電火花加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用電火花加工機(jī)在渦輪葉片等上進(jìn)行孔加工的電火花加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，公知利用電火花加工機(jī)來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散器形狀的孔加工的電火花加工方法(例如參照專利文獻(xiàn)I)。在該專利文獻(xiàn)I記載的加工方法中，用電極夾來(lái)保持管狀的管電極，使管電極相對(duì)于工件在XY平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)并慢慢地沿板厚方向(Z方向)行進(jìn)，來(lái)在工件上加工具有擴(kuò)散器形狀的錐形(傾斜)部分和與錐形部分相連的直線部分的貫通孔。管電極采用具有與直線部分的最小寬度同等程度的電極直徑的管電極。
[0003]在使用上述專利文獻(xiàn)I記載的加工方法來(lái)加工截面是矩形形狀的貫通孔的情況下，錐形部分的內(nèi)壁面的角部(拐角部)成為曲率半徑與管電極的電極直徑相對(duì)應(yīng)的圓弧形狀，錐形部分的形狀被電極直徑限制。因此，難以將錐形部分加工成在錐形部分的內(nèi)壁面上形成例如曲率半徑比管電極的電極直徑小的圓角部等各種形狀。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006 - 346752號(hào)公報(bào)
[0007]本發(fā)明是利用具有圓柱或圓筒形狀的電極的電火花加工機(jī)來(lái)在工件上加工具有傾斜部的孔的電火花加工方法，其特征在于，包含內(nèi)壁面加工工序，其將電極配置成電極的軸線相對(duì)于傾斜部的內(nèi)壁面垂直，并使電極相對(duì)于工件相對(duì)移動(dòng)來(lái)對(duì)傾斜部的內(nèi)壁面進(jìn)行電火花加工。
[0008]另外，本發(fā)明是利用具有圓柱或圓筒形狀的電極的電火花加工機(jī)來(lái)在工件上加工具有直線部和與直線部相連的傾斜部的貫通孔的電火花加工方法，其特征在于，包含如下加工工序:傾斜部加工工序，將電極配置成電極的軸線朝向貫通孔的深度方向，并使電極相對(duì)于工件相對(duì)移動(dòng)來(lái)通過(guò)電火花加工形成傾斜部；直線部加工工序，將電極配置成軸線朝向貫通孔的深度方向，并使電極相對(duì)于工件相對(duì)移動(dòng)來(lái)通過(guò)電火花加工形成直線部；內(nèi)壁面加工工序，將電極配置成軸線相對(duì)于通過(guò)傾斜部加工工序而形成的傾斜部的內(nèi)壁面垂直，并使電極相對(duì)于工件相對(duì)移動(dòng)來(lái)對(duì)傾斜部的內(nèi)壁面進(jìn)行電火花加工。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是概略地表示使用本發(fā)明的電火花加工機(jī)的主要部分結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0010]圖2是使用本發(fā)明的工件的一個(gè)例子即渦輪葉片的立體圖。
[0011]圖3是圖2的II1-1II線剖視圖。
[0012]圖4是表示冷卻孔的截面形狀的圖3的主要部分放大圖。
[0013]圖5是圖4的V方向的向視圖。
[0014]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電火花加工方法中所包含的傾斜部加工工序中的管電極的移動(dòng)路徑的圖。
[0015]圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的電火花加工方法中所包含的內(nèi)壁面加工工序中的動(dòng)作的圖。
[0016]圖8是圖7的VIII方向的向視圖。
[0017]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電火花加工方法中所包含的直線部加工工序中的管電極的移動(dòng)路徑的圖。
[0018]圖10是表示圖5的變形例的圖。
[0019]圖11是用本發(fā)明的電火花加工方法在工件上形成的貫通孔的其它的變形例，圖11(a)是貫通孔的俯視圖，圖11(b)是貫通孔的剖視圖。
[0020]圖12是用本發(fā)明的電火花加工方法在工件上形成的貫通孔的其它的變形例，圖12(a)是貫通孔的俯視圖，圖12(b)是貫通孔的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下，參照?qǐng)D1?圖12來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的電火花加工方法的一個(gè)實(shí)施方式。圖1是概略地表示使用本發(fā)明的實(shí)施方式的電火花加工方法的電火花加工機(jī)100的主要部分結(jié)構(gòu)的主視圖。此外，為了方便，以下分別將如圖所示的正交三個(gè)軸向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)定義為左右方向、前后方向、上下方向，并按照該定義來(lái)說(shuō)明各部分的結(jié)構(gòu)。
[0022]在圖1中，在作為基底的底座I的后部直立設(shè)置有立柱2。在立柱2的上表面以能夠沿X軸方向(左右方向)移動(dòng)的方式支承有X滑塊3。在X滑塊3的上表面以能夠沿Y軸方向(前后方向)移動(dòng)的方式支承有滑座4。在滑座4的前表面以能夠沿Z軸方向(上下方向)移動(dòng)的方式支承有主軸頭5。在主軸頭5的底面突出有旋轉(zhuǎn)主軸6的前端部，在旋轉(zhuǎn)主軸6的下部安裝有電極夾7。在電極夾7的鉛垂方向的下方，配置有電極引導(dǎo)件8，電極引導(dǎo)件8被支承于把持臂9的下端部。把持臂9以能夠沿上下方向移動(dòng)的方式被支承于設(shè)在滑座4的右側(cè)面的托架4a上。
[0023]在電極夾7和電極引導(dǎo)件8之間，沿著通過(guò)電極夾7和電極引導(dǎo)件8的中心的上下方向的軸線LO延伸有電極10。電極10是圓筒形狀的管電極，其上端部被電極夾7支承。管電極10的下端部沿上下方向貫穿電極引導(dǎo)件8。管電極10的外周面被電極引導(dǎo)件8支承，能夠在前后左右方向的位置被約束的狀態(tài)下，在電極引導(dǎo)件8內(nèi)沿上下方向滑動(dòng)。在管電極10的內(nèi)部供給有例如水等加工液，加工液從管電極10的前端部(下端部)被噴射。此夕卜，也可以將油用作加工液。管電極10的底面平坦地形成。
[0024]在底座I的上表面，在比立柱2靠前方的位置配置有工作臺(tái)11。在工作臺(tái)11的上表面搭載有傾斜旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置12。傾斜旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置12具有:從工作臺(tái)11的上表面向上方突出設(shè)置的前后一對(duì)的支承部件13 ;在前后的支承部件13之間，以沿Y軸方向延伸的回轉(zhuǎn)軸Lb為中心沿B軸方向可回轉(zhuǎn)地被支承的傾斜部件14 ;在傾斜部件14的左端面，以垂直于回轉(zhuǎn)軸Lb的旋轉(zhuǎn)軸La為中心沿A軸方向可旋轉(zhuǎn)地被支承的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)15。在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)15上設(shè)有卡盤16，工件20被支承于卡盤16。在工作臺(tái)11的周圍，以包圍整個(gè)工作臺(tái)11和傾斜旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置12的方式可升降地設(shè)有加工槽17。此外，圖的I點(diǎn)劃線是加工槽17上升了的加工狀態(tài)。
[0025]雖省略了圖示，但圖1的電火花加工機(jī)100分別具有:使X滑塊3沿左右方向移動(dòng)的X軸用驅(qū)動(dòng)部；使滑座4沿前后方向移動(dòng)的Y軸用驅(qū)動(dòng)部；使主軸頭5沿上下方向移動(dòng)的Z軸用驅(qū)動(dòng)部；使旋轉(zhuǎn)主軸6以軸線LO為中心旋轉(zhuǎn)的主軸驅(qū)動(dòng)部；使把持臂9沿上下方向移動(dòng)的臂驅(qū)動(dòng)部；經(jīng)由回轉(zhuǎn)軸Lb來(lái)使回轉(zhuǎn)部件14傾斜的B軸用驅(qū)動(dòng)部；經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸La來(lái)使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)15旋轉(zhuǎn)的A軸用驅(qū)動(dòng)部。X軸用驅(qū)動(dòng)部、Y軸用驅(qū)動(dòng)部、Z軸用驅(qū)動(dòng)部和臂驅(qū)動(dòng)部例如由滾珠絲杠和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的伺服電機(jī)構(gòu)成，主軸驅(qū)動(dòng)部例如由主軸電機(jī)構(gòu)成，B軸用驅(qū)動(dòng)部和A軸用驅(qū)動(dòng)部例如由DD(直驅(qū)電機(jī))伺服電機(jī)構(gòu)成。這些伺服電機(jī)、主軸電機(jī)和DD伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)按照預(yù)先設(shè)定的加工程序進(jìn)行，由未圖示的數(shù)控設(shè)備控制。
[0026]通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，電極夾7和電極引導(dǎo)件8能夠相對(duì)于工件20沿X軸方向、Y軸方向和Z軸方向相對(duì)移動(dòng)，且能夠沿B軸方向和A軸方向相對(duì)移動(dòng)。因此，能夠?qū)⒐ぜ?0加工成所希望的三維形狀。另外，能夠利用由臂驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)的把持臂9的升降來(lái)調(diào)整電極夾7和電極引導(dǎo)件8之間的間隔，不管由管電極10的消耗而產(chǎn)生的管電極10的長(zhǎng)度變化如何，在加工過(guò)程中，能夠始終用電極夾7和電極引導(dǎo)件8來(lái)支承管電極10的上下端部。
[0027]工件20是例如用于燃?xì)廨啓C(jī)或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等的渦輪葉片或葉輪。由于渦輪葉片暴露在1000°C?1500°C左右的高溫氣體中，因此將耐熱性高的鎳合金作為構(gòu)成材料來(lái)使用。為了將渦輪葉片的表面冷卻，在該渦輪葉片的表面加工有供冷卻空氣流動(dòng)的冷卻孔。由于鎳合金是難切削的材料，因此難以用鉆頭等來(lái)貫穿設(shè)置冷卻孔。因此，在本實(shí)施方式中，用電火花加工機(jī)100來(lái)在渦輪葉片上加工冷卻孔。
[0028]圖2是工件20 (渦輪葉片)的立體圖，圖3是圖2的II1-1II線剖視圖。在渦輪葉片20的一個(gè)端部，設(shè)有例如圣誕樹(shù)形狀的支承部20a，支承部20a安裝在可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的周面上。此外，在下述中有時(shí)將渦輪葉片20的高度方向(圖2的箭頭A)稱為徑向。
[0029]如圖2、3所示，渦輪葉片20例如用脫蠟鑄造法來(lái)形成，在翼部21的內(nèi)側(cè)形成有中空部30。翼部21具有面向中空部30的內(nèi)表面21a和暴露在高溫氣體中的外表面21b。在翼部21上，在翼部21的周向多個(gè)位置處沿著翼部21的高度方向A形成有許多貫通翼部21的冷卻孔22。冷卻空氣從轉(zhuǎn)子側(cè)被供給至中空部30，且冷卻空氣從各冷卻孔22流出。由此，薄膜狀的冷卻空氣沿著外表面21b流動(dòng)，來(lái)冷卻翼部21。
[0030]圖4是表示冷卻孔22的截面