WO2006095767A1 - 治具 - Google Patents

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support block
thin film
jig
protective thin
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Hiroyuki Ochiai
Mitsutoshi Watanabe
Takashi Furukawa
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Ihi Corporation
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    • Y10T29/53961—Means to assemble or disassemble with work-holder for assembly

Definitions

  • the present invention relates to a jig for fixing the mechanical component when processing such as processing or inspection is performed on the mechanical component.
  • the fixing jig has a plurality of support blocks.
  • a support portion made of so-called cemented carbide is brazed to the support block. Yes.
  • the support portion is usually formed with a plurality of grooves for suppressing rattling.
  • a first support roller 25 that supports the suction surface 5fb of the blade 5 is provided on the left side of the pedestal 17 via a bracket 27, and the rear edge of the shroud 7 is provided on the left side of the vertical plate 19.
  • a second support roller 29 is provided via a bracket 31 for supporting the.
  • a support bolt 33 that supports the front edge of the shroud 7 is provided on the left side of the base 17 via a bracket 35.
  • an arm 37 is provided on the upper portion of the vertical plate 19 with a mounting bolt 39.
  • the base of the wing 5 is located near the base end of the wing 5 via a rubber pad 41 at the tip of the arm 37.
  • a pressing bolt 43 for pressing in the direction (downward in the figure) is provided.
  • a pair of clamp bars 45 and 47 for clamping the blade root 11 from the front and the rear are provided on the right part of the base 17.
  • a first protective thin film 49 made of TiC (titanium carbide) is formed on the support surface of the first support block 21 by discharge deposition so as to cover the support surface.
  • TiC titanium carbide
  • the electrode 51 is constituted by a molded body formed by compressing a powder force consisting essentially of TiC by pressing, or the molded body heat-treated so as to be at least partially sintered. Is.
  • the electrode 51 may be formed by mud, MIM (Metal Injection Molding), thermal spraying or the like instead of being formed by compression.
  • an electrically insulating gas may be applied! / ⁇
  • the first protective thin film 53 made essentially of SiC (silicon carbide) is deposited on the support surface of the first support block 21 by discharge deposition. It may be formed more. Specifically, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), in the electric discharge machine, the support surface of the first support block 21 is made to face an electrode 55 consisting essentially of Si (silicon), so that the alkane. In the oil S containing hydrocarbons, the first protective thin film 53 is formed so as to cover the support surface by generating a pulsed discharge between the support surface of the first support block 21 and the electrode 55. Is done.
  • the electrode 55 is a solid made essentially of Si (silicon), a molded body formed by compression from a powder consisting essentially of SU, or at least partially sintered. It is comprised by the said molded object heat-processed.
  • the electrode 55 is not formed by compression, but by mud, MIM (Metal Injection Molding), thermal spraying, etc. It can be molded.
  • a first protective coating consisting essentially of WC tungsten carbide
  • an electrode containing WC is used instead of TiC.
  • the electrode may be, for example, a powder-powered molded body consisting essentially of 90% WC and 10% Co (cobalt) by weight, or at least partially heat-treated to be sintered. It is a molded body.
  • the boundary between the first protective thin film 49 (or 53) and the base material of the first support block 21 and the boundary between the second protective thin film 57 (or 59) and the base material of the second support block 23 The fused portions (fused layers) Bl and B2 whose composition ratio changes in the thickness direction are generated. These are generated by appropriately selecting discharge conditions when performing discharge deposition, and the thicknesses of the fusion parts Bl and B2 are preferably 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. is there.
  • the appropriate discharge conditions are a peak current of 30 A or less and a pulse width of 200 s or less, preferably a peak current of 20 A or less and a pulse width of 20 s or less.
  • the thickness of the fusion part Bl, B2 is 3 m or more and 20 m or less because the adhesion strength between the thin film and the support block is increased, and the support block is deformed. This is for the purpose of suppression, and is based on the test results shown in FIGS.
  • Figure 5 shows the relationship.
  • the first finding is that when the thickness of the fusion part is 3 m or more, the adhesion strength of the thin film increases.
  • the thickness of the fusion part and the change of the base material The shape has the relationship shown in FIG. When the thickness of the fusion part is 20 m or less, a second finding is obtained that deformation of the base material can be suppressed.
  • the thickness of the fusion part Bl, B2 is preferably 3 m or more and 20 m or less.
  • the horizontal axis in FIGS. 4 and 5 represents the thickness of the fusion part in a logarithm
  • the vertical axis in FIG. 4 represents the non-dimensional representation of the adhesion strength of the thin film.
  • the vertical axis in FIG. 5 represents the deformation of the base material in a non-dimensional manner.

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Abstract

　対象物を固定するための治具は、対象物を支持するべく構成された支持面を含む支持ブロックと、前記支持面を被覆するべく放電堆積された、セラミックを含む皮膜と、前記支持ブロックと協働して前記対象物を固定するべく構成された固定具と、を備える。

Description

明 細 書
治具
技術分野
[0001] 本発明は、機械部品に加工や検査などの処理を行う際に前記機械部品を固定す るための治具に関する。
背景技術
[0002] ガスタービンエンジンの部品などの機械部品には、加工や検査を行うために、頻繁 に固定される機会がある。固定のための治具は複数の支持ブロックを備えており、前 記機械部品との圧着による摩耗や変形を避けるために、いわゆる超硬合金力 なる 支持部が、前記支持ブロックにロウ付けされている。前記支持部は通常、がたつきを 抑えるための複数の溝が形成されている。
[0003] 前記支持部は、超硬合金よりなるがゆえに、それ自身の摩耗や変形を効果的に抑 止するものの、機械部品に対しては力き傷や変形などの損傷を与えやすい。また超 硬合金は鋼材等に比べて著しく高価であり、かつ鋼材等とのロウ付けには技術的な 困難があるので、コストと技術的困難さの点からは使用が望ましからざるところである 発明の開示
[0004] 本発明は、超硬合金によらずに効果的に対象物のがたつきを抑え、かつ少ない摩 耗ゃ変形で対象物を固定するための治具を提供することを目的とする。
[0005] 本発明の第一の局面によれば、対象物を固定するための治具は、対象物を支持す るべく構成された支持面を含む支持ブロックと、前記支持面を被覆するべく放電堆積 された、セラミックを含む皮膜と、前記支持ブロックと協働して前記対象物を固定する ベく構成された固定具と、を備える。
[0006] 望ましくは、前記皮膜は、 Raで 0. 4 μ m以上であって 3. 2 μ m以下の表面粗さを 有する。また望ましくは、前記皮膜は、チタンカーバイド、シリコンカーノイドおよびタ ングステンカーバイドよりなる群より選択した一より本質的になる。さらに望ましくは、 前記皮膜は、前記支持ブロックをワークピースとして、チタンカーバイドより本質的に なる電極力も前記支持面に放電堆積することにより形成されたものである。あるいは 望ましくは、前記皮膜は、前記支持ブロックをワークピースとして、シリコンより本質的 になる電極カゝら前記支持面にオイル中で放電堆積することにより形成されたものであ る。より望ましくは、前記皮膜は、前記支持面にのみ形成されている。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態による治具の斜視図である。
[図 2]図 2は、図 1における矢印 Iによる矢視図である。
[図 3]図 3は、第 1の保護薄膜を形成する工程を説明する図である。
[図 4]図 4は、融合部の厚さと薄膜の密着強度との関係を示す図である。
[図 5]図 5は、融合部の厚さと対象物の変形との関係を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 本明細書と添付の請求の範囲を通して、いくつかの用語を次のように定義して使用 する。「放電堆積」なる語は、放電加工機において放電をワークピースの加工の代わ りに電極の損耗に利用し、前記電極の素材を、ないし前記電極の素材と加工液ない し加工気体との反応生成物を、ワークピース上に堆積せしめること、と定義して使用 する。また「放電堆積する」なる語は「放電堆積」の他動詞として定義して使用する。さ らに「〜より本質的になる」なる句は、半閉鎖的に成分を規定することを意味し、すな わち、発明の基礎的および新規な性質に実質的に影響する規定されていない成分 を排除するが、実質的に影響しない不純物等の成分を含むことを許容すること、とし て定義して使用する。
[0009] 本発明の各実施形態において、放電加工機 (その大部分は図示省略する）による 放電堆積を利用する。放電堆積においては、対象物を放電加工機のワークピースと して放電加工機にセットし、前記対象物を加工槽内において、電極に近接して対向 せしめる。ここで通常の放電加工であれば、外部電源からパルス状の電流を供給す ることにより、ワークピースと電極との間にパルス状の放電を発生させてワークピース を損耗させ、このことによりワークピースは電極の先端と相補的な形状にカ卩ェされる。 本発明による放電堆積においては、ワークピースを損耗させる代わりに、電極を損耗 せしめ、電極の素材、ないし電極の素材とカ卩工液ないしカ卩工気体との反応生成物を 、ワークピース上に堆積させる。堆積物は、ワークピース上に付着するだけでなぐ放 電のエネルギーを一部利用して、ワークピースとの間、及び堆積物の粒子相互に、 拡散や溶着などの現象を同時に起こしうる。
[0010] 本発明の一実施形態を、図 1から図 5を参照して以下に説明する。図面中において 、「FF」と参照される矢印は前方を、「FR」は後方を、「L」は左方を、「R」は右方を示 している。また図 2において丸で囲われたバッ印は紙面に向かう矢印を、丸で囲われ た黒丸は紙面に反する矢印を意味する。
[0011] 以下の説明は、ガスタービンエンジンのエンジン部品の一つである翼部品を治具に 固定する対象物とする場合を例示する。
[0012] 図 1及び図 2に示すように、本発明の一実施形態に係わる治具 1は、翼部品 3を所 定位置に固定する。ここで、翼部品 3は、翼 5と、この翼 5の先端に一体に形成された シュラウド 7と、翼 5の基端に一体に形成されたプラットホーム 9と、このプラットホーム 9 に一体に形成された翼根 11とを備えている。また、翼 5は、正圧面 5faと負圧面 5fbを 有し、翼根 11には、研削加工によって嵌合溝 13が形成される（図 3は研削加工済み の翼部品 3が示してある)。
[0013] 治具 1は、治具本体 15を備え、この治具本体 15は、鋼材力もなる台座 17と、台座 1 7の後部に立設されかつ鋼材力もなる縦プレート 19とを備えている。
[0014] 台座 17の右部には、プラットホーム 9の前部を支持する第 1支持ブロック 21が設け られており、この第 1支持ブロック 21は、大略、鋼材より本質的になる。同様に、台座 17の右部には、プラットホーム 9の後部を支持する第 2支持ブロック 23が設けられて おり、この第 2支持ブロック 23は、大略、鋼材より本質的になる。なお、第 1支持ブロッ ク 21及び第 2支持ブロック 23の構成は、後により詳細に説明する。
[0015] 台座 17の左部には、翼 5の負圧面 5fbを支持する第 1支持ローラ 25がブラケット 27 を介して設けられており、縦プレート 19の左部には、シュラウド 7の後縁を支持する第 2支持ローラ 29がブラケット 31を介して設けられている。また、台座 17の左部には、 シュラウド 7の前縁を支持する支持ボルト 33がブラケット 35を介して設けられている。
[0016] 更に、縦プレート 19の上部には、アーム 37が取付ボルト 39によって設けられており 、このアーム 37の先端部には、翼 5の基端付近をゴムパッド 41を介して台座 17の方 向（図中の下方向）へ押圧する押圧ボルト 43が設けられている。また、台座 17の右 部には、翼根 11を前後からクランプする一対のクランプバー 45, 47が設けられてい る。
[0017] 次に、第 1支持ブロック 21及び第 2支持ブロック 23の構成について、詳細に説明す る。
[0018] 図 2に示すように、第 1支持ブロック 21の支持面には、 TiC (チタンカーバイド）から なる第 1保護薄膜 49が、前記支持面を被覆するように、放電堆積により形成されてい る。具体的には、図 3 (a) (b)に示すように、放電加工機内において第 1支持ブロック 21の支持面を電極 51に対向せしめ、電気絶縁性のある液 S中において、第 1支持 ブロック 21の支持面と電極 51との間にパルス状の放電を発生させることにより、前記 第 1保護薄膜 49は前記支持面を被覆するように形成される。
[0019] ここで、電極 51は、 TiCより本質的になる粉末力もプレスによる圧縮によって成形し た成形体、若しくは少なくとも部分的に焼結されるべく加熱処理した前記成形体によ り構成されるものである。なお、電極 51は、圧縮によって成形する代わりに、泥漿、 M IM (Metal Injection Molding)、溶射等によって成形しても差し支えない。
[0020] なお、電気絶縁性のある液 Sの代わりに、電気絶縁性のある気体を適用してもよ!/ヽ
[0021] また、第 1支持ブロック 21の支持面には、 TiCより本質的になる第 1保護薄膜 49の 代わりに、 SiC (シリコンカーバイド)より本質的になる第 1保護薄膜 53が放電堆積に より形成されていてもよい。具体的には、図 3 (a) (b)に示すように、放電加工機内に おいて第 1支持ブロック 21の支持面を、 Si (シリコン)より本質的になる電極 55に対向 せしめ、アルカン炭化水素を含むオイル S中において、第 1支持ブロック 21の支持面 と電極 55との間にパルス状の放電を発生させることにより、前記第 1保護薄膜 53は 前記支持面を被覆するように形成される。
[0022] ここで、電極 55は、 Si (シリコン)より本質的になる固体、 SUり本質的になる粉末か らプレスによる圧縮によって成形した成形体、若しくは少なくとも部分的に焼結される ベく加熱処理した前記成形体により構成されるものである。なお、電極 55は、圧縮に よって成形する代わりに、泥漿、 MIM (Metal Injection Molding)、溶射等によって 成形しても差し支えない。
[0023] さらにまた、前記第 1保護皮膜 49ないし 53の代わりに、 WC (タングステンカーバイ ド)より本質的になる第 1保護皮膜であってもよい。この場合には、 TiCの代わりに WC を含む電極を利用する。前記電極は、一例としては、重量比で 90%の WCと 10%の Co (コバルト)とより本質的になる粉末力 成形した成形体、若しくは少なくとも部分的 に焼結されるべく加熱処理した前記成形体である。
[0024] 同様に、第 2支持ブロック 23の支持面には、 TiCより本質的になる第 2保護薄膜 57 又は SUり本質的になる第 2保護薄膜 59が、前記支持面を被覆するように、放電堆 積により形成されている。第 2保護薄膜は、 WCより本質的になるものであってもよい。
[0025] 更に、第 1保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)は、対象物の滑り を防止し、対象物へ傷をつけることを抑制するべぐ適宜の表面粗さを有する。前記 表面粗さは、好ましくは Raで 0. 4 μ m以上であって 3. 2 μ m以下である。これは、表 面粗さ Raが 0. より小さいと、翼部品 3の滑りを十分に抑制することが困難であり 、表面粗さ Raが 3. 2 /z mより大きいと、対象物への傷が顕著となるからである。
[0026] また、第 1保護薄膜 49 (又は 53)と第 1支持ブロック 21の母材の境界、及び第 2保 護薄膜 57 (又は 59)と第 2支持ブロック 23の母材の境界には、組成比が厚さ方向へ 傾斜的に変化する融合部（融合層） Bl、 B2がそれぞれ生成されている。これらは、 放電堆積を実施する際に、放電条件を適切に選択することによって生成されたもの であって、融合部 Bl、 B2の厚さは、好ましくは 3 μ m以上かつ 20 μ m以下である。 前記適切な放電条件は、ピーク電流が 30A以下で、パルス幅が 200 s以下であつ て、好ましくは、ピーク電流が 20A以下で、パルス幅が 20 s以下である。
[0027] ここで、融合部 Bl、 B2の厚さが 3 m以上かつ 20 m以下になるようにしたのは、 前記薄膜と前記支持ブロックとの密着強度を高め、かつ前記支持ブロックの変形を 抑制するためであって、図 4及び図 5に示す試験結果に基づくものである。
[0028] 即ち、放電条件を変えて種々の厚さの融合部となるべく薄膜を形成すると、前記母 材と前記薄膜の境界に生成された融合部の厚さと、前記薄膜の密着強度とは、図 5 のような関係を有する。前記融合部の厚さが 3 m以上になると、前記薄膜の密着強 度が高くなるという第 1の知見が得られる。また、前記融合部の厚さと前記母材の変 形とは、図 6に示す関係を有する。前記融合部の厚さが 20 m以下であると、前記 母材の変形を抑えることできるという第 2の知見が得られる。よって、第 1及び第 2の知 見から、第 1支持ブロック 21及び第 2支持ブロック 23の母材の変形を抑えつつ、第 1 保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)の密着強度を高めることがで きるように、融合部 Bl、 B2の厚さは 3 m以上かつ 20 m以下であることが好ましい
[0029] なお、図 4及び図 5における横軸は、前記融合部の厚さを対数表示してあって、図 4 における縦軸は、前記薄膜の密着強度を無次元化して表示してあって、図 5におけ る縦軸は、前記母材の変形を無次元化して表示してある。
[0030] 次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
[0031] プラットホーム 9の前部を第 1支持ブロック 21における第 1保護薄膜 49 (又は 53)に 、プラットホーム 9の後部を第 2支持ブロック 23における第 2保護薄膜 57 (又は 59)に 、翼 5の負圧面 5fbを第 1支持ローラ 25に、シュラウド 7の後縁を第 2支持ローラ 29に 、及びシュラウド 7の前縁を支持ボルト 33にそれぞれ支持せしめる。そして、アーム 3 7の押圧ボルト 43によって翼 5の基端付近をゴムパッド 41を介して台座 17方向へ押 圧し、一対のクランプバー 45, 47によって翼根 11を前後から拘束する。これにより、 翼部品 3が治具本体 15に対して固定される。すなわち、アーム 37、押圧ボルト 43、 支持ローラ 25、 29、及び一対のクランプバー 45, 47は、前記支持ブロック 21, 23と 協働して翼部品 3を固定する。これによつて、翼部品 3を研削加工等の処理に供する ことができる (治具 1の一般的な作用)。
[0032] 治具 1の一般的な作用の他に、第 1支持ブロック 21における支持面に TiC力もなる 第 1保護薄膜 49又は SiCからなる第 1保護薄膜 53が形成されると共に、第 2支持ブ ロック 23における支持面に TiC力もなる第 2保護薄膜 57又は SiC力もなる第 2保護薄 膜 59が形成されため、第 1保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)は 高い硬度を有し、第 1支持ブロック 21及び第 2支持ブロック 23の構成材料の一つに 超硬合金のような高価な材料を用いることなぐ第 1支持ブロック 21及び第 2支持プロ ック 23の摩耗を十分に抑えることができる。
[0033] また、第 1支持ブロック 21における第 1保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2支持ブロック 23における第 2保護薄膜 57 (又は 59)が放電堆積によって形成されているため、第 1 保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)の表面全体に亘つて丸みを 帯びた微細な凹凸を残すことができる。これによつて、翼部品 3の滑りを抑えて、翼部 品 3のセット状態を安定させつつ、第 1保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 ( 又は 59)の表面全体をプラットホーム 9に略均等に接触させることができる。
[0034] 更に、融合部 Bl、 B2の厚さが 3 m以上かつ 20 m以下になるようにしたため、 第 1支持ブロック 21及び第 2支持ブロック 23の母材の変形を抑えつつ、第 1保護薄 膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)の密着強度を高めることができる。
[0035] 以上の如き、本発明の実施形態によれば、第 1支持ブロック 21及び第 2支持ブロッ ク 23の構成材料の一つに超硬合金のような高価な材料を用いることなぐ第 1支持ブ ロック 21及び第 2支持ブロック 23の摩耗を十分に抑えることができるため、治具 1の 全体としての製造コストの低減を図ることができる。
[0036] また、翼部品 3の滑りを抑えて、翼部品 3の固定状態を安定させつつ、第 1保護薄 膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)の表面全体を翼部品 3に略均等に接 触させることができるため、第 1支持ブロック 21又は第 2支持ブロック 23に接触しても 、翼部品 3に傷が付くことがほとんどなくなり、翼部品 3の品質を向上させることができ る。
[0037] 更に、第 1支持ブロック 21及び第 2支持ブロック 23の母材の変形を抑えつつ、第 1 保護薄膜 49 (又は 53)及び第 2保護薄膜 57 (又は 59)の密着強度を高めることがで きるため、治具 1の品質を安定させることができる。
[0038] 上記の説明において、第 1支持ローラ 25、第 2支持ローラ 29、及び支持ボルト 33を 第 1支持ブロック 21又は第 2支持ブロック 23と同様の構成にしても差し支えない。
[0039] また、加工処理を行う際に用いられる治具 1の他に、検査処理等の別の処理を行う 際に用いられる治具に第 1支持ブロック 21又は第 2支持ブロック 23と同様の構成を 適用してちょい。
[0040] 本発明を幾つかの好適な実施形態を参照して説明したが、本発明は上記実施形 態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、本技術分野の通常の技術を 有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。 産業上の利用の可能性
本発明は、超硬合金によらずに効果的に対象物のがたつきを抑え、かつ少ない摩 耗ゃ変形で対象物を固定するための治具を提供する。

Claims

請求の範囲
[1] 対象物を支持するべく構成された支持面を含む支持ブロックと、
前記支持面を被覆するべく放電堆積された、セラミックを含む皮膜と、
前記支持ブロックと協働して前記対象物を固定するべく構成された固定具と、 を備えた、対象物を固定するための治具。
[2] 前記皮膜は、 Raで 0. 4 μ m以上であって 3. 2 μ m以下の表面粗さを有する、請求 項 1の治具。
[3] 前記皮膜は、チタンカーバイド、シリコンカーバイドおよびタングステンカーバイドよ りなる群より選択した一より本質的になる、請求項 1の治具。
[4] 前記皮膜は、前記支持ブロックをワークピースとして、チタンカーバイドより本質的に なる電極から前記支持面に放電堆積することにより形成されたものである、請求項 1 の治具。
[5] 前記皮膜は、前記支持ブロックをワークピースとして、シリコンより本質的になる電極 カゝら前記支持面にオイル中で放電堆積することにより形成されたものである、請求項 1の治具。
[6] 前記皮膜は、前記支持面にのみ形成されている、請求項 1の治具。
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