JPH0211368B2

JPH0211368B2 -

Info

Publication number: JPH0211368B2
Application number: JP57096216A
Authority: JP
Inventors: Yukio Mitamura; Hiroshi Kurome
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-06-07
Filing date: 1982-06-07
Publication date: 1990-03-14
Also published as: DE3366036D1; JPS58217233A; EP0096414A1; EP0096414B1; US4537538A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はタービンブレードの植込部の加工装置
に関するものである。

タービンブレードは高温、高圧の蒸気に接触し
つつ高速回転する部材であるため、これをタービ
ンロータシヤフトに取りつける植込部は一般に第
１図乃至第３図に示すような鞍型に形成される。
ブレード１の植込部には精密な鞍型溝１ａが形成
され、ロータシヤフト２には上記の鞍型溝と精密
に嵌合する鞍型突起２ａが形成される。

上記の鞍型溝は次のような技術的条件を満足さ
せなければならないので極めて高度な加工技術を
必要とする。

(a) 第２図に示す鞍型溝の円弧半径Ｒは、前述の
ロータシヤフト２の中心線Ｙから鞍型突起２ａ
の表面までの距離に厳密に一致しなければなら
ない。これは、嵌合相手部材であるロータシヤ
フトの鞍型突起２ａの表面がロータシヤフト中
心線Ｙを中心とする回転面である故、これと精
密に嵌合するための必要条件である。

(b) 第３図に示す鞍型溝のピツチ寸法P₁、P₂は
ミクロンオーダーの高精度が要求される。

上記の要求を満たすために、タービンブレード
植込部の鞍型溝は従来一般に第４図に示すように
して総型エンドミルカツタ３によつて切削加工さ
れている。１は被加工物であるタービンブレー
ド、４は主軸頭である。

エンドミルカツタ３を矢印Ａのごとく回転させ
ながら、主軸頭４を旋回中心Ｐの回りに旋回半径
Ｒで矢印Ｂ方向に旋回させるとタービンブレード
１に鞍型溝が削成される。

上述の従来技術に係る切削加工においては次の
ような不具合がある。

(イ) エンドミルカツタ３に、矢印Ａ方向の回転と
矢印Ｂ方向の旋回とよりなる複合運動をさせね
ばならないので、仕上面粗さ及び仕上精度を良
くすることが非常に難かしい。

(ロ) 第５図に示すごとく、エンドミルカツタ３は
上向き切削と下向き切削との混合切削を行なう
ため、反対方向の切削反力を受け、切削力の変
動による振動を生じ易い。このため仕上面粗さ
及び仕上精度が悪くなる。

(ハ) エンドミルカツタ３の形状は、第６図に示す
ような鞍形に形成される。φd₂は最大径部、
φd₃は最小径部である。φd₁は最小径部よりも
先端の部分における最大径部である。

エンドミルカツタの切刃部の径はこのように
各個所ごとに異なり、最大径と最小径との比が
約１対３若しくはそれ以上となる。このため各
部の切削速度が著しく異なり、最適切削諸元に
よる切削加工が不可能である。その上、均一な
仕上面精度が得られない。

(ニ) エンドミルカツタ３の最小径φd₃が小さく、
この部分で折損し易い。このため切削送り速度
を低くせざるを得ない。通常、送り速度10mm／
分程度で切削が行なわれ、非常に能率が低い。

本発明は以上の事情に鑑みて為され、高精度、
かつ高能率で、仕上面粗さの良好な鞍型溝を容易
に削成し得るタービンブレードの加工装置を提供
することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明装置は回転
駆動手段を設けた円板状部材と、上記円板状部材
の同一円弧上に列設した複数個の切刃とよりな
り、かつ、上記複数個の切刃は荒仕上用切刃から
仕上用切刃までを順次に揃えたものとしてタービ
ンブレードの植込部を切削することを特徴とす
る。

次に、本発明を適用するために構成した本発明
装置の一実施例を第７図乃至第１０図について説
明する。

第７図は正面断面図、第８図は側面図である。
回転円板５をシヤフト９に固着し、回転自在に支
承する。上記のシヤフト９にキー８を介してウオ
ームホイル７を固定し、これに噛合するウオーム
６を駆動モータ１０に取りつける。

上記の回転円板５に、切刃ホルダ１２を介して
多数の切刃１１を取りつける。

（第８図参照）本実施例においては５個の切刃
ホルダ１２を設け、それぞれの切刃ホルダに７個
の切刃１１を取り付けてある。説明の便宜上、図
示のごとく切刃１１₁，１１₂，１１₃〜同１１₃₄，
１１₃₅と名付ける。

矢印Ｃは回転円板５の駆動回転方向を示す。前
記の切刃は矢印Ｃの回転に関して進行方向に切刃
１１₁が最先頭、切刃１１₃₅が最後尾である。

切刃１１₁は荒仕上用と切刃とし、切刃１１₃₅
は最終仕上用の切刃とする。その中間の切刃１１
_２〜切刃１１₃₄は荒仕上用に近いものから最数仕
上用に近いものまで順次に配列する。

矢印Ｃで示す進行方向に関して最後尾の切刃１
１₃₅の後方に計測装置１３を設けて回転円板５に
固定し、削成した鞍型溝の形状、寸法を計測し得
るように構成してある。

被加工物であるタービンブレード１４を取付台
１５に固定し得るように構成する。第８図に示す
１７は被加工物の自動脱着装置であり、１８は回
転円板５の面振れを規制するガイドである。第７
図に示す１６はリミツトスイツチで、回転円板５
の回転角位置を検出し得るように構成してある。

前記の切刃ホルダ１２は、後に詳述する構造に
より、Ｔスロツト２２に案内されて回転円板５の
半径方向に移動することができ、切刃１１₁〜１
１₃₅とシヤフト９との間の半径寸法を所定の寸法
Ｒに調整してラツク２３で固定し得るようにして
ある。各切刃１１₁〜１１₃₅は、前述した様に、
順次、荒仕上げ形状から最終仕上げ形状の切刃と
なつており、各切刃の寸法・形状の設計におい
て、各切刃が最適な削り代をとれるようにしてあ
る。

以上のように構成したタービンブレードの植込
部加工装置を用いてタービンブレード１４の鞍型
溝を削成するには、予め鞍型溝の粗仕上を施した
タービンブレード１４を自動着脱装置１７によつ
て取付台１５の所定位置にセツトし、取付台１５
を矢印Ｅ方向に前進させる（第８図の状態）。次
いで駆動モータ１０を作動せしめて回転円板５を
矢印Ｃ方向に回転駆動する。

回転円板５に取り付けた切刃は、荒仕上用切刃
１１₁から順次に最終仕上用切刃１１₃₅まで、タ
ービンブレード１４の植込部の鞍型溝を削りつつ
半径寸法Ｒの円弧運動をする。

最終仕上用切刃１１₃₅が鞍型溝を削り終えると
その次に計測装置１３が鞍型溝内を通過して同溝
の形状、寸法を自動的に計測する。

計測結果が所定の規格に合致すると取付台１５
を矢印Ｄ方向に後退させ、自動着脱装置１７によ
り被加工物であるタービンブレード１４を未仕上
品と交換する。

以上に説明したように、本発明に係る加工装置
は、回転駆動し得る円板に複数個の切刃を取りつ
け、かつ、上記複数個の切刃は荒仕上形状のもの
から順次に最終仕上形状の切刃に至るものとし、
円板を回転せしめて被加工物であるタービンブレ
ード植込部を切削する。

上述の装置によれば、切刃に単純な円弧運動を
行なわせて切削するので仕上面粗さ及び仕上精度
を容易に向上させることができ、その上、各切刃
の切刃部はほとんど同一の切削速度でタービンブ
レードを切削するので最適切削条件で切削するこ
とができる。

そして、複数個の切刃１１（本例では７×５＝
35個）で順次連続的に切削するので、１個の切刃
が分担する平均削り代は仕上代の1/35であり極め
て僅少である。従つて、複雑な形状の総型バイト
を用いても切刃を折損する虞れが無い。

第９図に前記実施例の装置における切刃の取付
位置調節手段を示す。第１０図は第９図に示した
Ｘ−Ｘ断面図である。

切刃ホルダ１２に形成した凹部１２ａに切刃１
１を挿入し、シム２０を介して凹部１２ａの底面
に当接せしめる。

次に、締付ボルト２５を回転させると、該締付
ボルト２５に螺着されたブロツク１９が第９図に
おいて下動し、ブロツク１９のテーパ面１９ａが
切刃１１脚部に形成されたテーパ面１１ａを押圧
する。これにより、切刃１１は、その側面が切刃
ホルダ１２に密着状態となり、底面はシム２０を
介して切刃ホルダ１２に密着状態となり、切刃１
１の切刃ホルダ１２に対する位置に固定される。
この状態で、固定ボルト２１により切刃１１を切
刃ホルダ１２に対し固定する。

回転円板５の切刃ホルダ取付面に半径方向のＴ
スロツト２２を設け、このスロツト２２に摺動自
在にスライドナツト２６を嵌合する。一方、切刃
ホルダ１２にボルト孔１２ａを穿ち、このボルト
孔１２ａに貫挿した締付ボルト２４を上記のスラ
イドナツト２６に螺合する。これにより切刃ホル
ダ１２はＴスロツト２２に沿つて回転円板５の半
径方向に案内される。

回転円板５の切刃ホルダ取付面にラツク２３を
半径方向に形成するとともに、切刃ホルダ１２の
取付面にラツク２７を形成して両者を噛合せしめ
る。本実施例の如く切刃ホルダ１２を介して切刃
１１を回転円板５に取りつけ、かつ、上記の切刃
ホルダを回転円板５に形成したＴスロツト２２で
半径方向に案内するとともに、ラツク２３，２７
によつて半径方向の位置決めができるように構成
すると、被加工物であるタービンブレードの鞍型
溝の面の半径Ｒに合わせて切刃ホルダ１２を回転
円板５の半径方向に段階的に移動せしめることが
できる。

更に、本実施例のごとく切刃ホルダ１２に対し
て切刃１１をシム調節によつて半径方向に位置決
めできるように構成すると、上記のラツクによる
段階的調節の中間において任意の位置に切刃１１
を固定することができる。

上記のラツクによる調節とシムによる調節とを
併用すると、半径方向の長い区間にわたつて任意
の位置に無段階的に切刃の位置に無段階的に切刃
の位置を定めることができる。各切刃１１₁〜１
１₃₅の削り代の調整は、ホルダ１２のラツク２３
への取付位置により粗調整し、シム２０の厚さ調
整により微細調整することになるが、ホルダ１２
のラツク２３への取付け位置は、段階的固定値を
とるため、削り代の調整は、主にシム２０の厚み
を各切刃１１の前記設計時の形状等を勘案して調
整することで行う。

以上説明したように、本発明を適用すると、回
転駆動し得る円板に複数個の切刃を取りつけ、か
つ、上記複数個の切刃は荒仕上形状のものから順
次に最終仕上形状の切刃に至るものとし、円板を
回転せしめて被加工物であるタービンロータの植
込部を切削することにより、高精度かつ高能率で
仕上面粗さの良好な鞍型溝を容易に削成し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービンブレードの取付状態を示すた
めのタービンブレードの部分的断面図、第２図は
タービンブレード単品の斜視図、第３図は同部分
的正面図である。第４図乃至第６図は従来技術に
係るタービンブレード鞍型溝の加工方法の説明図
である。第７図乃至第１０図は本発明に係るター
ビンブレード加工装置の一実施例を示し、第７図
は断面正面図、第８図は側面図、第９図は切刃ホ
ルダ取付部付近の拡大断面図、第１０図は第９図
に示したＸ−Ｘ断面図である。１……タービンブレード、２……ロータシヤフ
ト、５……回転円板、６……ウオーム、７……ウ
オームホイル、８……キー、９……シヤフト、１
０……駆動モータ、１１……切刃、１１₁〜１１
₃₅……切刃、１２……切刃ホルダ、１２……計測
装置、１４……被加工物であるタービンブレー
ド、１５……取付台、１６……リミツトスイツ
チ、１７……自動脱着装置、１８……ガイド、１
９……ブロツク、２０……調整用のシム、２１…
…固定ボルト、２２……Ｔスロツト、２３……ラ
ツク、２４，２５……締付ボルト、２６……スラ
イドナツト、２７……ラツク。

Claims

【特許請求の範囲】１回転駆動手段を設けた円板状部材と、上記円
板状部材の同一円弧上に列設した複数個の切刃と
よりなり、かつ、上記複数個の切刃は荒仕上用切
刃から仕上用切刃までを順次に揃えたものとし円
板状部材の回転に伴なつて前記切刃にて被加工物
であるタービンブレードの植込部を切削すること
を特徴とするタービンブレード植込部の加工装
置。２前記の複数個の切刃はそれぞれ切刃ホルダを
介して円板状部材に列設したものとし、かつ、上
記の切刃ホルダを円板状部材に形成したＴスロツ
トで案内して半径方向に移動せしめ得る構造にす
るとともに、ラツクによつて半径方向に位置決め
し得べくなしたることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載のタービンブレード植込部の加工
装置。３前記の切刃ホルダは、調整シムを介して切刃
を保持する構造であつて、上記調整シムの増減に
よつて切刃を円板状部材の半径方向に取付位置調
整し得べくなしたることを特徴とする特許請求の
範囲第２項に記載のタービンブレード植込部の加
工装置。