以及在使所述电极以规定的轴为中心旋转之后，所述电极通过所述第一孔并连结于所述第一孔而形成第二孔的工序。

另外，本发明的一个实施方式的电解加工方法的特征在于，具有：利用被设定为规定的第一曲率的第一电极来在被加工物形成第一孔的工序；以及被设定为与所述第一电极不同的第二曲率的第二电极通过所述第一孔并连结于所述第一孔而形成第二孔的工序。

另外，本发明的一个实施方式的加工品的特征在于，是通过所述电解加工方法而被加工的。

发明的效果

本发明的一个实施方式的电极具备：芯管，使用能够把第二孔连结于第一孔而进行形成的材料，该第二孔为与以规定的曲率形成的所述第一孔不同的方向或为不同的曲率；以及包覆物，被固着于所述芯管的外周，因此成为能够简单以及迅速地在中途形成方向或曲率不同的孔。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，由于所述芯管由β钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管在外力小的状态下能够稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔时成为能够符合孔的形状而灵活地应对。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，由于所述芯管由α-β钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管在外力的小的状态下能够稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔时成为能够符合孔的形状而灵活地应对。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，由于所述芯管由通过对β钛合金进行加工并形成为管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α-β钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管在外力的小的状态下能够稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔时成为能够符合孔的形状而灵活地应对。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，由于所述芯管由通过对β钛合金或α-β钛合金进行加工并形成为管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管在外力的小的状态下能够稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔时成为能够符合孔的形状而灵活地应对。

另外，在本发明的一个实施方式的电极中，由于所述芯管由形状记忆合金构成，因此成为能够根据温度变更能够稳定地维持形状的状态以及符合孔的形状而灵活应对的状态。

另外，本发明的一个实施方式的电解加工装置具备：台，载置被加工物；所述电极；电极驱动部，以能够使电极相对于所述被加工物前进和后退的方式进行驱动；控制部，对所述电极和所述被加工物施加规定的电压，并且对电极驱动部进行控制；以及电解液，被从所述电极的所述芯管内供给至所述被加工物，因此在不使用复杂的电极构造、复杂的加工机的构造、控制的情况下，成为能够仅通过变更电极的形状就简单以及迅速地形成具有规定的形状的孔。

另外，本发明的一个实施方式的电解加工方法具有：利用电极来在被加工物形成第一孔的工序；以及在使所述电极以规定的轴为中心旋转之后、所述电极通过所述第一孔并连结于所述第一孔而形成第二孔的工序，因此能够在中途变更孔的方向，成为能够提高加工形状的自由度。

另外，本发明的一个实施方式的电解加工方法具有：利用被设定为规定的第一曲率的第一电极来在被加工物形成第一孔的工序；以及被设定为与所述第一电极不同的第二曲率的第二电极通过所述第一孔并连结于所述第一孔而形成第二孔的工序，因此能够在中途变更孔的曲率，成为能够提高加工形状的自由度。

另外，本发明的一个实施方式的加工品是通过所述电解加工方法而被加工的，因此能够形成在中途变更了方向或曲率的孔，成为能够设为自由度高的形状的加工品。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的电解加工装置1的概要图。

图2是示出图1中的电极4的前端部的放大截面图。

图3是示出通过电解加工方法形成的孔101的图。

图4是示出通过第一实施方式的电解加工方法形成的中途的孔101的图。

图5是示出通过第一实施方式的电解加工方法形成的孔101的图。

图6是示出通过第二实施方式的电解加工方法形成的中途的孔101的图。

图7是示出通过第二实施方式的电解加工方法形成的孔101的图。

图8是示出通过第三实施方式的电解加工方法形成的中途的直线状的孔101d的图。

图9是示出通过第三实施方式的电解加工方法形成的中途的弯曲状的孔101e的图。

图10是示出通过第三实施方式的电解加工方法形成的孔101的图。

图11是示出电极4的其它例子的图。

具体实施方式

图1是示出本发明的一个实施方式的电解加工装置1的概要图。

如图1所示，作为本实施方式的一个例子的电解加工装置1是使用中空的电极的装置。电解加工装置1具备：加工槽2、台3、电极4、支承架5、齿轮齿条6、伺服马达7、控制部8、引线9、10、罐11、电解液12、泵13、过滤器14以及流量调节阀15，对被加工物100进行加工。

被加工物100由例如钢铁材料那样的金属材料构成，被载置固定在加工槽2内的台3上。电极4与要加工横截面外形轮廓的孔的内形轮廓对应地被形成为中空管状，被支承架5支承并被设置成能够相对于被加工物100前进和后退。电极4和支承架5被形成为一体，通过例如由齿轮齿条6和伺服马达7构成的电极驱动部来进行控制驱动。

控制部8被构成为经由引线9、10对电极4和被加工物100施加规定的直流电压，并且与伺服马达7电连接，控制伺服马达7的驱动。

罐11贮存电解液12。构成为该电解液12经由泵13、过滤器14以及流量调节阀15而被供给至支承架5和电极4，进一步地从加工槽2排出的部分返回到罐11内。

电解液12使用例如硝酸水溶液(浓度18重量%)等。电解液12经由泵13而在加工槽2与罐11之间循环。另外，控制部8经由引线9、10施加例如被加工物(+)、电极(—)的直流电压等电压。此外，为了维持电极的前端的状态，优选的是周期性地施加逆电压。另外，也可以断续地施加电压。当在该状态下控制部8控制电极4对被加工物100进行给送时，被加工物100侧的金属通过电解作用而在电解液12内溶出，能够进行在被加工物100开设规定尺寸的孔的加工。

上述的电解加工方法不会在被加工物100发生内部应力，在冶金学方面也没有影响，能够在深度尺寸对孔径比中以500:1那样的深度来加工出例如直径1mm以下的微细尺寸的孔，在在燃气涡轮叶片加工不可或缺的微细直径的大量的冷却孔等的情况下是有效的。

图2是示出图1中的电极4的前端部的放大截面图。

如图2所示，电极4在芯管41的外周固着有由耐酸性绝缘材料构成的包覆物42，并且电极4的前端部被形成为倾角成为α的圆锥面。在该情况下，α被设定为10°~15°。此外，箭头表示电解液12的流动。

对于芯管41使用具有包含0的规定的曲率并在使形状变形时虽然不进行塑性变形但能够维持形状的材料。即，对于芯管41使用能够把与以规定的曲率形成的第一孔不同的方向或不同的曲率的第二孔连结于第一孔而进行形成的材料。关于芯管41，为了难于溶解在电解液中并且较大地取得形状的自由度，因而屈服强度大的材料是适当的。

例如优选的是由β钛合金构成。β钛合金与其它的钛合金相比，加工性好，能够加工成管状。另外，作为由β钛合金构成的其它例子，也可以通过对β钛合金进行加工并形成管状之后实施热处理，从而将金属结晶组成变更为α钛合金或α-β钛合金。

进一步地，也可以对包含β钛合金的α-β钛合金进行加工并形成管状。另外，也可以通过在对α-β钛合金进行加工之后实施热处理，从而将金属结晶组成变更为α钛合金。

另外，芯管41也可以由形状记忆合金形成。通过由形状记忆合金形成芯管41，从而成为能够根据温度来变更能够稳定地维持形状的状态以及符合孔的形状而灵活应对的状态。

像这样，在本实施方式的电极4中，成为能够在不使用复杂的电极构造、复杂的加工机的构造、控制的情况下，就简单以及迅速地形成具有规定的形状的加工孔。例如成为能够仅通过变更电极4的方向、或者将电极4更换为规定的曲率的其它电极4’，就简单以及迅速地形成具有规定的方向或曲率的孔101。

另外，由于使用通过在对β钛合金、α-β钛合金、或者β钛合金或α-β钛合金进行加工并形成管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α钛合金或α-β钛合金，因而芯管41的屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管41能够在外力小的状态下稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔时，成为能够符合孔的形状而灵活地应对。

接着，关于使用了具有规定的曲率的弯曲的电极4的电解加工方法进行说明。

图3是示出通过电解加工方法形成的孔101的图。

当在图1示出的电解加工装置1设置被设定为规定的曲率的弯曲的电极4并进行加工时，如图2所示那样，在被加工物100开始形成具有与电极4的曲率相同的曲率的弯曲状的孔101。当按保持原样的状态继续加工时，如图3所示那样，在被加工物100形成有具有与在图2示出的电极4的曲率相同的规定的曲率的孔101。

像这样，在电解加工方法中，在不使用复杂的电极构造、复杂的加工机的构造、控制的情况下，成为能够仅通过设定电极4的曲率就简单以及迅速地形成具有规定的曲率的孔101。

图4是示出通过第一实施方式的电解加工方法形成的中途的孔101的图。图5是示出通过第一实施方式的电解加工方法形成的孔101的图。

在第一实施方式的电解加工方法中，在加工中途使电极4以规定的轴为中心旋转。例如，首先，设置如在图2示出那样被设定为规定的曲率的弯曲的电极4并将第一孔101a加工直到到达图4所示的变更位置A为止。之后，当在变更位置A处使电极4以规定的轴为中心旋转时，电极4在沿着已加工的第一孔101a的形状适应地变形的同时前端朝向旋转了的方向继续进行加工。其结果，如图5所示那样形成在位置A处方向被变更的弯曲状的第二孔101b。

像这样，在第一实施方式的电解加工方法中，由于能够在中途变更孔101的方向，因此成为能够使加工形状的自由度高。

此外，孔101的方向也可以进行数次变更。

图6是示出通过第二实施方式的电解加工方法形成的中途的孔101的图。图7是示出通过第二实施方式的电解加工方法形成的孔101的图。

在第二实施方式的电解加工方法中，在加工中途从具有规定的第一曲率的第一电极4更换为具有曲率与第一电极4不同的第二曲率的第二电极4’，来使孔101的曲率变更。例如，首先，设置如图2所示那样被设定为规定的第一曲率的弯曲的第一电极4并将第一曲率的第一孔101a加工直到到达图4所示的变更位置B为止。之后，在变更位置B处更换为被设定为与第一电极4不同的第二曲率的第二电极4’。这样，第二电极4’在沿着已加工的第一孔101a的形状适应地变形的同时前端以变更了的第二曲率继续第二孔101c的加工。其结果，如图7所示那样形成在位置B处曲率被变更的孔101。

像这样，在第二实施方式的电解加工方法中，由于能够在中途变更孔101的曲率，因此成为能够使加工形状的自由度高。

此外，也可以先形成曲率小的第二孔101c，从中途起形成曲率大的第一孔101a。另外，也可以交替地形成曲率大的第一孔101a和曲率小的第二孔101c。进一步地，孔101的曲率也可以进行数次变更。

图8是示出通过第三实施方式的电解加工方法形成的将中途的曲率设为0的直线状的第一孔101d的图。图9是示出通过第三实施方式的电解加工方法形成的中途的弯曲状的第二孔101e的图。图10是示出通过第三实施方式的电解加工方法形成的孔101的图。

在第三实施方式的电解加工方法中，如图8所示那样，最初使用将规定的曲率设为0的直线状的第一电极4，在加工中途更换为具有曲率与第一电极4不同的规定的曲率的第二电极4’。例如，首先设置直线状的第一电极4并进行加工直到第一孔101d到达图8所示的变更位置C为止。之后，当在变更位置C处更换为第二电极4’时，如图9所示那样，第二电极4’在沿着已加工的直线状的第一孔101d的形状适应地变形的同时前端以所设定的规定的曲率继续加工。其结果，如图10所示那样，形成在位置C处被赋予规定的曲率的弯曲状的第二孔101e。

像这样，在第三实施方式的电解加工方法中，由于能够从直线状的第一孔101d的中途开始变更为弯曲状的第二孔101e，因此成为能够使加工形状的自由度高。

此外，也可以先形成弯曲状的第二孔101e，从中途起形成直线状的第一孔101d。另外，也可以交替地形成直线状的第一孔101d和弯曲状的第二孔101e。进一步地，直线状的第一孔101d和弯曲状的第二孔101e也可以进行数次变更。

在这些电解加工方法中，也可以将前述的各种实施方式进行组合。例如，电极4也可以在变更曲率之后变更方向。另外，也可以在以规定的曲率为0的直线状进行加工之后赋予非0的规定的曲率，之后变更方向。

图11是示出电极4的其它例子的图。

电极4也可以设为不需要使得遍历全长来变形而仅使前端部变形的构造。例如可以设为不需要遍历全长来赋予曲率而如图11所示那样仅对前端部4a的数厘米赋予曲率的构造。

本实施方式的电解加工装置1能够加工引擎零件、产业制品以及机械装置、模具等作为加工品。

首先，本实施方式的电解加工装置1能够加工涡轮叶片等引擎零件的流体通路。

以往，难以在涡轮叶片等引擎零件的内部开设细的曲状的孔。特别是，在凸缘部等中不可能开设细孔。因此，在截面形成有曲线状的槽。另外，在引擎零件的内部形成直线状的冷却孔的情况下，难以使引擎零件的厚度薄。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，成为能够在包含凸缘部的引擎零件的内部加工细且曲状的冷却孔，从而能够使引擎零件的厚度薄，成为能够实现冷却流体的流体阻抗的减少以及引擎零件的轻量化。

另外，引擎零件通过将多个冷却孔连结，从而能够改进冷却流体的流动，提高冷却效率。然而，以往，在涡轮叶片等引擎零件中存在被以曲面构成的零件，因此在加工上难以将多个冷却孔连结。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，成为能够与引擎零件的曲面相应地开设将冷却管连结的孔，成为能够提高冷却性能。

进一步地，在引擎零件中存在通过把冷却流体从冷却流路排出至表面来提高表面的冷却性能的零件。然而，以往难以从引擎零件的内部使曲状的冷却孔开口到表面。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，成为能够在内部变更曲率来加工孔、或是从直线状的孔加工具有曲率的孔。即，成为能够使引擎零件的任意地空心的冷却孔加工至表面。

另外，当冷却孔被以距温度上升的零件的表面均等的距离来形成时，能够均等地进行冷却，提高零件的冷却性。然而，以往难以在零件的内部开设沿零件表面的曲率的形状的孔。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，成为能够在零件的内部开设沿零件表面的曲率的形状的孔，成为能够使零件均等地冷却。

进一步地，以往，火箭的喷管裙部(Nozzle skirt)等需要将冷却管通过钎焊、焊接等固定化、或是使得为双重构造来使冷媒在内侧流动等复杂的构造。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，成为能够在冷却的零件的想要冷却的地方直接开设孔，成为能够使零件构造简化，并且能够实现零件件数的减少、成本削减、强度提高、冷却性能的提高等。

作为引擎零件，可考虑航空用喷气式引擎的零件、火箭引擎的零件以及产业用燃气涡轮引擎的零件等。形成于航空用喷气式引擎零件的孔是涡轮叶片冷却孔、喷管冷却孔、燃料喷射喷管、扇形冷却孔、润滑用油路、或者燃料用油路等。另外，形成于火箭引擎的零件的孔是液体燃料通路、喷管冷却通路、或润滑油路等。进一步地，形成于产业用燃气涡轮引擎的零件的孔是涡轮叶片冷却孔、喷管冷却孔、燃料喷射喷管、扇形冷却孔、润滑用油路、或者燃料用油路等。

接着，本实施方式的电解加工装置1能够加工产业制品。

以往，由于不能在零件的内部开设将两个以上的曲率组合的形状的孔，因此为了在液压设备的液压配管、用于润滑的油配管、冷却用的流路配管等的内部形成将两个以上的曲率组合的形状的孔，而强制为使零件为二分割的构造并在各自的面形成槽而进行接合这样的非有效率的构造。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，孔的加工形状的自由度变高，成为能够在零件的内部一体地加工将两个以上的曲率组合的形状的孔，能够使最终零件的构造简洁化、强度提高以及小型化。

作为产业制品，是汽车用引擎零件的油路、涡轮设备的油或水等的冷却用线路、排气部分的冷却线路、用于液压系统的油路、用于润滑油的油路以及向阀等的冷却通路等。

进一步地，本实施方式的电解加工装置1能够加工机械装置以及模具等。

以往，难以通过在内部加工孔来形成复杂形状的模具等的冷却流路以及机械装置的液压用通路或空压用通路。

通过本实施方式的电解加工装置1的电极4，孔的加工形状的自由度变高，成为能够加工复杂的形状。

根据本实施方式的电极4，由于具备使用能够把与以规定的曲率形成的第一孔不同的方向或不同的曲率的第二孔连结于第一孔连结而进行形成的材料的芯管41以及被固着于芯管41的外周的包覆物42，因此成为能够在不使用复杂的电极构造、复杂的加工机的构造、控制的情况下就简单以及迅速地形成具有规定的形状的孔。例如，成为能够仅通过变更电极4的方向、或者将电极4更换为规定的曲率的其它电极4’就简单以及迅速地形成具有规定的方向或曲率的孔101。

另外，在本实施方式的电极4中，由于芯管41由β钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管41能够在外力小的状态下稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔101时，成为能够符合孔101的形状而灵活地应对。

另外，在本实施方式的电极4中，由于芯管41由α-β钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管41能够在外力小的状态下稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔101时，成为能够符合孔101的形状而灵活地应对。

另外，在本实施方式的电极4中，由于芯管41由通过对β钛合金进行加工并形成为管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α-β钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管41能够在外力小的状态下稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔101时，成为能够符合孔101的形状地灵活应对。

另外，在本实施方式的电极4中，芯管41由通过对β钛合金或α-β钛合金进行加工并形成为管状之后实施热处理从而变更了金属结晶组成的α钛合金构成，因此屈服应力大且为高强度，并且杨氏模量低且变得容易变形。即，芯管41能够在外力小的状态下稳定地维持形状，并且在通过不同形状的孔101时，成为能够符合孔101的形状而灵活地应对。

另外，在本实施方式的电极4中，芯管41由形状记忆合金构成，因此成为能够根据温度变更能够稳定地维持形状的状态以及符合孔101的形状而灵活地应对的状态。

另外，本实施方式的电解加工装置1具备载置被加工物100的台、电极4、以能够使电极4相对于被加工物100前进和后退的方式进行驱动的电极驱动部6、7、对电极4和被加工物100施加规定的电压并且控制电极驱动部6、7的控制部8以及被从电极4的芯管41内供给至被加工物100的电解液12，因此成为能够在不使用复杂的电极构造、复杂的加工机的构造、控制的情况下，就简单以及迅速地形成具有规定的形状的孔。例如成为能够仅通过变更电极4的方向、或者将电极4更换为规定的曲率的其它电极4’就简单以及迅速地形成具有规定的方向或曲率的孔101。

进一步地，本实施方式的电解加工方法具有：利用被设定为规定的曲率的电极来在被加工物形成第一孔的工序；以及在使所述电极以规定的轴为中心旋转之后，所述电极通过所述第一孔，连结于所述第一孔而形成第二孔的工序，因此成为能够使加工形状的自由度高。

另外，本实施方式的电解加工方法具有：利用被设定为规定的第一曲率的第一电极来在被加工物形成第一孔的工序；以及被设定为与所述第一电极不同的第二曲率的第二电极通过所述第一孔，连结于所述第一孔而形成第二孔的工序，因此成为能够使加工形状的自由度高。

另外，本实施方式的加工品通过所述电解加工方法而被加工，因此能够形成在中途变更了方向或曲率的孔，成为能够设为自由度高的形状的加工品。

此外，本发明并不是由该实施方式所限定的发明。即，在对实施方式的说明当中，虽然为了例示而包含有很多特定的详细内容，但是也可以对这些详细内容添加各种变化、变更。

产业上的可利用性

本发明涉及在被加工物开设曲状孔时使用的电极、使用了所述电极的电解加工装置以及电解加工方法，成为能够简单以及迅速地在中途形成方向或曲率不同的孔。