JP3626878B2 - ディスク部品加工装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、タービンディスクのように傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスク部品として、傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたタービンディスクがある。図10にはタービンディスクの全体状況、図11には溝部の拡大状況、図12には溝部の正面視状況を示してある。図10に示すように、ガスタービンエンジンの部品であるタービンディスク1には、図示しない翼部材が装着される溝部2が外周縁部に多数備えられている。タービンディスク1は、高圧力下で高速運転されるため、翼部材が装着される溝部2は、図11、図12に示すように、傾斜した溝面3を有する形状が採用されている。
【0003】
タービンディスク1を加工するに際しては、外周縁部にスロット加工を行って傾き角α(製品の種類により異なる)で傾斜した溝部2を形成し、その後仕上げとして溝部2の角部(鋭角側及び鈍角側)4に所定の丸みを付ける丸み付け加工が行われる。従来の丸み付け加工は、図11に示すように、ミニグラインダー5に超硬カッター6を取付け、手作業により超硬カッター6を溝部2の角部4に押し当てて鋭角側及び鈍角側共に要求される丸みを付けている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、タービンディスク1の部品に対する信頼性向上の要求が益々高まってきているため、高度な加工精度が要求されるようになってきている。従来、タービンディスク1の溝部2の加工においては、ミニグラインダー5を用いた手作業で丸み付け加工を行っていたので、多大な時間を要し、正確で均質な精度を維持することが困難で要求される精度を満足できないのが現状であった。
【0005】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ディスク部品の傾斜した溝面を有する溝部の機械加工を可能にした加工装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の溝部の角部加工を行う加工装置であって、前記ディスク部品を支持する支持手段と、前記溝部の傾斜に応じた複数の加工工具が選択的に駆動回転自在に支持され前記支持手段に対して相対的に任意の位置に位置決めされる主軸ヘッドと、前記ディスク部品の前記溝部に嵌合することにより前記ディスク部品の周方向の位置決めを行う周方向位置決め手段と、前記ディスク部品の前記溝部の底部に当接することにより前記ディスク部品の径方向の位置決めを行う径方向位置決め手段とを有することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の一実施形態例に係るディスク部品加工装置の斜視状態、図2にはディスク部品加工装置の正面視状態、図3には位置決め装置の平面視、図4及び図5には位置決め装置の動作状況、図6には鋭角用カッターの概略構成、図7には鋭角用カッターの加工概念、図8には鈍角用カッターの概略構成、図9には鈍角用カッターの加工概念を示してある。尚、ディスク部品としてのタービンディスク1の構成は、図10乃至図12で説明したものと同一であるので重複する説明は省略してある。
【0008】
図1、図2に基づいてディスク部品加工装置の全体構成を説明する。
【0009】
図に示すように、ディスク部品加工装置10のベッド11には支持手段としてのテーブル12が設けられ、テーブル12上には図示しない支持具を介してタービンディスク1が支持される。テーブル12の両側の前後方向にはレール台13がそれぞれ立設され、各レール台13には水平な前後方向に延びるY方向スライドレール14が備えられている。各レール台13にわたりビーム材15が支持され、ビーム材15はY方向スライドレール14に沿って水平な前後方向向(Y方向)に往復移動自在となっている。
【0010】
ビーム材15の前面にはY方向に直交する水平な左右方向に延びるX方向スライドレール16が備えられ、ビーム材15のX方向スライドレール16には水平移動コラム17が移動自在に支持されている。水平移動コラム17はY方向に直交する水平な左右方向(X方向)に往復移動自在となっている。
【0011】
水平移動コラム17の前面には鉛直方向に延びるZ方向スライドレール18が備えられ、水平移動コラム17のZ方向スライドレール18には昇降コラム19が移動自在に支持されている。昇降コラム19は鉛直なZ方向に往復移動自在となっている。
【0012】
昇降コラム19にはテーブル12に対向する主軸ヘッド20が備えられ、ビーム材15、水平移動コラム17及び昇降コラム19の移動により、主軸ヘッド20はテーブル12に対して前後・左右・上下の任意の位置に位置決めされる。主軸ヘッド20には駆動回転自在な主軸21が備えられ、主軸21にはタービンディスク1の溝部2の角部4に所定の丸みを付ける加工工具が支持される。加工工具は、タービンディスク1の溝部2の傾斜に応じて鋭角用カッター及び鈍角用カッターの2種類が選択的に主軸21に支持される。
【0013】
即ち、図6乃至図9に示すように、加工工具としては、鋭角用カッター22及び鈍角用カッター23が準備され、鋭角用カッター22及び鈍角用カッター23には刃部24,25が備えられ、刃部24,25のR形状はそれぞれ異なって設定されている。図7に示すように、鋭角側の溝部2の角部4の切削は、鋭角用カッター22の刃部24により実施され、図9に示すように、鈍角側の溝部2の角部4の切削は、鈍角用カッター23の刃部25により実施される。
【0014】
一方、ベッド11のテーブル12の手前側には位置決め装置30が備えられている。図1乃至図3に示すように、ベッド11には位置決め装置30の基台31が設けられ、基台31にはシリンダ32の駆動によりテーブル12側に向かって往復移動する周方向位置決め手段としての位相決めブロック33が設けられている。位相決めブロック33は、図4、図5に示すように、タービンディスク1の溝部2の傾斜に応じた角度で傾斜し、位相決めブロック33がタービンディスク1の溝部2に嵌合することにより、タービンディスク1が円周方向に位置決めされる。
【0015】
位相決めブロック33の先端には径方向位置決め手段としての底面測定子34が設けられ、位相決めブロック33が溝部2に嵌合した際に底面測定子34が溝部2の底面に当接して底面の位置が測定される。支持具等の調整によりタービンディスク1の径方向の位置が調整され、底面測定子34が予め決められた測定値となるように、タービンディスク1が径方向に位置決めされる。また、位置決め装置30には、図2及び図3に示すように、タービンディスク1を上下方向に規制してZ方向の位置決めを行うZ方向クランプ35が備えられている。
【0016】
上記構成のディスク部品加工装置10により、タービンディスク1の溝部2の角部4に丸み付け加工を行う場合の状況を説明する。
【0017】
タービンディスク1を加工するに際しては、外周縁部にスロット加工を行って傾き角αで傾斜した溝部2を形成する。その後仕上げとして溝部2の角部(鋭角側及び鈍角側)4に所定の丸みを付ける丸み付け加工が実施される。スロット加工と丸み付け加工は同時にできないので、スロット加工を行った後溝部2の形状等にならって位置決め装置30によりタービンディスク1を位置決めする。その後、鋭角用カッター22を主軸21に装着して鋭角側の角部4を切削し、鋭角側の角部の切削が完了した後タービンディスク1を位置決めし、鈍角用カッター23を主軸21に装着して鈍角側の角部4を切削する。
【0018】
スロット加工を行った後のタービンディスク1を加工装置10のテーブル12に装着する。位置決め装置30のシリンダ32の駆動により、図4、図5に示すように、位相決めブロック33をタービンディスク1の溝部2に嵌合させる。位相決めブロック33のタービンディスク1の溝部2への嵌合により、タービンディスク1の円周方向(図5中矢印A方向)の位置が調整され、円周方向の位置決めが行なわれる。
【0019】
図5に示すように、位相決めブロック33が溝部2に嵌合した際に底面測定子34が溝部2の底面に当接して底面の位置が測定される。底面測定子34が予め決められた測定値となるように、支持具等の調整によりタービンディスク1の径方向(図5中矢印B方向)の位置が調整され、径方向の位置決めが行われる。
【0020】
タービンディスク1を所定の状態に位置決めした後、鋭角用カッター22を主軸21に装着する。ビーム材15、水平移動コラム17及び昇降コラム19の移動により、主軸ヘッド20をテーブル12に対して前後・左右・上下の任意の位置に移動させ、主軸21の駆動回転により鋭角側の角部4を鋭角用カッター22で切削する(図7参照)。主軸ヘッド20の移動によりタービンディスク1の全周の溝部2に対する鋭角側の角部4の切削が完了した後、鋭角用カッター22を主軸21から取り外して鈍角用カッター23を主軸21に装着する。
【0021】
鈍角用カッター23を主軸21に装着した後、ビーム材15、水平移動コラム17及び昇降コラム19の移動により、主軸ヘッド20をテーブル12に対して前後・左右・上下の任意の位置に移動させ、主軸21の駆動回転により鈍角側の角部4を鈍角用カッター23で切削する(図9参照)。
【0022】
タービンディスク1の全周の溝部2に対する鈍角側の角部4の切削が完了すると、タービンディスク1を裏返して装着し、再びタービンディスク1の溝部2に位相決めブロック33を嵌合すると共に底面測定子34を溝部2の底面に当接させ、タービンディスク1を所定の状態に位置決めする。前述同様に鋭角用カッター22及び鈍角用カッター23により角部4の切削を行い、タービンディスク1の丸み付け加工を完了する。
【0023】
上述したディスク部品加工装置10では、位置決め装置30により製品にならってタービンディスク1の位置決めを行い、鋭角用カッター22及び鈍角用カッター23を選択的に主軸21に装着して主軸ヘッド20をテーブル12に対して任意の位置に移動させるようにしたので、傾斜した溝面3を有する溝部2の鋭角側及び鈍角側の角部4の丸み付け加工が可能になる。このため、丸み付け加工の機械化が可能になり、正確で均質な精度を維持して短時間で傾斜した溝面3を有する溝部2の丸み付け加工を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明のディスク部品加工装置は、傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の溝部の角部加工を行う加工装置であって、前記ディスク部品を支持する支持手段と、前記溝部の傾斜に応じた複数の加工工具が選択的に駆動回転自在に支持され前記支持手段に対して相対的に任意の位置に位置決めされる主軸ヘッドと、前記ディスク部品の前記溝部に嵌合することにより前記ディスク部品の周方向の位置決めを行う周方向位置決め手段と、前記ディスク部品の前記溝部の底部に当接することにより前記ディスク部品の径方向の位置決めを行う径方向位置決め手段とを有するので、周方向位置決め手段及び径方向位置決め手段により製品にならってディスク部品の位置決めを行い、複数の加工工具を選択的に主軸ヘッドに装着して主軸ヘッドをディスク部品に対して任意の位置に位置決めすることで、傾斜した溝面を有する溝部の角部加工が行える。この結果、ディスク部品の傾斜した溝面を有する溝部の角部加工の機械加工が可能になり、正確で均質な精度を維持して短時間で傾斜した溝面を有する溝部の加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例に係るディスク部品加工装置の全体構成を表す斜視図。
【図2】ディスク部品加工装置の全体構成を表す正面図。
【図3】位置決め装置の平面図。
【図4】位置決め装置の動作状況説明図。
【図5】位置決め装置の動作状況説明図。
【図6】鋭角用カッターの概略構成図。
【図7】鋭角用カッターの加工概念図。
【図8】鈍角用カッターの概略構成図。
【図9】鈍角用カッターの加工概念図。
【図10】タービンディスクの全体状況説明図。
【図11】溝部の拡大図。
【図12】溝部の正面図。
【符号の説明】
1 タービンディスク
2 溝部
3 溝面
4 角部
10 ディスク部品加工装置
11 ベッド
12 テーブル
13 レール台
14 Y方向スライドレール
15 ビーム材
16 X方向スライドレール
17 水平移動コラム
18 Z方向スライドレール
19 昇降コラム
20 主軸ヘッド
21 主軸
22 鋭角用カッター
23 鈍角用カッター
24,25 刃部
30 位置決め装置
31 基台
32 シリンダ
33 位置決めブロック
34 底面測定子
35 Z方向クランプ

Claims (1)

  1. 傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の溝部の角部加工を行う加工装置であって、前記ディスク部品を支持する支持手段と、前記溝部の傾斜に応じた複数の加工工具が選択的に駆動回転自在に支持され前記支持手段に対して相対的に任意の位置に位置決めされる主軸ヘッドと、前記ディスク部品の前記溝部に嵌合することにより前記ディスク部品の周方向の位置決めを行う周方向位置決め手段と、前記ディスク部品の前記溝部の底部に当接することにより前記ディスク部品の径方向の位置決めを行う径方向位置決め手段とを有することを特徴とするディスク部品加工装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103249512A (zh) * 2010-12-02 2013-08-14 Osg株式会社 成形槽的端面毛刺去除方法及倒角用成形旋转切削工具

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