CN114929418A - 工件加工方法 - Google Patents

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Abstract

在针对工件去除加工出曲面时，不降低加工速度地提高曲面的加工面品质。一种工件加工方法，使搭载有工件的旋转台和刀具沿着相互正交的两个直线移动轴相对地移动，并且通过旋转台使工件绕相互正交的第一转动轴和第二转动轴分别进行旋转，由此去除加工出凸曲面和凹曲面中的至少一种曲面，其中，将第一转动轴与两个直线移动轴中的直线移动时的马达负荷相对较小的第一直线移动轴平行地配置，并且将第二转动轴配置在与第一直线移动轴垂直的平面上，一边使工件在沿着第一直线移动轴移动的同时绕第二转动轴旋转，一边将工件沿着具有曲率的方向去除加工出曲面。

Description

工件加工方法
技术领域
本发明涉及一种工件加工方法。
背景技术
在喷气式发动机等所采用的涡轮叶片等叶片部件的加工中，使用了具有旋转轴的五轴加工中心等切削加工机。一般来说，叶片部件是薄板状，叶片面具有凸曲面和凹曲面中的至少一种曲面。
在由切削加工机进行的叶片部件的加工中，主要采用由铣刀进行的粗加工、由圆弧头立铣刀进行的半精加工、由球头立铣刀进行的精加工。在叶片部件的厚度薄且低刚性的形状的情况下，采用使用锥球头立铣刀、球头立铣刀等从工件(母材)一下子切削出的高效率的去除加工。在去除加工中，相对于与叶片部件的长边轴方向垂直的截面的加工形状，在外周上设定刀具轴，一边使刀具绕叶片部件的长边轴方向相对地移动一边进行加工。一般来说，这样的去除加工中的加工程序是以叶片部件的实心主体为加工对象、并使用实心主体的表面曲面制作而成的。
一般来说，在机床中，刀具和工件被设置为能够沿着相互正交的XY方向的两个直线移动轴相对地进行直线移动。例如，在图6和图7所示的机床100的情况下，在基座101上设置有沿X轴方向进行直线移动的X轴工作台102和沿与X轴方向正交的Y轴方向进行直线移动的Y轴工作台103。在X轴工作台102上设置有旋转台104，该旋转台104具有使所保持的工件W绕C轴旋转的旋转轴105。旋转台104通过使保持工件W的旋转轴105绕A轴旋转，来使旋转轴105自身倾斜。A轴被设定为与Y轴方向平行。并且，在基座101的上表面竖立设置有立柱106。在立柱106的上端部设置有能够沿Z轴方向进行升降移动的主轴单元107。在主轴单元107的下端部安装有刀具T。作为这样的机床，例如已知专利文献1所记载的机床。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-36869号公报
发明内容
发明要解决的问题
在由切削加工机进行的叶片部件的加工中，在沿着具有曲率的方向去除加工出曲面的情况下，一边通过旋转轴105使工件W绕叶片部件的长边轴(C轴)进行旋转，一边使刀具T和工件W沿着相互正交的XY方向的两个直线移动轴中的一个直线移动轴在具有曲率的方向上相对地进行直线移动。具有曲率的方向是指沿着在曲面中弯曲的方向的方向。一般来说，在叶片部件的情况下，具有曲率的方向是叶片面的宽度方向。
但是，在通过如上述那样的去除加工来对工件W的曲面进行加工的情况下，使工件W进行直线移动时的加减速时的振动等有时对曲面的加工面品质造成影响。即，在如图7所示那样相对于工件W沿着具有曲率的方向去除加工出曲面的情况下，需要一边通过旋转轴105使工件W绕C轴旋转，一边使工件W相对于刀具T相对地沿Y方向进行直线移动。此时，Y轴工作台103使X轴工作台102、旋转台104以及旋转轴105均进行移动。因此，Y轴工作台103的惯性力矩(惯性)大，驱动Y轴工作台103的Y轴马达(未图示)的负荷大。其结果，在工件W的加工动作中，容易因使Y轴工作台103进行直线移动时的加减速而产生振动。因而，在相对于工件去除加工出曲面时，为了不使振动影响曲面的加工面品质，有时需要降低加工速度。
因此，在相对于工件去除加工出曲面时，期望不降低加工速度地提高曲面的加工面品质。
用于解决问题的方案
关于本公开的一个方式所涉及的工件加工方法，使搭载有工件的旋转台和刀具沿着相互正交的两个直线移动轴相对地移动，并且通过所述旋转台使所述工件绕相互正交的第一转动轴和第二转动轴分别进行旋转，由此针对所述工件去除加工出凸曲面和凹曲面中的至少一种曲面，在所述加工方法中，将所述第一转动轴与所述两个直线移动轴中的直线移动时的马达负荷相对较小的第一直线移动轴平行地配置，并且将所述第二转动轴配置在与所述第一直线移动轴垂直的平面上，一边使所述工件在沿所述第一直线移动轴移动的同时绕所述第二转动轴旋转，一边将所述工件沿着具有曲率的方向去除加工出所述曲面。
发明的效果
根据一个方式，在相对于工件去除加工出曲面时，能够不降低加工速度地提高曲面的加工面品质。
附图说明
图1是示出从工件进行去除加工而得到的叶片部件的立体图。
图2是示出进行从工件中去除加工出叶片部件时的叶片面与刀具的前端的关系的截面图。
图3是示出进行从工件中去除加工出叶片部件时的叶片面与刀具的前端的关系的立体图。
图4是示出本公开的一个方式所涉及的工件加工方法所使用的机床的一个实施方式的立体图。
图5是放大地示出由图4所示的机床去除加工出叶片部件的叶片面的情形的立体图。
图6是示出以往的工件加工方法所使用的机床的一例的立体图。
图7是放大地示出由图6所示的机床去除加工出叶片部件的叶片面的情形的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明本公开的一个方式。图1是示出从工件进行去除加工而得到的叶片部件的立体图。通过利用机床的刀具(在图1中未图示)从长方体形状的工件W将不需要部分进行去除加工来形成叶片部件1。叶片部件1在其表面和背面中的至少一个面具有由曲面构成的叶片面11。在图1所示的叶片部件1中，表面和背面中的一个叶片面11是凸曲面11a，另一个叶片面11是凹曲面11b。这样的叶片部件1例如是涡轮叶片、压缩机的叶片等。
图2和图3示出了进行从工件W中去除加工出叶片部件1时的叶片面11与刀具T的前端的位置关系。如图2所示，机床的刀具T相对于由与叶片部件1的长边轴12的方向(图2的与纸面垂直的方向)垂直的截面表示的加工形状而位于外周上。
在利用刀具T去除加工出叶片面11的情况下，以图3所示的加工轨迹13沿着具有叶片面11的曲率的方向(图2的截面所示的加工形状的外周方向)的方式，一边使工件W沿一个方向(D1方向)进行直线移动，一边使工件W绕长边轴12旋转。并且，以刀具T沿相邻的加工轨迹13依次移动的方式使工件W沿长边轴12的方向(D2方向)每次直线移动规定距离，由此针对工件W去除加工出叶片部件1。在本公开的一个方式中，像这样使工件W沿着具有叶片面11的曲率的方向(D1方向)进行直线移动时的直线移动轴被设定为相互正交的X轴方向和Y轴方向这两个方向的直线移动轴中的马达负荷相对较小的轴(以下，称为第一直线移动轴。)。
接着，进一步说明使用图4和图5所示的作为切削加工机的机床2针对工件W去除加工出叶片部件1的具体的工件加工方法。图4是示出本公开的一个方式所涉及的工件加工方法所使用的机床的一个实施方式的立体图。图5是放大地示出由图4所示的机床去除加工出叶片部件的叶片面的情形的立体图。
机床2在设置于地面的基座21上具备沿X轴方向进行直线移动的X轴工作台22以及沿与X轴方向正交的Y轴方向进行直线移动的Y轴工作台23。X轴工作台22被设置为能够通过X轴马达22a的驱动而沿X轴方向进行直线移动。Y轴工作台23被设置为能够通过Y轴马达23a的驱动而沿Y轴方向进行直线移动。
在X轴工作台22的上表面载置有旋转台24。旋转台24以使旋转轴25能够旋转的方式对该旋转轴25进行支承。旋转轴25保持工件W，并且使所保持的工件W绕C轴(第二转动轴)旋转。工件W以要被加工出的叶片部件1的长边轴12的方向(D2方向)与C轴的方向平行的方式被安装于旋转轴25。
旋转台24通过A轴马达24a的驱动来使旋转轴25自身绕A轴(第一转动轴)旋转(倾斜)。旋转台24的A轴与X轴方向平行地配置。旋转轴25的C轴被配置在与X轴方向垂直的平面上。因而，旋转台24的A轴构成使旋转轴25的C轴沿着与A轴垂直的平面倾斜的倾斜轴。
在基座21的上表面竖立设置有立柱26。在立柱26的上端部设置有通过Z轴马达27a的驱动而能够沿着与X轴方向及Y轴方向正交的Z轴方向进行升降移动的主轴单元27。在主轴单元27的下端部安装有刀具T。
在该机床2中，作为第一转动轴的A轴的方向与相互正交的X轴方向和Y轴方向中的X轴方向平行地配置。X轴工作台22在X轴方向的直线移动时仅使旋转台24和旋转轴25移动即可，因此，与Y轴工作台23相比，惯性力矩(惯性)相对较小。因此，与驱动Y轴工作台23的Y轴马达23a的负荷相比，驱动X轴工作台22的X轴马达22a的负荷小。因而，在该机床2中，相互正交的X轴和Y轴中的X轴构成马达负荷相对较小的第一直线移动轴。
在机床2中，在针对工件W去除加工出叶片部件1的叶片面11的情况下，如图2和图3所示，一边使工件W绕作为第二转动轴的C轴旋转，一边使刀具T与工件W在具有曲率的方向(D1方向)上相对地进行直线移动。此时的刀具T与工件W的相对的直线移动轴被设定为X轴。X轴是与Y轴工作台23相比惯性力矩(惯性)相对较小的X轴工作台22的直线移动轴。因此，与使Y轴工作台23进行直线移动的情况相比，因通过X轴工作台22使刀具T和工件W在具有曲率的方向(D1方向)上相对地进行了直线移动时的加减速而产生的振动更小。其结果，直线移动时的振动对曲面的加工面品质的影响减轻。因而，根据该工件加工方法，能够不降低加工速度地提高叶片部件1的曲面的加工面品质。
在以上的实施方式中，机床2的X轴工作台22被载置在Y轴工作台23上，但本公开的工件加工方法所使用的机床不限制于这样的结构，在机床中使工件W在相互正交的方向上进行直线移动的X轴和Y轴能够采用各种结构。例如，X轴工作台22也可以构成为被载置在基座21上，使立柱26能够在基座21上沿Y轴方向进行直线移动。在该情况下，与在Y轴方向上进行直线移动的立柱26相比，在X轴方向上进行直线移动的X轴工作台22的惯性力矩(惯性)也小，马达负荷也小。
附图标记说明
1：叶片部件；11：叶片面；11a：凸曲面；11b：凹曲面；24：旋转台；25：旋转轴；A：第一转动轴；C：第二转动轴；T：刀具；W：工件；X：直线移动轴(第一直线移动轴)；Y：直线移动轴。

Claims (3)

1.一种工件加工方法，使搭载有工件的旋转台和刀具沿着相互正交的两个直线移动轴相对地移动，并且通过所述旋转台使所述工件绕相互正交的第一转动轴和第二转动轴分别进行旋转，由此针对所述工件去除加工出凸曲面和凹曲面中的至少一种曲面，在所述工件加工方法中，
将所述第一转动轴与所述两个直线移动轴中的直线移动时的马达负荷相对较小的第一直线移动轴平行地配置，并且将所述第二转动轴配置在与所述第一直线移动轴垂直的平面上，
一边使所述工件在沿着所述第一直线移动轴移动的同时绕所述第二转动轴旋转，一边将所述工件沿着具有曲率的方向去除加工出所述曲面。
2.根据权利要求1所述的工件加工方法，其中，
所述第一转动轴是使所述第二转动轴沿着与所述第一转动轴垂直的平面倾斜的倾斜轴，
所述第二转动轴是使所述工件旋转的旋转轴。
3.根据权利要求1或2所述的工件加工方法，其中，
所述曲面是叶片部件的叶片面。
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