オフセット工具によるワークの加工方法
【課題】 工具に加わる切削負荷を最小限に抑えながら、波型形状の輪郭を含む溝を精度良く加工できるようにする。
【解決手段】 ワークＤのＹ軸方向に延びる溝Ｄａを、その仕上げ形状Ｌ１に対して所定のオフセット量だけ縮小方向にオフセットした形状Ｌ３の断面を有してＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具Ｔを用いて仕上げ加工する。オフセット工具ＴをＸ−Ｚ平面内で初期位置を中心として前記オフセット量を半径とする仮想円Ｃの円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程を行う度に、オフセット工具ＴをＹ軸方向に相対移動させながら溝Ｄａの全長に亘って切削する切削工程を繰り返し行う。ワークＤの溝Ｄａの広い領域を一度に切削する総形工具に比べてオフセット工具Ｔが受ける荷重を低く抑えることができるので、オフセット工具Ｔの耐久性を高めるとともに加工面の仕上げ精度を高めることができる。
【解決手段】 ワークＤのＹ軸方向に延びる溝Ｄａを、その仕上げ形状Ｌ１に対して所定のオフセット量だけ縮小方向にオフセットした形状Ｌ３の断面を有してＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具Ｔを用いて仕上げ加工する。オフセット工具ＴをＸ−Ｚ平面内で初期位置を中心として前記オフセット量を半径とする仮想円Ｃの円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程を行う度に、オフセット工具ＴをＹ軸方向に相対移動させながら溝Ｄａの全長に亘って切削する切削工程を繰り返し行う。ワークＤの溝Ｄａの広い領域を一度に切削する総形工具に比べてオフセット工具Ｔが受ける荷重を低く抑えることができるので、オフセット工具Ｔの耐久性を高めるとともに加工面の仕上げ精度を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波型形状の輪郭を含む一定の断面を有してＹ軸方向に延びる溝を、前記波型形状に対して所定のオフセット量だけ縮小方向にオフセットした形状の断面を有してＹ軸に直交するＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具を用いて、前記溝に対して所定の加工代を有するように粗加工されたワークに仕上げ加工するオフセット工具によるワークの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンディスクの外周溝にタービン動翼の根本部を組み付けるために、タービン動翼の根本部の円弧根溝を加工する加工方法が、下記特許文献１により公知である。特許文献１に記載されたものは、粗加工後の円弧根溝の切削仕上げ表面を４分割し、切削工具を２往復して切削仕上げを加工行うものであり、切削工具の２往復に含まれる４つの工程において各々異なる切込み方向で仕上げ加工を行うことで、切削振動を小さくして加工精度や加工速度の向上を図っている。
【０００３】
またタービン軸の外周にタービン翼脚を収容するための断面クリスマスツリー状溝をフライス加工する方法が、下記特許文献２により公知である。特許文献２に記載されたものは、３回の粗加工工程で段階的に狭まっている断面クリスマスツリー状溝を予備形状にフライス加工した後に、仕上げ加工工程の１回の工具通過で断面クリスマスツリー状溝を仕上げ加工するようになっている。
【０００４】
またタービンロータにクリスマスツリー形横断面を有する円弧状のロータ溝を加工する方法と、その加工を行うための沈めフライスとが、下記特許文献３により公知である。特許文献３に記載されたものは、タービンロータに円弧状のロータ溝を粗加工した後に、吊鐘形の沈めフライスに直線的な側方運動を行わせて前記ロータ溝を仕上げ加工するようになっている。
【０００５】
またロータの外周にタービン翼装着用の翼溝を加工する翼溝加工用のカッターが、下記特許文献４により公知である。特許文献４に記載されたものは、クリスマスツリー形状の翼溝に対応して複数段に亘って形成される刃部を有しており、刃部のすくい角を前段（先端部）および後段（根本）部に向けて段階的に増大させている。
【特許文献１】特開平６−２７０００６号公報
【特許文献２】特表２００４−５０７３６９号公報
【特許文献３】特開平９−２３４６１７号公報
【特許文献４】特許第３３６４１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記特許文献１〜４に記載された発明の工具はいわゆる総形工具であり、その形状がワークの最終仕上げ形状に一致している。このような総形工具では、その切削刃の全域が常に切削に寄与しているので切削抵抗が大きくなり、加工装置や工具の剛性を高める必要がある。また工具をワークの被加工溝の壁面に向かって移動させる「送り」を行う場合、被加工溝の溝幅が狭い部分を加工する工具の直径は、前記溝幅よりも送り量に相当する分だけ細くなるため、寸法の小さい被加工溝を加工する場合に工具の剛性が不足する問題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、工具に加わる切削負荷を最小限に抑えながら、波型形状の輪郭を含む溝を精度良く加工できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、波型形状の輪郭を含む一定の断面を有してＹ軸方向に延びる溝を、前記波型形状に対して所定のオフセット量だけ縮小方向にオフセットした形状の断面を有してＹ軸に直交するＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具を用いて、前記溝に対して所定の加工代を有するように粗加工されたワークに仕上げ加工するオフセット工具によるワークの加工方法であって、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量だけ相対移動させる送り工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って前記加工代を切削する第１切削工程と、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で前記初期位置を中心として前記オフセット量を半径とする円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って前記加工代を切削する第２切削工程とを含み、前記切込み工程および前記第２切削工程を複数回繰り返すことを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記送り工程および前記第１切削工程を複数回繰り返すことで、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量だけ相対移動させることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、オフセット工具がワークに対してＹ軸方向の一方に相対移動するときと、Ｙ軸方向の他方に相対移動するときとの両方で、前記第２切削工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１１】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、ワークの溝はクリスマスツリーの形状を有する翼取付溝であることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１２】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、オフセット工具を支持してＺ軸方向に移動可能な主軸ヘッドと、ワークを支持してＸ軸方向に移動可能な割り出し盤とを相互に同期させて移動させることで、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で相対移動させることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１３】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、ワークは外周部に複数の溝を放射状に備える円板状の部材であり、Ｙ軸と平行な軸線まわりに回転可能に割り出し盤に支持されることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向にオフセット量だけ相対移動させる送り工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って加工代を切削する第１切削工程と、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で初期位置を中心として前記オフセット量を半径とする円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って加工代を切削する第２切削工程とを行うので、１回の第１切削工程あるいは１回の第２切削工程でワークの溝の加工代の一部だけを切削することになり、ワークの溝の広い領域を一度に切削する総形工具に比べて工具が受ける荷重を低く抑えることができる。これによりオフセット工具の耐久性を高めるとともに加工精度や加工面の仕上げ精度を高めることができ、しかも強度が低下しやすい小型のオフセット工具を使用することが可能になるため、総形工具では難しい小さい溝であっても加工することができる。
【００１５】
請求項２の構成によれば、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量だけ相対移動させる際に、送り工程および第１切削工程を複数回繰り返すので、ワークの切削量が大きくなる第１切削工程を複数回に分割してオフセット工具が受ける切削負荷を軽減することができる。
【００１６】
請求項３の構成によれば、オフセット工具はワークに対してＹ軸方向の一方に相対移動するときと他方に相対移動するときとの両方で切削を行うので、オフセット工具の相対移動距離を最小限に抑えてワークの溝を短時間で加工することができる。
【００１７】
請求項４の構成によれば、ワークの溝はクリスマスツリーの形状を有する翼取付溝であるので、加工精度が向上することによって例えば遠心力が加わってもワークや翼に応力を集中させないで取り付けることができる。
【００１８】
請求項５の構成によれば、オフセット工具を支持してＺ軸方向に移動可能な主軸ヘッドと、ワークを支持してＸ軸方向に移動可能な割り出し盤とを相互に同期させて移動させるので、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で自由に相対移動させることができる。
【００１９】
また請求項６の構成によれば、円板状のワークをＹ軸と平行な軸線まわりに回転可能に割り出し盤に支持したので、円板状のワークの外周面に放射状をなす複数の溝を効率よく加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜図７は本発明の第１実施例を示すもので、図１はタービンディスクに対するタービンブレードの取付部の斜視図、図２はタービンディスクおよびオフセット工具の斜視図、図３はタービンディスクの溝を切削加工するためのマシニングセンタの斜視図、図４はタービンディスクの溝およびオフセット工具の形状を示す図、図５はオフセット工具の基準点を仮想円の第１象限内で移動させたときの作用説明図、図６はオフセット工具の基準点を仮想円の第４象限内で移動させたときの作用説明図、図７はオフセット工具の移動経路を示す模式図である。
【００２２】
図１はガスタービンエンジンのタービンディスクＤの外周部に多数のタービンブレードＢを放射状に取り付けた状態を示すもので、各々のタービンブレードＢはその基端の取付部ＢａをタービンディスクＤの溝Ｄａに係合させることで、運転時に作用する強い遠心力に耐えるように強固に支持される。タービンディスクＤの溝ＤａおよびタービンブレードＢの取付部の形状は、樅の木の形状に似ていることからクリスマスツリーと呼ばれる。
【００２３】
図２に示すように、Ｘ−Ｚ平面内に配置されたタービンディスクＤの外周部にはクリスマスツリーの形状を有する溝Ｄａ…が円周方向に等間隔でＹ軸方向に形成されており、それらの溝ＤａはＺ軸に平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具Ｔにより加工される。
【００２４】
図３に示すように、タービンディスクＤの溝Ｄａ…を切削加工するための汎用のマシニングセンタＭＣは、ベーステーブル１１上に相互に直交するＸ軸およびＹ軸方向に移動自在に支持されたスライドテーブル１２と、ベーステーブル１１上にＺ軸方向に移動自在に支持された主軸ヘッド１３と、スライドテーブル１２上に支持された割り出し盤１４とを備える。割り出し盤１４に設けた治具１５に支持されたタービンディスクＤは、Ｙ軸と平行な軸線回りに所定角度ずつ回転可能である。主軸ヘッド１３にはモータ１６で駆動される主軸がＺ軸方向に設けられており、主軸の軸線上にチャック１７を介してオフセット工具Ｔが取り付けられる。
【００２５】
従って、割り出し盤１４のＸ軸方向の移動と主軸ヘッド１３のＺ軸方向の移動とを同期させることで、タービンディスクＤに対してオフセット工具ＴをＸ−Ｚ平面内で相対移動させることができ、また割り出し盤１４をＹ軸方向に移動させることで、タービンディスクＤに対してオフセット工具ＴをＹ軸方向に相対移動させることができる。
【００２６】
図４におけるラインＬ１はタービンディスクＤの溝Ｄａの仕上げ形状であって、その溝ＤａはタービンディスクＤの径方向に延びる対称面Ｐに関して左右対称な波形の輪郭を有している。ラインＬ２は溝Ｄａを仕上げ加工する前の粗仕上げ形状であって、ラインＬ１とラインＬ２との間がオフセット工具Ｔにより切削される加工代となる。本実施例では、加工代の幅は約０．１５ｍｍとされる。加工代を有する溝Ｄａは、それほど高い表面精度が要求されないため、例えば放電加工により加工される。
【００２７】
ラインＬ３はオフセット工具Ｔの外形を示すものであり、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に対して、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３は所定のオフセット量ｏだけオフセットされている。本実施例では、オフセット量ｏは０．３０ｍｍとされる。溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に沿ってオフセット量ｏを半径とする円を転がしたとき、その円の中心が通る軌跡がオフセット工具Ｔの外形のラインＬ３となる。
【００２８】
オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３が溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に対して均等な距離（つまりオフセット量ｏ）だけ離れているとき、オフセット工具Ｔは基準位置にあるという。このとき、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔはタービンディスクＤの基準点Ｏｄに一致している。符号Ｃは、タービンディスクＤの基準点Ｏｄを中心とし、オフセット量ｏを半径とする仮想円である。オフセット工具Ｔを任意の方向（例えば、Ｘ軸方向）に平行移動させ、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上に位置させると、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３上の複数点が、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１上の複数点に重なり合う。そしてオフセット工具Ｔの移動方向を任意に変化させ、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上の他の任意の位置させると、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３上の異なる複数点が、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１上の異なる複数点に重なり合うことになる。
【００２９】
従って、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔが仮想円Ｃ上を３６０°に亘って移動するように該オフセット工具ＴをＸ−Ｚ平面内で平行移動させれば、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１の全ての位置に、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３の一部が必ず一度は接触することになる。この原理を用いて、オフセット工具Ｔにより溝Ｄａのすべての部分を仕上げ形状のラインＬ１まで精度良く切削することができる。
【００３０】
ここで用語の定義をすると、オフセット工具ＴをタービンディスクＤに対して、基準点ＯｔがタービンディスクＤの基準点Ｏｄに一致している状態（基準位置）から、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上の任意の位置までＺ−Ｘ平面上で相対移動させることを「送り」という。またオフセット工具ＴをタービンディスクＤに対して、基準点Ｏｔが仮想円Ｃに沿って移動するようにＺ−Ｘ平面上で相対移動させることを「切込み」という。またオフセット工具Ｔで溝Ｄａの加工代を切削すべく、タービンディスクＤに対してオフセット工具ＴをＹ軸方向に相対移動させることを「切削」という。
【００３１】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００３２】
オフセット工具ＴをタービンディスクＤに対してＸ−Ｚ平面内で移動させる「送り」あるいは「切込み」は、オフセット工具Ｔを支持する主軸ヘッド１３のＺ軸方向の移動と、タービンディスクＤを支持するスライドテーブル１４のＸ軸方向の移動とを相互に同期して制御することで可能である。またオフセット工具ＴをタービンディスクＤに対してＹ軸方向に相対移動させる「切削」は、割り出し盤１４をスライドテーブル１２と一体にＹ軸方向に移動させることで可能である。更に、タービンディスクＤの複数の溝Ｄａのうち、加工すべき溝Ｄａを所定の加工位置に位置決めする「割り出し」は、割り出し盤１４の治具１５に保持したタービンディスクＤをＹ軸に平行な軸線回りに所定角度ずつ回転させることで可能である。
【００３３】
タービンディスクＤの溝Ｄａの加工を開始する前の状態では、図４に示すように、オフセット工具Ｔは、その外形のラインＬ３が溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に対して均等な距離（つまりオフセット量ｏ）だけ離れた基準位置にある。この状態から、図５に示すように、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の任意の方向（実施例ではＸ軸方向）にオフセット量ｏだけ移動させ、前記基準点Ｏｔが仮想円Ｃ上のａ点に一致するように、オフセット工具Ｔの「送り」を行う。「送り」はオフセット工具ＴがタービンディスクＤの端面からＹ軸方向に外れた位置で行われるため、オフセット工具Ｔが溝Ｄａを切削することはない。「送り」によって、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３が、Ｙ軸方向に見て溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に複数点において重なり合う。
【００３４】
続いてオフセット工具ＴをＹ軸方向に移動させて溝Ｄａの加工代を「切削」することで、前記複数点において仕上げ形状のラインＬ１が仕上げられる。実際には、上記「切削」で除去される加工代は厚さが０．１５ｍｍもあって極めて厚いため、１回の「送り」で切削するのは困難である。そこで前記「送り」を例えば０．０５ｍｍピッチで複数回に分割し、その都度Ｙ軸方向の「切削」を行うことで、オフセット工具Ｔが受ける切削荷重を低減するとともに、仕上げ精度を高めることができる。
【００３５】
上述のようにして、「送り」による「切削」が完了すると、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の仮想円Ｃ上で反時計方向にａ点からｂ点まで１ピッチ（例えば０．０５ｍｍ）分だけ移動させる「切込み」を行った後、オフセット工具ＴをＹ軸方向に移動させて溝Ｄａの仕上げ代を０．０５ｍｍ分だけ「切削」することで、前記複数点に隣接する位置で仕上げ形状のラインＬ１が仕上げられる。
【００３６】
しかして、上記「切込み」および「送り」を、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の仮想円Ｃの第１象限上でａ点→ｂ点→ｃ点→ｄ点→ｅ点の順番に反時計方向に１ピッチずつ移動させながら複数回繰り返すことにより、仕上げ形状のラインＬ１のうちの４分の１が仕上げられる。また図６に示すように、上記「切込み」および「送り」を、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面上の仮想円Ｃの第４象限上でｍ点→ｎ点→ｏ点→ｐ点→ａ点の順番に時計方向に１ピッチずつ移動させながら複数回繰り返すことにより、仕上げ形状のラインＬ１のうちの別の４分の１が仕上げられる。従って、上記「切込み」および「送り」を、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の仮想円Ｃの全域に亘って１ピッチずつ移動させながら複数回繰り返すことにより、仕上げ形状のラインＬ１の全体が仕上げられる。
【００３７】
図７はオフセット工具Ｔを移動させる経路を示すものである。先ず、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内でタービンディスクＤの基準点Ｏｄから仮想円Ｃ上のａ点まで移動させる「送り」を行い、続いてオフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＹ軸方向にａ′点まで移動させる「切削」を行う。この「送り」に伴う「切削」は切削負荷が大きいため、前述したように、実際には「送り」が複数回に分割して行われ、その都度対応する「切削」が行われる。
【００３８】
続いて、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上で１ピッチずつ移動させる「切込み」を行いながら、それに対応する「切削」を行うことで、タービンディスクＤの溝Ｄａの仕上げ加工を行う。このとき、オフセット工具Ｔの往路と復路の両方で「切削」が行われる。即ち、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔは、ａ点→ａ′点→ｂ′点→ｂ点→ｃ点→ｃ′点→ｄ′点→ｄ点→ｅ点→ｅ′点→ｆ点→ｇ点→ｇ′点→ｈ′点→ｈ点→ｉ点→ｉ′点→ｊ′点→ｋ点→ｋ′点→ｌ′点→ｌ点→ｍ点→ｍ′点→ｎ′点→ｎ点→ｏ点→ｏ′点→ｐ′点→ｐ点の経路で移動する。上記各工程のうち、Ｘ−Ｚ平面内の仮想円Ｃ上の移動が「切込み」に相当し、Ｙ軸方向の移動が「切削」に対応する。
【００３９】
図９は、仕上げ形状のラインＬ１を有する溝Ｄａを、外形のラインＬ３′を有する総形工具Ｔ′を用いて切削する比較例を示すものである。この場合、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１と総形工具Ｔ′の外形のラインＬ３′とは、平行移動によって重なる同一形状となる。しかして、総形工具Ｔ′を矢印Ａ方向に移動させて溝Ｄａの一方の輪郭の全域を切削し、総形工具Ｔ′を矢印Ｂ方向に移動させて溝Ｄａの他方の輪郭の全域を切削する。
【００４０】
このように、総形工具Ｔ′では溝Ｄａの一方あるいは他方の輪郭の全域を同時に切削するために切削負荷が大きくなり、加工装置や総形工具Ｔ′の剛性を高める必要がある。しかも溝Ｄａの幅が最も狭くなる部分で、対応する総形工具Ｔ′の直径Ｗ′が細くなる問題がある。溝Ｄａの寸法が大きい場合には前記直径Ｗ′をある程度確保することが可能であるが、溝Ｄａの寸法が小さい場合には前記直径Ｗ′が小さくなり、その部分で総形工具Ｔ′が破損する可能もある。
【００４１】
それに対して、図４に示す本実施例のオフセット工具Ｔは、タービンディスクＤの溝Ｄａの幅が最も狭くなる部分に対応する直径Ｗが、総形工具Ｔ′の直径Ｗ′（図９参照）に比べて大きくなるため、小さい溝Ｄａを加工するためのオフセット工具Ｔを小型化した場合でも、その破損を防止することができる。
【００４２】
以上のように、本実施例によれば、オフセット工具Ｔを仮想円Ｃに沿って所定ピッチずつ移動させる度に、オフセット工具ＴをＹ軸方向に移動させて溝Ｄａの加工代の一部だけを切削するので、溝Ｄａの広い領域を一度に切削する総形工具に比べてオフセット工具Ｔが受ける荷重を低く抑えることができる。これによりオフセット工具Ｔの耐久性を高めるとともに溝Ｄａの加工面の仕上げ精度を高めることができる。しかも強度が低下しやすい小型のオフセット工具Ｔを使用することが可能になるため、総形工具では難しい小さい溝Ｄａであっても加工することができる。
【００４３】
次に、図８に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４４】
第２実施例は、オフセット工具Ｔの移動経路が、図７に示す第１実施例の移動経路と異なっている。この第２実施例では、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃの第１象限および第２象限内で左右対称に移動させて溝Ｄａの上半分を左右対称に仕上げ加工し、更にオフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃの第４象限および第３象限内で左右対称に移動させて溝Ｄａの下半分を左右対称に仕上げ加工する。
【００４５】
具体的には、溝Ｄａの上半分を左右対称に仕上げ加工する場合には、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内でタービンディスクＤの基準点Ｏｄから仮想円Ｃ上のａ点まで移動させた後に、前記基準点Ｏｔを、ａ点→ａ′点→ｉ′点→ｉ点→ｂ点→ｂ′点→ｈ′点→ｈ点→ｃ点→ｃ′点→ｇ′点→ｇ点→ｄ点→ｄ′点→ｆ′点→ｆ点→ｅ点→ｅ′点の経路で移動させる。
【００４６】
また溝Ｄａの下半分を左右対称に仕上げ加工する場合には、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内でタービンディスクＤの基準点Ｏｄから仮想円Ｃ上のｐ点まで移動させた後に、前記基準点Ｏｔを、ｐ点→ｐ′点→ｊ′点→ｊ点→ｏ点→ｏ′点→ｋ′点→ｋ点→ｎ点→ｎ′点→ｌ′点→ｌ点→ｍ点→ｍ′点の経路で移動させる。
【００４７】
この第２実施例では仮想円Ｃの各象限内で基準点Ｏｔが移動するとき、オフセット工具Ｔは常にＹ軸方向の同方向に移動しながら切削を行うことになる。本実施例の場合、第１象限および第４象限では、オフセット工具Ｔは図８の手前側から向こう側に移動しながら切削を行い、第２象限および第３象限では、オフセット工具Ｔは図８の向こう側から手前側に移動しながら切削を行うことになる。
【００４８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４９】
例えば、実施例ではタービンディスクＤにタービンブレードＢを取り付けるための溝Ｄａの加工について説明したが、本発明はタービンディスクＤ以外の任意のワークの加工に対して適用することができる。
【００５０】
またオフセット工具Ｔの移動経路は第１、第２実施例に限定されるものではないが、オフセット工具Ｔの移動距離を最小限に抑えて加工時間を短縮するには、Ｙ軸方向の移動の往路および復路の両方で「切削」を行うことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】タービンディスクに対するタービンブレードの取付部の斜視図
【図２】タービンディスクおよびオフセット工具の斜視図
【図３】タービンディスクの溝を切削加工するための汎用のマシニングセンタの斜視図
【図４】タービンディスクの溝およびオフセット工具の形状を示す図
【図５】オフセット工具の基準点を仮想円の第１象限内で移動させたときの作用説明図
【図６】オフセット工具の基準点を仮想円の第４象限内で移動させたときの作用説明図
【図７】オフセット工具の移動経路を示す模式図
【図８】第２実施例に係るオフセット工具の移動経路を示す模式図
【図９】タービンディスクの溝および総形工具の形状を示す図
【符号の説明】
【００５２】
Ｄ タービンディスク
Ｄａ 溝
ｏ オフセット量
Ｔ オフセット工具
１３ 主軸ヘッド
１４ 割り出し盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波型形状の輪郭を含む一定の断面を有してＹ軸方向に延びる溝を、前記波型形状に対して所定のオフセット量だけ縮小方向にオフセットした形状の断面を有してＹ軸に直交するＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具を用いて、前記溝に対して所定の加工代を有するように粗加工されたワークに仕上げ加工するオフセット工具によるワークの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンディスクの外周溝にタービン動翼の根本部を組み付けるために、タービン動翼の根本部の円弧根溝を加工する加工方法が、下記特許文献１により公知である。特許文献１に記載されたものは、粗加工後の円弧根溝の切削仕上げ表面を４分割し、切削工具を２往復して切削仕上げを加工行うものであり、切削工具の２往復に含まれる４つの工程において各々異なる切込み方向で仕上げ加工を行うことで、切削振動を小さくして加工精度や加工速度の向上を図っている。
【０００３】
またタービン軸の外周にタービン翼脚を収容するための断面クリスマスツリー状溝をフライス加工する方法が、下記特許文献２により公知である。特許文献２に記載されたものは、３回の粗加工工程で段階的に狭まっている断面クリスマスツリー状溝を予備形状にフライス加工した後に、仕上げ加工工程の１回の工具通過で断面クリスマスツリー状溝を仕上げ加工するようになっている。
【０００４】
またタービンロータにクリスマスツリー形横断面を有する円弧状のロータ溝を加工する方法と、その加工を行うための沈めフライスとが、下記特許文献３により公知である。特許文献３に記載されたものは、タービンロータに円弧状のロータ溝を粗加工した後に、吊鐘形の沈めフライスに直線的な側方運動を行わせて前記ロータ溝を仕上げ加工するようになっている。
【０００５】
またロータの外周にタービン翼装着用の翼溝を加工する翼溝加工用のカッターが、下記特許文献４により公知である。特許文献４に記載されたものは、クリスマスツリー形状の翼溝に対応して複数段に亘って形成される刃部を有しており、刃部のすくい角を前段（先端部）および後段（根本）部に向けて段階的に増大させている。
【特許文献１】特開平６−２７０００６号公報
【特許文献２】特表２００４−５０７３６９号公報
【特許文献３】特開平９−２３４６１７号公報
【特許文献４】特許第３３６４１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記特許文献１〜４に記載された発明の工具はいわゆる総形工具であり、その形状がワークの最終仕上げ形状に一致している。このような総形工具では、その切削刃の全域が常に切削に寄与しているので切削抵抗が大きくなり、加工装置や工具の剛性を高める必要がある。また工具をワークの被加工溝の壁面に向かって移動させる「送り」を行う場合、被加工溝の溝幅が狭い部分を加工する工具の直径は、前記溝幅よりも送り量に相当する分だけ細くなるため、寸法の小さい被加工溝を加工する場合に工具の剛性が不足する問題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、工具に加わる切削負荷を最小限に抑えながら、波型形状の輪郭を含む溝を精度良く加工できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、波型形状の輪郭を含む一定の断面を有してＹ軸方向に延びる溝を、前記波型形状に対して所定のオフセット量だけ縮小方向にオフセットした形状の断面を有してＹ軸に直交するＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具を用いて、前記溝に対して所定の加工代を有するように粗加工されたワークに仕上げ加工するオフセット工具によるワークの加工方法であって、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量だけ相対移動させる送り工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って前記加工代を切削する第１切削工程と、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で前記初期位置を中心として前記オフセット量を半径とする円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って前記加工代を切削する第２切削工程とを含み、前記切込み工程および前記第２切削工程を複数回繰り返すことを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記送り工程および前記第１切削工程を複数回繰り返すことで、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量だけ相対移動させることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、オフセット工具がワークに対してＹ軸方向の一方に相対移動するときと、Ｙ軸方向の他方に相対移動するときとの両方で、前記第２切削工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１１】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、ワークの溝はクリスマスツリーの形状を有する翼取付溝であることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１２】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、オフセット工具を支持してＺ軸方向に移動可能な主軸ヘッドと、ワークを支持してＸ軸方向に移動可能な割り出し盤とを相互に同期させて移動させることで、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で相対移動させることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【００１３】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、ワークは外周部に複数の溝を放射状に備える円板状の部材であり、Ｙ軸と平行な軸線まわりに回転可能に割り出し盤に支持されることを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法が提案される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向にオフセット量だけ相対移動させる送り工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って加工代を切削する第１切削工程と、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で初期位置を中心として前記オフセット量を半径とする円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程と、オフセット工具をワークに対してＹ軸方向に相対移動させながら溝の全長に亘って加工代を切削する第２切削工程とを行うので、１回の第１切削工程あるいは１回の第２切削工程でワークの溝の加工代の一部だけを切削することになり、ワークの溝の広い領域を一度に切削する総形工具に比べて工具が受ける荷重を低く抑えることができる。これによりオフセット工具の耐久性を高めるとともに加工精度や加工面の仕上げ精度を高めることができ、しかも強度が低下しやすい小型のオフセット工具を使用することが可能になるため、総形工具では難しい小さい溝であっても加工することができる。
【００１５】
請求項２の構成によれば、オフセット工具をワークに対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量だけ相対移動させる際に、送り工程および第１切削工程を複数回繰り返すので、ワークの切削量が大きくなる第１切削工程を複数回に分割してオフセット工具が受ける切削負荷を軽減することができる。
【００１６】
請求項３の構成によれば、オフセット工具はワークに対してＹ軸方向の一方に相対移動するときと他方に相対移動するときとの両方で切削を行うので、オフセット工具の相対移動距離を最小限に抑えてワークの溝を短時間で加工することができる。
【００１７】
請求項４の構成によれば、ワークの溝はクリスマスツリーの形状を有する翼取付溝であるので、加工精度が向上することによって例えば遠心力が加わってもワークや翼に応力を集中させないで取り付けることができる。
【００１８】
請求項５の構成によれば、オフセット工具を支持してＺ軸方向に移動可能な主軸ヘッドと、ワークを支持してＸ軸方向に移動可能な割り出し盤とを相互に同期させて移動させるので、オフセット工具をワークに対してＸ−Ｚ平面内で自由に相対移動させることができる。
【００１９】
また請求項６の構成によれば、円板状のワークをＹ軸と平行な軸線まわりに回転可能に割り出し盤に支持したので、円板状のワークの外周面に放射状をなす複数の溝を効率よく加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜図７は本発明の第１実施例を示すもので、図１はタービンディスクに対するタービンブレードの取付部の斜視図、図２はタービンディスクおよびオフセット工具の斜視図、図３はタービンディスクの溝を切削加工するためのマシニングセンタの斜視図、図４はタービンディスクの溝およびオフセット工具の形状を示す図、図５はオフセット工具の基準点を仮想円の第１象限内で移動させたときの作用説明図、図６はオフセット工具の基準点を仮想円の第４象限内で移動させたときの作用説明図、図７はオフセット工具の移動経路を示す模式図である。
【００２２】
図１はガスタービンエンジンのタービンディスクＤの外周部に多数のタービンブレードＢを放射状に取り付けた状態を示すもので、各々のタービンブレードＢはその基端の取付部ＢａをタービンディスクＤの溝Ｄａに係合させることで、運転時に作用する強い遠心力に耐えるように強固に支持される。タービンディスクＤの溝ＤａおよびタービンブレードＢの取付部の形状は、樅の木の形状に似ていることからクリスマスツリーと呼ばれる。
【００２３】
図２に示すように、Ｘ−Ｚ平面内に配置されたタービンディスクＤの外周部にはクリスマスツリーの形状を有する溝Ｄａ…が円周方向に等間隔でＹ軸方向に形成されており、それらの溝ＤａはＺ軸に平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具Ｔにより加工される。
【００２４】
図３に示すように、タービンディスクＤの溝Ｄａ…を切削加工するための汎用のマシニングセンタＭＣは、ベーステーブル１１上に相互に直交するＸ軸およびＹ軸方向に移動自在に支持されたスライドテーブル１２と、ベーステーブル１１上にＺ軸方向に移動自在に支持された主軸ヘッド１３と、スライドテーブル１２上に支持された割り出し盤１４とを備える。割り出し盤１４に設けた治具１５に支持されたタービンディスクＤは、Ｙ軸と平行な軸線回りに所定角度ずつ回転可能である。主軸ヘッド１３にはモータ１６で駆動される主軸がＺ軸方向に設けられており、主軸の軸線上にチャック１７を介してオフセット工具Ｔが取り付けられる。
【００２５】
従って、割り出し盤１４のＸ軸方向の移動と主軸ヘッド１３のＺ軸方向の移動とを同期させることで、タービンディスクＤに対してオフセット工具ＴをＸ−Ｚ平面内で相対移動させることができ、また割り出し盤１４をＹ軸方向に移動させることで、タービンディスクＤに対してオフセット工具ＴをＹ軸方向に相対移動させることができる。
【００２６】
図４におけるラインＬ１はタービンディスクＤの溝Ｄａの仕上げ形状であって、その溝ＤａはタービンディスクＤの径方向に延びる対称面Ｐに関して左右対称な波形の輪郭を有している。ラインＬ２は溝Ｄａを仕上げ加工する前の粗仕上げ形状であって、ラインＬ１とラインＬ２との間がオフセット工具Ｔにより切削される加工代となる。本実施例では、加工代の幅は約０．１５ｍｍとされる。加工代を有する溝Ｄａは、それほど高い表面精度が要求されないため、例えば放電加工により加工される。
【００２７】
ラインＬ３はオフセット工具Ｔの外形を示すものであり、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に対して、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３は所定のオフセット量ｏだけオフセットされている。本実施例では、オフセット量ｏは０．３０ｍｍとされる。溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に沿ってオフセット量ｏを半径とする円を転がしたとき、その円の中心が通る軌跡がオフセット工具Ｔの外形のラインＬ３となる。
【００２８】
オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３が溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に対して均等な距離（つまりオフセット量ｏ）だけ離れているとき、オフセット工具Ｔは基準位置にあるという。このとき、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔはタービンディスクＤの基準点Ｏｄに一致している。符号Ｃは、タービンディスクＤの基準点Ｏｄを中心とし、オフセット量ｏを半径とする仮想円である。オフセット工具Ｔを任意の方向（例えば、Ｘ軸方向）に平行移動させ、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上に位置させると、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３上の複数点が、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１上の複数点に重なり合う。そしてオフセット工具Ｔの移動方向を任意に変化させ、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上の他の任意の位置させると、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３上の異なる複数点が、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１上の異なる複数点に重なり合うことになる。
【００２９】
従って、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔが仮想円Ｃ上を３６０°に亘って移動するように該オフセット工具ＴをＸ−Ｚ平面内で平行移動させれば、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１の全ての位置に、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３の一部が必ず一度は接触することになる。この原理を用いて、オフセット工具Ｔにより溝Ｄａのすべての部分を仕上げ形状のラインＬ１まで精度良く切削することができる。
【００３０】
ここで用語の定義をすると、オフセット工具ＴをタービンディスクＤに対して、基準点ＯｔがタービンディスクＤの基準点Ｏｄに一致している状態（基準位置）から、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上の任意の位置までＺ−Ｘ平面上で相対移動させることを「送り」という。またオフセット工具ＴをタービンディスクＤに対して、基準点Ｏｔが仮想円Ｃに沿って移動するようにＺ−Ｘ平面上で相対移動させることを「切込み」という。またオフセット工具Ｔで溝Ｄａの加工代を切削すべく、タービンディスクＤに対してオフセット工具ＴをＹ軸方向に相対移動させることを「切削」という。
【００３１】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００３２】
オフセット工具ＴをタービンディスクＤに対してＸ−Ｚ平面内で移動させる「送り」あるいは「切込み」は、オフセット工具Ｔを支持する主軸ヘッド１３のＺ軸方向の移動と、タービンディスクＤを支持するスライドテーブル１４のＸ軸方向の移動とを相互に同期して制御することで可能である。またオフセット工具ＴをタービンディスクＤに対してＹ軸方向に相対移動させる「切削」は、割り出し盤１４をスライドテーブル１２と一体にＹ軸方向に移動させることで可能である。更に、タービンディスクＤの複数の溝Ｄａのうち、加工すべき溝Ｄａを所定の加工位置に位置決めする「割り出し」は、割り出し盤１４の治具１５に保持したタービンディスクＤをＹ軸に平行な軸線回りに所定角度ずつ回転させることで可能である。
【００３３】
タービンディスクＤの溝Ｄａの加工を開始する前の状態では、図４に示すように、オフセット工具Ｔは、その外形のラインＬ３が溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に対して均等な距離（つまりオフセット量ｏ）だけ離れた基準位置にある。この状態から、図５に示すように、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の任意の方向（実施例ではＸ軸方向）にオフセット量ｏだけ移動させ、前記基準点Ｏｔが仮想円Ｃ上のａ点に一致するように、オフセット工具Ｔの「送り」を行う。「送り」はオフセット工具ＴがタービンディスクＤの端面からＹ軸方向に外れた位置で行われるため、オフセット工具Ｔが溝Ｄａを切削することはない。「送り」によって、オフセット工具Ｔの外形のラインＬ３が、Ｙ軸方向に見て溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１に複数点において重なり合う。
【００３４】
続いてオフセット工具ＴをＹ軸方向に移動させて溝Ｄａの加工代を「切削」することで、前記複数点において仕上げ形状のラインＬ１が仕上げられる。実際には、上記「切削」で除去される加工代は厚さが０．１５ｍｍもあって極めて厚いため、１回の「送り」で切削するのは困難である。そこで前記「送り」を例えば０．０５ｍｍピッチで複数回に分割し、その都度Ｙ軸方向の「切削」を行うことで、オフセット工具Ｔが受ける切削荷重を低減するとともに、仕上げ精度を高めることができる。
【００３５】
上述のようにして、「送り」による「切削」が完了すると、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の仮想円Ｃ上で反時計方向にａ点からｂ点まで１ピッチ（例えば０．０５ｍｍ）分だけ移動させる「切込み」を行った後、オフセット工具ＴをＹ軸方向に移動させて溝Ｄａの仕上げ代を０．０５ｍｍ分だけ「切削」することで、前記複数点に隣接する位置で仕上げ形状のラインＬ１が仕上げられる。
【００３６】
しかして、上記「切込み」および「送り」を、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の仮想円Ｃの第１象限上でａ点→ｂ点→ｃ点→ｄ点→ｅ点の順番に反時計方向に１ピッチずつ移動させながら複数回繰り返すことにより、仕上げ形状のラインＬ１のうちの４分の１が仕上げられる。また図６に示すように、上記「切込み」および「送り」を、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面上の仮想円Ｃの第４象限上でｍ点→ｎ点→ｏ点→ｐ点→ａ点の順番に時計方向に１ピッチずつ移動させながら複数回繰り返すことにより、仕上げ形状のラインＬ１のうちの別の４分の１が仕上げられる。従って、上記「切込み」および「送り」を、オフセット工具の基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内の仮想円Ｃの全域に亘って１ピッチずつ移動させながら複数回繰り返すことにより、仕上げ形状のラインＬ１の全体が仕上げられる。
【００３７】
図７はオフセット工具Ｔを移動させる経路を示すものである。先ず、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内でタービンディスクＤの基準点Ｏｄから仮想円Ｃ上のａ点まで移動させる「送り」を行い、続いてオフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＹ軸方向にａ′点まで移動させる「切削」を行う。この「送り」に伴う「切削」は切削負荷が大きいため、前述したように、実際には「送り」が複数回に分割して行われ、その都度対応する「切削」が行われる。
【００３８】
続いて、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃ上で１ピッチずつ移動させる「切込み」を行いながら、それに対応する「切削」を行うことで、タービンディスクＤの溝Ｄａの仕上げ加工を行う。このとき、オフセット工具Ｔの往路と復路の両方で「切削」が行われる。即ち、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔは、ａ点→ａ′点→ｂ′点→ｂ点→ｃ点→ｃ′点→ｄ′点→ｄ点→ｅ点→ｅ′点→ｆ点→ｇ点→ｇ′点→ｈ′点→ｈ点→ｉ点→ｉ′点→ｊ′点→ｋ点→ｋ′点→ｌ′点→ｌ点→ｍ点→ｍ′点→ｎ′点→ｎ点→ｏ点→ｏ′点→ｐ′点→ｐ点の経路で移動する。上記各工程のうち、Ｘ−Ｚ平面内の仮想円Ｃ上の移動が「切込み」に相当し、Ｙ軸方向の移動が「切削」に対応する。
【００３９】
図９は、仕上げ形状のラインＬ１を有する溝Ｄａを、外形のラインＬ３′を有する総形工具Ｔ′を用いて切削する比較例を示すものである。この場合、溝Ｄａの仕上げ形状のラインＬ１と総形工具Ｔ′の外形のラインＬ３′とは、平行移動によって重なる同一形状となる。しかして、総形工具Ｔ′を矢印Ａ方向に移動させて溝Ｄａの一方の輪郭の全域を切削し、総形工具Ｔ′を矢印Ｂ方向に移動させて溝Ｄａの他方の輪郭の全域を切削する。
【００４０】
このように、総形工具Ｔ′では溝Ｄａの一方あるいは他方の輪郭の全域を同時に切削するために切削負荷が大きくなり、加工装置や総形工具Ｔ′の剛性を高める必要がある。しかも溝Ｄａの幅が最も狭くなる部分で、対応する総形工具Ｔ′の直径Ｗ′が細くなる問題がある。溝Ｄａの寸法が大きい場合には前記直径Ｗ′をある程度確保することが可能であるが、溝Ｄａの寸法が小さい場合には前記直径Ｗ′が小さくなり、その部分で総形工具Ｔ′が破損する可能もある。
【００４１】
それに対して、図４に示す本実施例のオフセット工具Ｔは、タービンディスクＤの溝Ｄａの幅が最も狭くなる部分に対応する直径Ｗが、総形工具Ｔ′の直径Ｗ′（図９参照）に比べて大きくなるため、小さい溝Ｄａを加工するためのオフセット工具Ｔを小型化した場合でも、その破損を防止することができる。
【００４２】
以上のように、本実施例によれば、オフセット工具Ｔを仮想円Ｃに沿って所定ピッチずつ移動させる度に、オフセット工具ＴをＹ軸方向に移動させて溝Ｄａの加工代の一部だけを切削するので、溝Ｄａの広い領域を一度に切削する総形工具に比べてオフセット工具Ｔが受ける荷重を低く抑えることができる。これによりオフセット工具Ｔの耐久性を高めるとともに溝Ｄａの加工面の仕上げ精度を高めることができる。しかも強度が低下しやすい小型のオフセット工具Ｔを使用することが可能になるため、総形工具では難しい小さい溝Ｄａであっても加工することができる。
【００４３】
次に、図８に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４４】
第２実施例は、オフセット工具Ｔの移動経路が、図７に示す第１実施例の移動経路と異なっている。この第２実施例では、オフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃの第１象限および第２象限内で左右対称に移動させて溝Ｄａの上半分を左右対称に仕上げ加工し、更にオフセット工具Ｔの基準点Ｏｔを仮想円Ｃの第４象限および第３象限内で左右対称に移動させて溝Ｄａの下半分を左右対称に仕上げ加工する。
【００４５】
具体的には、溝Ｄａの上半分を左右対称に仕上げ加工する場合には、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内でタービンディスクＤの基準点Ｏｄから仮想円Ｃ上のａ点まで移動させた後に、前記基準点Ｏｔを、ａ点→ａ′点→ｉ′点→ｉ点→ｂ点→ｂ′点→ｈ′点→ｈ点→ｃ点→ｃ′点→ｇ′点→ｇ点→ｄ点→ｄ′点→ｆ′点→ｆ点→ｅ点→ｅ′点の経路で移動させる。
【００４６】
また溝Ｄａの下半分を左右対称に仕上げ加工する場合には、オフセット工具Ｔの基準点ＯｔをＸ−Ｚ平面内でタービンディスクＤの基準点Ｏｄから仮想円Ｃ上のｐ点まで移動させた後に、前記基準点Ｏｔを、ｐ点→ｐ′点→ｊ′点→ｊ点→ｏ点→ｏ′点→ｋ′点→ｋ点→ｎ点→ｎ′点→ｌ′点→ｌ点→ｍ点→ｍ′点の経路で移動させる。
【００４７】
この第２実施例では仮想円Ｃの各象限内で基準点Ｏｔが移動するとき、オフセット工具Ｔは常にＹ軸方向の同方向に移動しながら切削を行うことになる。本実施例の場合、第１象限および第４象限では、オフセット工具Ｔは図８の手前側から向こう側に移動しながら切削を行い、第２象限および第３象限では、オフセット工具Ｔは図８の向こう側から手前側に移動しながら切削を行うことになる。
【００４８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４９】
例えば、実施例ではタービンディスクＤにタービンブレードＢを取り付けるための溝Ｄａの加工について説明したが、本発明はタービンディスクＤ以外の任意のワークの加工に対して適用することができる。
【００５０】
またオフセット工具Ｔの移動経路は第１、第２実施例に限定されるものではないが、オフセット工具Ｔの移動距離を最小限に抑えて加工時間を短縮するには、Ｙ軸方向の移動の往路および復路の両方で「切削」を行うことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】タービンディスクに対するタービンブレードの取付部の斜視図
【図２】タービンディスクおよびオフセット工具の斜視図
【図３】タービンディスクの溝を切削加工するための汎用のマシニングセンタの斜視図
【図４】タービンディスクの溝およびオフセット工具の形状を示す図
【図５】オフセット工具の基準点を仮想円の第１象限内で移動させたときの作用説明図
【図６】オフセット工具の基準点を仮想円の第４象限内で移動させたときの作用説明図
【図７】オフセット工具の移動経路を示す模式図
【図８】第２実施例に係るオフセット工具の移動経路を示す模式図
【図９】タービンディスクの溝および総形工具の形状を示す図
【符号の説明】
【００５２】
Ｄ タービンディスク
Ｄａ 溝
ｏ オフセット量
Ｔ オフセット工具
１３ 主軸ヘッド
１４ 割り出し盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波型形状の輪郭を含む一定の断面を有してＹ軸方向に延びる溝（Ｄａ）を、前記波型形状に対して所定のオフセット量（ｏ）だけ縮小方向にオフセットした形状の断面を有してＹ軸に直交するＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具（Ｔ）を用いて、前記溝（Ｄａ）に対して所定の加工代を有するように粗加工されたワーク（Ｄ）に仕上げ加工するオフセット工具によるワークの加工方法であって、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量（ｏ）だけ相対移動させる送り工程と、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸方向に相対移動させながら溝（Ｄａ）の全長に亘って前記加工代を切削する第１切削工程と、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＸ−Ｚ平面内で前記初期位置を中心として前記オフセット量（ｏ）を半径とする円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程と、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸方向に相対移動させながら溝（Ｄａ）の全長に亘って前記加工代を切削する第２切削工程と、
を含み、
前記切込み工程および前記第２切削工程を複数回繰り返すことを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項２】
前記送り工程および前記第１切削工程を複数回繰り返すことで、オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量（ｏ）だけ相対移動させることを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項３】
オフセット工具（Ｔ）がワーク（Ｄ）に対してＹ軸方向の一方に相対移動するときと、Ｙ軸方向の他方に相対移動するときとの両方で、前記第２切削工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項４】
ワーク（Ｄ）の溝（Ｄａ）はクリスマスツリーの形状を有する翼取付溝であることを特徴とする、請求項３に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項５】
オフセット工具（Ｔ）を支持してＺ軸方向に移動可能な主軸ヘッド（１３）と、ワーク（Ｄ）を支持してＸ軸方向に移動可能な割り出し盤（１４）とを相互に同期させて移動させることで、オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＸ−Ｚ平面内で相対移動させることを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項６】
ワーク（Ｄ）は外周部に複数の溝（Ｄａ）を放射状に備える円板状の部材であり、Ｙ軸と平行な軸線まわりに回転可能に割り出し盤（１４）に支持されることを特徴とする、請求項５に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項１】
波型形状の輪郭を含む一定の断面を有してＹ軸方向に延びる溝（Ｄａ）を、前記波型形状に対して所定のオフセット量（ｏ）だけ縮小方向にオフセットした形状の断面を有してＹ軸に直交するＺ軸と平行な回転軸まわりに回転するオフセット工具（Ｔ）を用いて、前記溝（Ｄａ）に対して所定の加工代を有するように粗加工されたワーク（Ｄ）に仕上げ加工するオフセット工具によるワークの加工方法であって、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量（ｏ）だけ相対移動させる送り工程と、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸方向に相対移動させながら溝（Ｄａ）の全長に亘って前記加工代を切削する第１切削工程と、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＸ−Ｚ平面内で前記初期位置を中心として前記オフセット量（ｏ）を半径とする円周上を所定距離だけ相対移動させる切込み工程と、
オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸方向に相対移動させながら溝（Ｄａ）の全長に亘って前記加工代を切削する第２切削工程と、
を含み、
前記切込み工程および前記第２切削工程を複数回繰り返すことを特徴とするオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項２】
前記送り工程および前記第１切削工程を複数回繰り返すことで、オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＹ軸に直交するＸ−Ｚ平面内で初期位置から任意の方向に前記オフセット量（ｏ）だけ相対移動させることを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項３】
オフセット工具（Ｔ）がワーク（Ｄ）に対してＹ軸方向の一方に相対移動するときと、Ｙ軸方向の他方に相対移動するときとの両方で、前記第２切削工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項４】
ワーク（Ｄ）の溝（Ｄａ）はクリスマスツリーの形状を有する翼取付溝であることを特徴とする、請求項３に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項５】
オフセット工具（Ｔ）を支持してＺ軸方向に移動可能な主軸ヘッド（１３）と、ワーク（Ｄ）を支持してＸ軸方向に移動可能な割り出し盤（１４）とを相互に同期させて移動させることで、オフセット工具（Ｔ）をワーク（Ｄ）に対してＸ−Ｚ平面内で相対移動させることを特徴とする、請求項１に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【請求項６】
ワーク（Ｄ）は外周部に複数の溝（Ｄａ）を放射状に備える円板状の部材であり、Ｙ軸と平行な軸線まわりに回転可能に割り出し盤（１４）に支持されることを特徴とする、請求項５に記載のオフセット工具によるワークの加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１４４６１０（Ｐ２００７−１４４６１０Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８０２１１（Ｐ２００６−２８０２１１）
【出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]