JPH04322960A - Grinding method and jig for ceramic turbine nozzle - Google Patents
Grinding method and jig for ceramic turbine nozzleInfo
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Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】この発明は、所定の数に分割され
たノズルセグメントを円周方向に並べて組立てられる構
造のセラミックガスタービン（ＣＧＴ）ノズルの機械加
工方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of machining a ceramic gas turbine (CGT) nozzle having a structure in which nozzle segments divided into a predetermined number are assembled by arranging them in the circumferential direction.
【０００２】0002
【従来の技術】発電や自動車エンジンとして利用される
ガスタービンは燃焼ガス温度を高く維持するほど熱効率
が向上するので、このような高温に耐えられるセラミッ
ク材料やエンジン構造の研究が行われている。BACKGROUND OF THE INVENTION The thermal efficiency of gas turbines used for power generation and automobile engines improves as the combustion gas temperature is maintained higher, so research is being carried out on ceramic materials and engine structures that can withstand such high temperatures.
【０００３】ところで、ＣＧＴノズルやローターなどの
複雑形状部品の製造は、所定の型を用いて成形した後に
焼成され、他の部品との嵌合部分や締結部分など寸法、
幾何精度の必要な部分についてはダイヤンモンド砥石に
よる研削やラッピング等の機械加工が行われるのが普通
である。しかし、このように一つの部品で機械加工を行
う部分と行わない部分とが存在する場合、この両者の相
対的な位置精度を得るためには、加工を行わない部分を
基準として位置決めすることが必要である。また、セラ
ミックスは工具材料に利用されるほどの硬さであるので
、大きな切込み深さで一度に加工することは不可能であ
る。そのため、一つの保持方法で必要な部分すべての加
工を行うことができず、被加工物の保持方法を変えて加
工機に取り付ける作業が必要である。したがって、加工
前に製作図面から求められる仕上げ寸法線等を材料に罫
書きして、この罫書線を目安に材料の保持方法を変えな
がら研削加工等を行っていた。By the way, in manufacturing complex-shaped parts such as CGT nozzles and rotors, they are molded using a predetermined mold and then fired.
For parts that require geometric precision, machining such as grinding with a diamond grindstone or lapping is usually performed. However, when a single part has parts that are machined and parts that are not machined, in order to obtain relative positional accuracy between the two parts, it is necessary to position the parts using the parts that are not machined as a reference. is necessary. Furthermore, since ceramics are hard enough to be used as tool materials, it is impossible to process them at a large depth of cut all at once. Therefore, it is not possible to process all the necessary parts with one holding method, and it is necessary to change the holding method of the workpiece and attach it to the processing machine. Therefore, before machining, finishing dimension lines and the like determined from manufacturing drawings are marked on the material, and grinding and the like are performed while changing the method of holding the material using the marked lines as a guide.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】このような方法による
と加工製品の寸法、幾何精度は、第一に罫書作業に依存
する。まず図面を正確に理解して、実際の加工に必要な
各部の寸法を算出しなければならない。さらに、焼成後
のセラミックス表面は多少の凹凸やうねりがあるため、
これを基準として加工線を罫書きすることは困難でばら
つきが生じる。第二に、罫書線を描いた材料を加工機に
取り付けて、目標寸前になるように正確に加工する作業
はかなりの熟練を必要とし、この行程におけるばらつき
も大きい。[Problems to be Solved by the Invention] According to such a method, the dimensional and geometric accuracy of the processed product primarily depends on the marking operation. First, we must accurately understand the drawings and calculate the dimensions of each part required for actual processing. Furthermore, the ceramic surface after firing has some unevenness and undulations, so
It is difficult to score processing lines using this as a reference, and variations occur. Second, it requires considerable skill to attach the material with the scored lines to the processing machine and process it accurately to the target, and there are large variations in this process.
【０００５】以上のように、セグメントタイプのＣＧＴ
ノズルの研削加工を従来のような方法で行なっていたの
では作業者の熟練に依存するため、加工精度が不均一で
、しかも長い時間を要する等の問題があった。この発明
は罫書作業が省略でき、作業者の熟練を必要とせず、し
かも短時間で均一なＣＧＴノズルを加工できる研削加工
方法を得ることを目的とする。As mentioned above, segment type CGT
The conventional method of grinding a nozzle relies on the skill of the operator, resulting in problems such as uneven machining accuracy and a long time required. The object of the present invention is to provide a grinding method that can omit the marking work, does not require the operator's skill, and can process a uniform CGT nozzle in a short time.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題は、翼とこれ
を挟む両側板が一体となっているノズルセグメントを円
周方向に並べて形成されるセラミックガスタービンノズ
ルを研削加工する際に、各ノズルセグメントを翼の前縁
を基準として位置決めして固定されたノズルセグメント
同志の接触面を研削し、該ノズルセグメントを翼の後縁
又は前縁を基準として位置決めして、円周方向に並べて
固定されたノズルセグメントの外周径部分又は内周径部
分を研削し、その後残りの内周径部分又は外周径部分を
研削することを特徴とするセラミックタービンノズルの
研削加工方法によって解決される。[Means for Solving the Problem] The above problem is solved when grinding a ceramic gas turbine nozzle, which is formed by arranging nozzle segments in the circumferential direction, in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated. Grinding the contact surfaces of the nozzle segments that are fixed by positioning the nozzle segments with reference to the leading edge of the blade, positioning the nozzle segments with reference to the trailing edge or the leading edge of the blade, and fixing them side by side in the circumferential direction. The present invention is solved by a method for grinding a ceramic turbine nozzle, which is characterized by grinding an outer circumferential diameter portion or an inner circumferential diameter portion of a nozzle segment, and then grinding the remaining inner circumferential diameter portion or outer circumferential diameter portion.
【０００７】セラミックガスタービンノズルは、翼とこ
れを挟む両側板が一体となっている複数のノズルセグメ
ントを円周方向に並べて形成されるものであり、全体は
２枚の環状側板の間に複数の翼が両側板間を連結して原
則として等間隔に配列された形状をしている。このセラ
ミックガスタービンノズルは、各ノズルセグメントが同
一形状になるように翼ごとに分割される。分割は直線な
いし緩い曲線で行なうのが適当である。分割方向は問わ
ないが、タービンノズルを使用する際に流体の押し付け
る力によって環が締まる方向が好ましい。翼の枚数は問
わないが、通常５〜１００枚程度である。材質は炭化ケ
イ素、サイアロン、窒化ケイ素等の耐熱性セラミックが
用いられる。このセラミックガスタービンノズルの使用
にあたっては、ノズルセグメントの固定部材、その他使
用目的等に応じた必要部材とともに使用されることはい
うまでもない。[0007] A ceramic gas turbine nozzle is formed by arranging a plurality of nozzle segments in the circumferential direction in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated, and the whole has a plurality of nozzle segments between two annular side plates. The wings connect the two side plates and are arranged at equal intervals in principle. This ceramic gas turbine nozzle is divided into blades so that each nozzle segment has the same shape. It is appropriate that the division be performed by a straight line or a gentle curve. Although the dividing direction does not matter, it is preferable that the ring be tightened by the pressing force of the fluid when the turbine nozzle is used. Although the number of blades is not limited, it is usually about 5 to 100. The material used is heat-resistant ceramic such as silicon carbide, sialon, and silicon nitride. Needless to say, when using this ceramic gas turbine nozzle, it is used together with a nozzle segment fixing member and other necessary members depending on the purpose of use.
【０００８】このセラミックガスタービンノズルを研削
加工する際に、まず各ノズルセグメントを翼の前縁を基
準として位置決めして固定する。翼の前縁は、機械加工
されたものであってもよく、あるいは焼成のままであっ
てもよい。この位置決め固定には、適当な治具を用いて
行なう。When grinding this ceramic gas turbine nozzle, first each nozzle segment is positioned and fixed with reference to the leading edge of the blade. The leading edge of the wing may be machined or as fired. This positioning and fixing is performed using an appropriate jig.
【０００９】第１の治具は、ノズルセグメント同志の接
触面の一方を研削する際に使用されるものであり、治具
には少なくともノズルセグメントの両側板部を収容する
２つの溝が形成され、かつ該両溝間の突部に翼の前縁を
位置決めする位置決め部と、翼の裏面を位置決めする支
持部とが形成されているものを使用する。翼の前縁は流
体の流入側の縁であり、突部に側板と直角方向に溝状部
等を設けて、そこに翼の前縁を接触させて位置決めすれ
ばよい。溝状部は、翼の前縁と略同形の小さなものであ
ってもよく、あるいは巾広なものとしてそのコーナーを
利用して位置決めしてもよい。そのほか突起を設けて、
その基部を利用して位置決めしてもよい。この位置決め
部により、ノズルセグメントの一点が上下方向と前後方
向について定まる。次に、翼の裏面を両溝間の突部に設
けた支持部で支持して位置決めする。支持部は、翼の前
縁を支点とする回動を抑止できればよく、通常は突起物
、突縁などが利用される。支持は面、線、点のいずれに
よって行なってもよい。これらによって、ノズルセグメ
ントを第１の治具に翼の前縁を位置決め部に合わせて置
くことにより常に一定状態になり、左右方向に移動でき
るだけになる。この状態でノズルセグメントの側板部を
固定することにより左右方向も固定され、ノズルセグメ
ントは完全に固定される。側板部の固定方法としては、
押え板等を利用して左右方向、すなわち側板との直角方
向から挟圧すればよく、挟圧手段としてはネジ、その他
公知の手段を利用できる。押え板には金属板、プラスチ
ック板等を利用できる。これにより、割れや欠けを生じ
ることなく、ノズルセグメントを固定し、しかも着脱が
容易である。The first jig is used for grinding one of the contact surfaces of the nozzle segments, and the jig has at least two grooves formed therein for accommodating both side plate portions of the nozzle segments. , and a positioning part for positioning the leading edge of the blade and a support part for positioning the back surface of the blade are formed in the protrusion between the two grooves. The leading edge of the blade is the edge on the fluid inflow side, and the protrusion may be provided with a groove or the like in a direction perpendicular to the side plate, and the leading edge of the blade may be brought into contact with the groove for positioning. The groove-shaped portion may be a small groove having substantially the same shape as the leading edge of the wing, or may be wide and positioned using its corners. In addition, by providing protrusions,
The base may be used for positioning. This positioning portion determines one point of the nozzle segment in the vertical direction and the front-back direction. Next, the back surface of the wing is supported and positioned using a support provided on the protrusion between both grooves. The support portion only needs to be able to prevent rotation about the leading edge of the wing as a fulcrum, and usually a protrusion, a ridge, or the like is used. Support may be provided by planes, lines, or points. By placing the nozzle segment on the first jig with the leading edge of the wing aligned with the positioning part, the nozzle segment is always kept in a constant state and can be moved in the left and right direction. By fixing the side plate portions of the nozzle segment in this state, the nozzle segment is also fixed in the left and right direction, and the nozzle segment is completely fixed. The method of fixing the side plate is as follows:
It is sufficient to apply pressure using a presser plate or the like from the left and right directions, that is, from the direction perpendicular to the side plates, and screws or other known means can be used as the pressing means. A metal plate, a plastic plate, etc. can be used as the holding plate. This allows the nozzle segment to be fixed without cracking or chipping, and is easy to attach and detach.
【００１０】こうして、ノズルセグメントを固定した第
１の治具をマグネットチャックやバイス等で研削盤に固
定して、ノズルセグメント同志の接触面の一方の研削を
行なう。研削は、第１の治具の適当な基準面から仕上げ
面までの距離を計算しておいて、マイクロメータ等で寸
法を測定しながら所定形状になるように行なえばよい。The first jig with the nozzle segments fixed thereon is fixed to a grinding machine using a magnetic chuck, a vise, etc., and one of the contact surfaces of the nozzle segments is ground. Grinding may be performed by calculating the distance from an appropriate reference surface of the first jig to the finished surface and measuring the dimensions with a micrometer or the like so as to obtain a predetermined shape.
【００１１】ノズルセグメント同志の接触面の一方の研
削を終了したら、ノズルセグメントを第１の治具から取
り外して第２の治具に装着する。第２の治具は、各ノズ
ルセグメント同志の接触面の残りの一方を研削する際に
使用されるものであり、例えば、倒置されたノズルセグ
メントの両側板部を収容する溝が形成され、この溝の底
面には既に研削されたノズルセグメント同志の接触面を
支持する勾配が設けられ、溝の中央部には翼の前縁の前
進を抑止して位置決めする突出部が形成されているもの
を使用することができる。溝の底面の勾配は、第１の治
具で研削の終了した面を接触させたときに未研削のノズ
ルセグメント同志の接触面が水平になる角度にする。突
出部は、翼の前縁を当接させて底面の傾斜によって生じ
たノズルセグメントの前進を抑止し、所定位置に位置決
めするものであり、この機能を発揮しうるものであれば
いかなる突出部であってもよい。ノズルセグメントの側
板部を固定する手段は、第１の治具と同様でよい。これ
によって、第１の治具で加工した傾斜部と反対側の傾斜
部を水平に保持することが可能となり、第１の治具と同
様にしてこの部分を簡単に平面研削することができる。
第２の治具にも第１の治具を翼の前縁と表面の支持位置
を変えて別途調製したものを使用することもできる。After finishing grinding one of the contact surfaces of the nozzle segments, the nozzle segment is removed from the first jig and mounted on the second jig. The second jig is used when grinding the remaining contact surface between each nozzle segment. For example, a groove is formed to accommodate both side plates of the nozzle segment that is inverted. The bottom surface of the groove is provided with a slope that supports the contact surfaces of the already ground nozzle segments, and the center of the groove is formed with a protrusion that restrains and positions the leading edge of the wing. can be used. The slope of the bottom surface of the groove is set at an angle such that the contact surfaces of the unground nozzle segments become horizontal when the surfaces that have been ground with the first jig are brought into contact with each other. The protrusion is to abut the leading edge of the wing to prevent the nozzle segment from moving forward due to the inclination of the bottom surface, and to position it in a predetermined position. Any protrusion can be used as long as it can perform this function. There may be. The means for fixing the side plate portion of the nozzle segment may be the same as the first jig. This makes it possible to hold the sloped part on the opposite side horizontally to the sloped part machined with the first jig, and it is possible to easily perform surface grinding on this part in the same manner as with the first jig. It is also possible to use a separately prepared first jig for the second jig by changing the supporting positions of the leading edge and surface of the blade.
【００１２】これら第１、第２の治具を用いることによ
って、円周方向に分割された製造のノズルセグメント接
触面を所定の寸法精度を満たし、しかも簡単に加工する
ことができる。治具の材質は強度や剛性が充分な構造用
鋼、工具綱等を焼き入れ処理したものが良い。このよう
な材質であれば、マグネットチャックを利用して加工機
テーブルに簡単に取り付け可能である。[0012] By using these first and second jigs, the contact surfaces of the nozzle segments manufactured by dividing the nozzle segment in the circumferential direction can satisfy a predetermined dimensional accuracy and can be easily processed. The material of the jig is preferably structural steel, tool wire, etc., which has been hardened and has sufficient strength and rigidity. If it is made of such a material, it can be easily attached to the processing machine table using a magnetic chuck.
【００１３】ノズルセグメント同志の接触面を両方とも
研削したら、全ノズルセグメントを翼の後縁を基準とし
て位置決めして円周方向に並べて固定する。この位置決
め固定用の治具としては、回動自在に支持されたディス
クの周縁にはノズルセグメントを収容する周溝が設けら
れ、該周溝の底部には翼の後縁を位置決めする位置決め
突起が設けられ、かつ各ノズルセグメントの側板部を固
定する手段を有するものを使用する。位置決め突起は、
翼の後縁を支持して位置決めするものであればよいが、
環状に配置されたノズルセグメントの翼の後縁を結ぶ円
と外周が同一径の突条とすることが好ましい。これによ
って外周径と翼との相対的な位置精度のばらつきを小さ
くすることができる。ノズルセグメントの固定は、プラ
スチック等のパッドを介して先端の角度が可変のスイベ
ルボルト等で１個ずつ締め付ける。これによって材料を
破損させることなく確実に保持でき、また組立精度を確
保するための微調整も可能である。また、治具の回転中
心軸を三爪チャック等で保持することにより、この回転
軸と直角で外周径より小径な円盤状平面部を基準として
ノズルセグメントを取り付けることができ、それによっ
て外周面と加工済みの側板面との直角を確保できる。研
削は装着された第３の治具を回転させながら外周径が所
定寸法になるように行えばよい。必要に応じて成形砥石
等を利用して、ＲやＣ面取り研削を行うことも可能であ
る。After both contact surfaces of the nozzle segments have been ground, all the nozzle segments are positioned relative to the trailing edge of the blade and fixed in a circumferential alignment. This positioning and fixing jig includes a circumferential groove for accommodating the nozzle segment on the circumferential edge of a rotatably supported disk, and a positioning protrusion for positioning the trailing edge of the blade at the bottom of the circumferential groove. A device having a means for fixing the side plate portion of each nozzle segment is used. The positioning protrusion is
It can be used as long as it supports and positions the trailing edge of the wing.
Preferably, the outer periphery of the protrusion has the same diameter as the circle connecting the trailing edges of the blades of the annularly arranged nozzle segments. This makes it possible to reduce variations in relative positional accuracy between the outer diameter and the blade. The nozzle segments are secured one by one using swivel bolts with variable tip angles through pads made of plastic or the like. This makes it possible to securely hold the material without damaging it, and also allows fine adjustments to be made to ensure assembly accuracy. In addition, by holding the rotation center axis of the jig with a three-jaw chuck or the like, the nozzle segment can be attached based on a disk-shaped flat part that is perpendicular to this rotation axis and has a smaller diameter than the outer circumference. A right angle with the processed side plate surface can be ensured. Grinding may be performed while rotating the attached third jig so that the outer circumferential diameter becomes a predetermined size. If necessary, it is also possible to perform R or C chamfer grinding using a shaped grindstone or the like.
【００１４】こうして、三方の面の研削が終了したノズ
ルセグメントを第３の治具から取り外し、ノズルセグメ
ントの内周径部分を研削する。内周径部分は、回動自在
に支持された皿状ディスクの周壁内側にノズルセグメン
トを収容する周溝が設けられ、かつ各ノズルセグメント
の側板部を固定する手段を有する治具を用いて研削する
のがよい。三方の面の研削が終了したノズルセグメント
を上記の周溝に円周方向に並べ環状とする。各ノズルセ
グメントは、周溝の底面と側壁面で位置決めされる。こ
の工程では、研削の終了した三方の面も位置決めに関与
しているので、さらに位置決め突起等を設ける必要がな
い。ノズルセグメントの固定は、第３の治具と同様にパ
ッドを介してボルトで１個ずつ締め付ける。また、回転
中心軸はセグメントの内面研削が可能となるように、治
具の内側には突出させずにノズル固定部の外側に設ける
のがよく、この部分を三爪チャック等で保持することに
より、治具全体を回転させることができる。研削は装着
された第４の治具を回転させながら内周径が所定寸法に
なるように行えばよい。また、成形砥石等を利用すれば
、ＲやＣ面取り研削を行うこともできる。The nozzle segment whose three surfaces have been ground in this way is removed from the third jig, and the inner diameter portion of the nozzle segment is ground. The inner circumferential diameter portion is ground using a jig that has a circumferential groove for accommodating the nozzle segments inside the circumferential wall of a rotatably supported dish-shaped disk and has means for fixing the side plate portion of each nozzle segment. It is better to do so. The nozzle segments whose three surfaces have been ground are arranged in the circumferential direction in the above-mentioned circumferential groove to form an annular shape. Each nozzle segment is positioned at the bottom and sidewall surfaces of the circumferential groove. In this step, since the three surfaces that have been ground are also involved in positioning, there is no need to further provide positioning protrusions or the like. The nozzle segments are fixed one by one with bolts via pads, similar to the third jig. In addition, in order to enable internal grinding of the segment, it is best to provide the rotation center axis outside the nozzle fixing part without protruding inside the jig, and by holding this part with a three-jaw chuck, etc. , the entire jig can be rotated. Grinding may be performed while rotating the attached fourth jig so that the inner circumferential diameter becomes a predetermined size. Furthermore, if a shaped grindstone or the like is used, R or C chamfering grinding can also be performed.
【００１５】なお第３、第４の治具はスイベルボルト等
の締付けによって変形し、部分的にボルトがゆるむこと
があるので充分な剛性が得られる板厚が必要である。ま
た、ノズルの組立時に、セグメント同志の接触面に隙間
を設ける必要がある場合には、所定の厚さのステンレス
製等の金属製あるいはその他のシックネスプレートを挟
んで第３、４の治具に固定すればよい。また、上記の外
周、内周径の加工は順序を逆にすることも可能であり、
内周径加工を先に行う場合には、ノズルの翼の前縁を基
準として取り付けられるように凸部を第４の治具に設け
ればよい。Note that the third and fourth jigs are deformed by tightening swivel bolts, etc., and the bolts may become partially loosened, so they must have a plate thickness that provides sufficient rigidity. In addition, if it is necessary to provide a gap between the contact surfaces of the segments when assembling the nozzle, use the third and fourth jigs with a thickness plate made of metal such as stainless steel or other material of a predetermined thickness. Just fix it. It is also possible to reverse the order of machining the outer and inner diameters above.
If the inner circumferential diameter processing is performed first, a convex portion may be provided on the fourth jig so that it can be attached based on the leading edge of the blade of the nozzle.
【００１６】[0016]
【作用】翼の前縁又は後縁を基準として位置決めするこ
とにより、治具による正確な位置決めを短時間に行なわ
せている。[Operation] By positioning using the leading edge or trailing edge of the wing as a reference, accurate positioning can be performed using a jig in a short time.
【００１７】第１の治具においては、翼の前縁を位置決
めし、さらに翼の裏面を支持することによって翼の回動
を抑止してノズルセグメントを位置決めして研削面を水
平にしている。In the first jig, the leading edge of the blade is positioned, and the back surface of the blade is supported to suppress rotation of the blade, thereby positioning the nozzle segment and making the grinding surface horizontal.
【００１８】第２の治具においては、溝の底面を傾斜面
にして研削面を水平にし、その底面に突出部を設けてノ
ズルセグメントの滑降を抑止して位置決めしている。In the second jig, the bottom surface of the groove is an inclined surface to make the grinding surface horizontal, and a protrusion is provided on the bottom surface to prevent the nozzle segment from sliding down and to position it.
【００１９】第３の治具においては、ノズルセグメント
を収容する周溝の底面に位置決め突起を設けて翼の後縁
を位置決めし、これと研削の終了したノズルセグメント
同志の接触面を利用して全体を位置決めしている。In the third jig, a positioning protrusion is provided on the bottom surface of the circumferential groove that accommodates the nozzle segment to position the trailing edge of the blade, and the contact surface between this and the nozzle segments that have been ground is utilized. Positioning the whole thing.
【００２０】第４の治具においては、外周径の研削が終
了したノズルセグメントを収容する周溝の底面の径をノ
ズルの外周径と一致させることによって位置決めしてい
る。In the fourth jig, positioning is performed by matching the diameter of the bottom surface of the circumferential groove that accommodates the nozzle segment whose outer circumferential diameter has been ground to match the outer circumferential diameter of the nozzle.
【００２１】[0021]
【実施例】本実施例のＣＧＴノズルは、図８に治具に装
着された状態を示すように、渦巻状に切断された同一形
状の１９個のノズルセグメント１からなっている。各ノ
ズルセグメント１は、図１及び図２に第１の治具４に装
着された状態を示すように、翼２が両側板３を連結して
一体に形成されている。従って、このＣＧＴノズル全体
は、２枚の環状側板３の間に１９枚の翼２が両側板３間
を連結して渦巻状に等間隔で配列された形状をしている
。Embodiment The CGT nozzle of this embodiment is made up of 19 nozzle segments 1 of the same shape cut in a spiral shape, as shown in FIG. 8 when the nozzle is mounted on a jig. Each nozzle segment 1 is integrally formed with blades 2 connecting both side plates 3, as shown in FIGS. 1 and 2 when the nozzle segment 1 is shown attached to the first jig 4. Therefore, the entire CGT nozzle has a shape in which 19 blades 2 are arranged between two annular side plates 3 in a spiral shape with the two side plates 3 connected at equal intervals.
【００２２】このＣＧＴノズルを製造するにあたっては
、まず図１及び図２に示すようなノズルセグメント１９
個を成形し、焼成して焼結体を得る。In manufacturing this CGT nozzle, first the nozzle segment 19 as shown in FIGS.
A piece is molded and fired to obtain a sintered body.
【００２３】このノズルセグメント１の焼結体をまず図
１及び図２に示す第１の治具４に装着する。第１の治具
４は長方形のブロックの長手方向に２つの溝５が形成さ
れている。この溝５は、両側板３の下部を収容するもの
で各側板３の下端は溝５の底面と離れている。また、溝
５の一方はノズルセグメントの押え板６を収容するため
、巾広になっている。両溝５間の突部７は、中央部やや
前寄り（図１の左側）が削取されて溝５と直角方向に溝
状部８が形成されている。この溝状部８の前側（図１の
左側）のコーナー部（位置決め部）９で翼の前縁１０を
掛止してノズルセグメントの上下位置及び前後位置（図
１の左右位置）を位置決めしている。そして、溝状部８
の後側の上縁部が翼２の裏面を位置決めする支持部１１
となっている。ノズルセグメント１は翼２の前縁１０と
裏面が上記のように位置決めされることによって研削さ
れるノズルセグメント同志の接触面１２が水平になり、
この状態でボルト１３を締付けることによってノズルセ
グメント１は押え板６に狭圧されて固定される。尚、図
の斜線部分は研削によって削取される部分を示している
。この状態で第１の治具４をチャック等で研削盤（図示
されていない）に固定し、図面から求められる寸法Ａと
第１の治具寸法から寸法Ｂを求め、これをデプスゲージ
で測定しながら第１の治具４の上方に突出したノズルセ
グメント両側板３の上縁を平面研削して所定形状に仕上
げる。The sintered body of the nozzle segment 1 is first mounted on a first jig 4 shown in FIGS. 1 and 2. The first jig 4 has two grooves 5 formed in the longitudinal direction of a rectangular block. This groove 5 accommodates the lower portions of both side plates 3, and the lower ends of each side plate 3 are separated from the bottom surface of the groove 5. Further, one of the grooves 5 is wide in order to accommodate the presser plate 6 of the nozzle segment. The protrusion 7 between the two grooves 5 has a central portion slightly toward the front (left side in FIG. 1) cut away to form a groove-like portion 8 in a direction perpendicular to the groove 5. The front edge 10 of the blade is hooked on the corner part (positioning part) 9 on the front side (left side in FIG. 1) of this grooved part 8 to position the nozzle segment vertically and longitudinally (horizontally and horizontally in FIG. 1). ing. And the grooved part 8
Support part 11 whose upper edge on the rear side positions the back surface of the wing 2
It becomes. In the nozzle segment 1, the front edge 10 and the back surface of the blade 2 are positioned as described above, so that the contact surface 12 of the nozzle segments to be ground is horizontal,
In this state, by tightening the bolts 13, the nozzle segment 1 is compressed and fixed to the holding plate 6. Note that the shaded portion in the figure indicates the portion to be removed by grinding. In this state, the first jig 4 is fixed to a grinding machine (not shown) with a chuck or the like, and the dimension B is determined from the dimension A obtained from the drawing and the first jig dimension, and this is measured with a depth gauge. At the same time, the upper edges of the nozzle segment side plates 3 protruding above the first jig 4 are ground to a predetermined shape.
【００２４】次いで、ボルト１３を緩めて研削の終了し
たノズルセグメント１を第１の治具４から取り外し、図
３及び図４に示す第２の治具１４に上下を逆にして装着
する。この第２の治具１４は、長方形のブロックの長手
方向に底面１５が先下りの傾斜面になった巾広の溝１６
が設けられ、その中央前部には角柱状のピンが翼の前縁
の前進を抑止して、位置決めする突出部１７として治具
１４の上面の高さまで突出形成されている。底面１５の
勾配は、ノズルセグメントの研削の終了した面１２を底
面１５に接触させてノズルセグメント１を置いたときに
未研削のノズルセグメント同志の接触面が水平になる角
度にする。第１の治具４を用いた研削の終了したノズル
セグメント１を第２の治具１４の溝１６の底面１５上に
倒置すると、ノズルセグメント１は底面１５の勾配によ
って滑降して翼２の前縁１０が突出部１７に当接し、そ
こに停止する。すなわち、ノズルセグメント１は、突出
部１７と底面１５の勾配によって位置決めされて研削さ
れるノズルセグメント同志の接触面１８が水平になる。
この状態でボルト１９を締付けることによってノズルセ
グメント１は押え板２０に挟圧されて固定される。この
状態で第２の治具１４をチャック等で研削盤（図示され
ていない）に固定し、図面から求められる寸法Ｃ、Ｄと
第２の治具寸法から寸法Ｅを求め、第１の治具と同様に
研削して所定形状に仕上げる。Next, the bolt 13 is loosened, the nozzle segment 1 that has been ground is removed from the first jig 4, and is mounted upside down on the second jig 14 shown in FIGS. 3 and 4. This second jig 14 has a wide groove 16 whose bottom surface 15 is a downwardly sloped surface in the longitudinal direction of the rectangular block.
is provided, and a prismatic pin is formed at the front center thereof to protrude to the height of the upper surface of the jig 14 as a protrusion 17 for inhibiting the forward movement of the leading edge of the wing and positioning it. The slope of the bottom surface 15 is such that when the nozzle segment 1 is placed with the ground surface 12 of the nozzle segment in contact with the bottom surface 15, the contact surfaces of unground nozzle segments become horizontal. When the nozzle segment 1 that has been ground using the first jig 4 is placed upside down on the bottom surface 15 of the groove 16 of the second jig 14, the nozzle segment 1 slides down due to the slope of the bottom surface 15 in front of the blade 2. The edge 10 abuts the protrusion 17 and stops there. That is, the nozzle segment 1 is positioned by the slope of the protrusion 17 and the bottom surface 15 so that the contact surfaces 18 of the nozzle segments to be ground are horizontal. By tightening the bolts 19 in this state, the nozzle segment 1 is clamped and fixed by the holding plate 20. In this state, the second jig 14 is fixed to a grinding machine (not shown) with a chuck or the like, and the dimension E is determined from the dimensions C and D obtained from the drawing and the second jig dimension. Grind it into the desired shape in the same way as the tools.
【００２５】ボルト１９を緩めて研削の終了したノズル
セグメント１を第２の治具１４から取り外す。こうして
、１９個のノズルセグメント１の互いに接触する側板３
の両面１２、１８を研削し、図５及び図６に示す第３の
治具２４に円周方向に装着して環を形成させる。この第
３の治具２４の治具本体であるディスク２５の周縁には
、ノズルセグメント１を収容する周溝２６が設けられて
いる。周溝２６の底部には、ノズルセグメント１の翼２
の後縁２７を支持して位置決めする周突条が位置決め突
起２８として設けられ、ディスク２４の周縁近傍の側面
には各ノズルセグメント１を固定するスイベルボルト２
９が等間隔に配置されている。
各ノズルセグメント１は、位置決め突起２８で翼２の後
縁を支持され、周溝２６の側壁面で側板が支持され、こ
の２個所によって位置決めされる。そして、全体として
環状に配置された各ノズルセグメント１の側板部を円形
のプラスチックパッド３０を介して先端の平面部の角度
が球面座によって自由に変えられるようになっている市
販のスイベルボルト２９で１個づつ締付けることによっ
て全ノズルセグメント１を固定する。次いで、このディ
スク２５を円筒研削盤の三爪スクロールチャック３１の
回転軸３２にボルト止し、これを回転させながらダイヤ
モンド砥石３３で外周径の研削を行なう。The bolt 19 is loosened and the nozzle segment 1 that has been ground is removed from the second jig 14. In this way, the mutually contacting side plates 3 of the 19 nozzle segments 1
Both surfaces 12 and 18 of the ring are ground and mounted in the third jig 24 shown in FIGS. 5 and 6 in the circumferential direction to form a ring. A circumferential groove 26 for accommodating the nozzle segment 1 is provided on the periphery of a disk 25 that is the jig main body of the third jig 24 . At the bottom of the circumferential groove 26 are the blades 2 of the nozzle segment 1.
A circumferential protrusion for supporting and positioning the rear edge 27 is provided as a positioning protrusion 28, and a swivel bolt 2 for fixing each nozzle segment 1 is provided on the side surface near the circumferential edge of the disk 24.
9 are arranged at equal intervals. Each nozzle segment 1 is positioned by the positioning protrusion 28 supporting the trailing edge of the blade 2, by supporting the side plate by the side wall surface of the circumferential groove 26, and by these two locations. Then, the side plate portion of each nozzle segment 1, which is arranged in an annular shape as a whole, is attached to a commercially available swivel bolt 29, which has a circular plastic pad 30 and whose flat end angle can be freely changed by a spherical seat. All nozzle segments 1 are fixed by tightening one by one. Next, this disk 25 is bolted to a rotating shaft 32 of a three-jaw scroll chuck 31 of a cylindrical grinding machine, and the outer diameter is ground with a diamond grindstone 33 while rotating the disk.
【００２６】外周径の研削を終了した各ノズルセグメン
ト１をスイベルボルト２９を緩めて第３の治具２４から
取り外し、図７と図８に示す第４の治具３４に装着する
。この第４の治具本体である皿状ディスク３５は、円盤
状底部の周縁に周壁３６が形成されて全体が皿状をして
おり、周壁３６の内側にはノズルセグメント１を収容す
る周溝３７が設けられている。また、皿状ディスク３５
の周縁近傍の側面には、各ノズルセグメント１を固定す
るスイベルボルト３８が等間隔に配置されている。各ノ
ズルセグメント１は周溝３７の底面と側壁面で位置決め
され、全体として環状に配置された各ノズルセグメント
１の側板部を円形のプラスチックパッド３０を介してス
イベルボルト３８で１個づつ締付けることによって全ノ
ズルセグメント１を固定する。次いで、この皿状ディス
ク３５を内面研削盤の三爪スクロールチャック３９の回
転軸４０に取り付け、これを回転させながらダイヤモン
ド砥石４１で内周径の研削を行なう。Each nozzle segment 1 whose outer diameter has been ground is removed from the third jig 24 by loosening the swivel bolt 29, and then mounted on the fourth jig 34 shown in FIGS. 7 and 8. The dish-shaped disc 35, which is the fourth jig main body, has a peripheral wall 36 formed on the periphery of the disc-shaped bottom, and has a disc-like shape as a whole. 37 are provided. In addition, the dish-shaped disk 35
Swivel bolts 38 for fixing each nozzle segment 1 are arranged at equal intervals on the side surface near the periphery of the nozzle segment 1 . Each nozzle segment 1 is positioned by the bottom surface and side wall surface of the circumferential groove 37, and by tightening the side plate portion of each nozzle segment 1, which is arranged in an annular shape as a whole, one by one with a swivel bolt 38 via a circular plastic pad 30. Fix all nozzle segments 1. Next, this dish-shaped disk 35 is attached to the rotating shaft 40 of a three-jaw scroll chuck 39 of an internal grinding machine, and the inner diameter is ground with a diamond grindstone 41 while rotating the disk.
【００２７】上記の治具と加工方法によってサイアロン
セラミックス製のＣＧＴノズル一組を加工したところ、
外周径、内周径とも基準寸法からの偏差が０．２ｍｍ以
内、またノズルセグメントどうしの隙間が０．１〜０．
２ｍｍとなり、設計仕様を充分満足する加工精度であっ
た。When a set of CGT nozzles made of Sialon ceramics was processed using the jig and processing method described above,
The deviation from the standard dimensions for both the outer and inner diameters is within 0.2 mm, and the gap between nozzle segments is 0.1 to 0.
The machining accuracy was 2 mm, which fully satisfied the design specifications.
【００２８】[0028]
【発明の効果】ノズルの翼部分は燃焼ガスの流路となる
が、寸法や幾何精度が許容範囲内にあれば焼成面の状態
で仕様されることが多い。この場合には、機械加工を行
って製作した翼よりも形状精度が劣ることが普通であり
、１／１０ｍｍ以上の精度を得ることは困難である。し
かし、前記のような治具と加工方法によれば、１／１０
ｍｍオーダーの翼形状のばらつきが存在することを前提
としているので、各ノズルセグメントの翼と側板との位
置精度を均一とすることが可能であり、しかも組立時に
重要となる外周径、内周径およびノズルセグメント同志
の接触面は高精度に加工することができる。また、接着
を使わないので取扱いが簡単であり、作業時間が短く、
熟練を要しない等の効果がある。[Effects of the Invention] The blade portion of the nozzle serves as a flow path for combustion gas, and is often specified as a firing surface if its dimensions and geometrical accuracy are within acceptable ranges. In this case, the shape accuracy is usually inferior to that of blades manufactured by machining, and it is difficult to obtain an accuracy of 1/10 mm or more. However, according to the jig and processing method as described above, 1/10
Since it is assumed that there are variations in the shape of the blades on the order of mm, it is possible to make the positional accuracy of the blades and side plates of each nozzle segment uniform, and the outer and inner diameters, which are important during assembly, can be made uniform. And the contact surfaces between the nozzle segments can be machined with high precision. In addition, since no adhesive is used, handling is easy and the work time is short.
It has the advantage of not requiring any skill.
【図１】本発明の実施例である第１の治具にノズルセグ
メントを装着した状態を示す右側面図である。FIG. 1 is a right side view showing a state in which a nozzle segment is attached to a first jig according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記の第１の治具の背面図である。FIG. 2 is a rear view of the first jig.
【図３】本発明の実施例である第２の治具にノズルセグ
メントを装着した状態を示す右側面図である。FIG. 3 is a right side view showing a state in which a nozzle segment is attached to a second jig according to an embodiment of the present invention.
【図４】上記の第２の治具の背面図である。FIG. 4 is a rear view of the second jig.
【図５】本発明の実施例である第３の治具の使用状態を
示す中央断面図である。FIG. 5 is a central cross-sectional view showing how the third jig is used as an embodiment of the present invention.
【図６】上記の第３の治具の正面図である。FIG. 6 is a front view of the third jig.
【図７】本発明の実施例である第４の治具の使用状態を
示す中央断面図である。FIG. 7 is a central cross-sectional view showing how the fourth jig is used as an embodiment of the present invention.
【図８】上記の第４の治具の正面図である。FIG. 8 is a front view of the fourth jig.
【符号の説明】
１ ノズルセグメント
２ 翼
３ 側板
４ 第１の治具
５、１６ 溝
６、２０ 押え板
７ 突部
８ 溝状部
９ 位置決め部
１０ 前縁
１１ 支持部
１２、１８ 研削されるノズルセグメント同志の接触
面１３、１９ ボルト
１４ 第２の治具
１５ 溝の底面
１７ 突出部
２４ 第３の治具
２５ ディスク
２６、３７ 周溝
２７ 後縁
２８ 位置決め突起
２９、３８ スイベルボルト
３０ プラスチックパッド
３１、３９ 三爪スクロールチャック３２、４０
回転軸
３３、４１ 砥石
３４ 第４の治具
３５ 皿状ディスク
３６ 周壁[Explanation of symbols] 1 Nozzle segment 2 Wing 3 Side plate 4 First jig 5, 16 Groove 6, 20 Holding plate 7 Projection 8 Groove 9 Positioning portion 10 Front edge 11 Support portion 12, 18 Nozzle to be ground Segment contact surfaces 13, 19 Bolt 14 Second jig 15 Groove bottom 17 Protrusion 24 Third jig 25 Discs 26, 37 Circumferential groove 27 Trailing edge 28 Positioning projections 29, 38 Swivel bolt 30 Plastic pad 31 , 39 Three-jaw scroll chuck 32, 40
Rotating shafts 33, 41 Grindstone 34 Fourth jig 35 Dish-shaped disc 36 Peripheral wall
Claims (5)
いるノズルセグメントを円周方向に並べて形成されるセ
ラミックガスタービンノズルを研削加工する際に、各ノ
ズルセグメントを翼の前縁を基準として位置決めして固
定されたノズルセグメント同志の接触面を研削し、該ノ
ズルセグメントを翼の後縁又は前縁を基準として位置決
めして、円周方向に並べて固定されたノズルセグメント
の外周径部分又は内周径部分を研削し、その後残りの内
周径部分又は外周径部分を研削することを特徴とするセ
ラミックタービンノズルの研削加工方法[Claim 1] When grinding a ceramic gas turbine nozzle formed by arranging nozzle segments in the circumferential direction in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated, each nozzle segment is referenced to the leading edge of the blade. The contact surfaces of nozzle segments that are positioned and fixed as A method for grinding a ceramic turbine nozzle, which comprises grinding an inner diameter portion and then grinding the remaining inner diameter portion or outer diameter portion.
いるノズルセグメントを円周方向に並べて形成されるセ
ラミックガスタービンノズルを研削加工する際に使用さ
れる治具であって、ノズルセグメントの両側板部を収容
する２つの溝が形成され、両溝間の突部には翼の前縁を
位置決めする位置決め部と、翼の表面を位置決めする支
持部とが形成され、前記コーナー部と支持部により位置
決めされたノズルセグメントの側板部を固定する手段を
有する研削加工用治具2. A jig used when grinding a ceramic gas turbine nozzle formed by arranging nozzle segments in the circumferential direction in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated, the nozzle segment Two grooves for accommodating the side plate parts of the blade are formed, and a positioning part for positioning the leading edge of the wing and a support part for positioning the surface of the wing are formed in the protrusion between the two grooves, and the corner part and the supporting part for positioning the surface of the wing are formed. A grinding jig having means for fixing a side plate portion of a nozzle segment positioned by a support portion
いるノズルセグメントを円周方向に並べて形成されるセ
ラミックガスタービンノズルを研削加工する際に使用さ
れる治具であって、倒置されたノズルセグメントの両側
板部を収容する溝が形成され、溝の底面には既に研削さ
れたノズルセグメント同志の接触面を支持する勾配が設
けられ、溝の中央部には翼の前縁の前進を抑止して位置
決めする突出部が形成され、勾配と突出部によって位置
決めされたノズルセグメントの側板部を固定する手段を
有する研削加工用治具3. A jig used when grinding a ceramic gas turbine nozzle, which is formed by arranging nozzle segments in the circumferential direction in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated, and which is inverted. A groove is formed to accommodate the side plates of the nozzle segment, the bottom of the groove is provided with a slope to support the contact surfaces of the nozzle segments that have already been ground, and the center of the groove is provided with a slope to support the contact surfaces of the nozzle segments that have already been ground together. A grinding jig in which a protrusion for restraining and positioning is formed, and a means for fixing a side plate of a nozzle segment positioned by the slope and the protrusion.
いるノズルセグメントを円周方向に並べて形成されるセ
ラミックガスタービンノズルを研削加工する際に使用さ
れる治具であって、回動自在に支持されたディスクの周
縁にはノズルセグメントを収容する周溝が設けられ、該
周溝の底部には翼の後縁を位置決めする位置決め突起が
設けられ、かつ各ノズルセグメントの側板部を固定する
手段を有する研削加工用治具4. A jig used when grinding a ceramic gas turbine nozzle formed by arranging nozzle segments in the circumferential direction in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated, A circumferential groove for accommodating the nozzle segments is provided on the circumferential edge of the freely supported disk, and a positioning protrusion for positioning the trailing edge of the blade is provided at the bottom of the circumferential groove, and a side plate portion of each nozzle segment is fixed. Grinding jig with means for
いるノズルセグメントを円周方向に並べて形成されるセ
ラミックガスタービンノズルを研削加工する際に使用さ
れる治具であって、回動自在に支持された皿状ディスク
の周壁内側にノズルセグメントを収容する周溝が設けら
れ、かつ各ノズルセグメントの側板部を固定する手段を
有する研削加工用治具5. A jig used when grinding a ceramic gas turbine nozzle formed by arranging nozzle segments in the circumferential direction in which a blade and both side plates sandwiching the blade are integrated, A grinding jig having a circumferential groove for accommodating nozzle segments on the inner side of a circumferential wall of a freely supported dish-shaped disk, and having means for fixing a side plate portion of each nozzle segment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9390191A JPH04322960A (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Grinding method and jig for ceramic turbine nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9390191A JPH04322960A (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Grinding method and jig for ceramic turbine nozzle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322960A true JPH04322960A (en) | 1992-11-12 |
Family
ID=14095388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9390191A Pending JPH04322960A (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Grinding method and jig for ceramic turbine nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04322960A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103128660A (en) * | 2013-03-04 | 2013-06-05 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | Fixture for grinding gas-turbine wheel and grinding method |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP9390191A patent/JPH04322960A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103128660A (en) * | 2013-03-04 | 2013-06-05 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | Fixture for grinding gas-turbine wheel and grinding method |
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