JP2002036020A

JP2002036020A - 大型インペラの加工方法

Info

Publication number: JP2002036020A
Application number: JP2000231151A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakayama; 弘巳中山; Takahiro Hazama; 隆弘狭間
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】インペラ径が５００ｍｍを超すような大型イ
ンペラの薄い羽根部に欠けを発生させることなく、かつ
ビビリ振動を防止して精度よく加工することができる大
型インペラの加工方法を提供する。【解決手段】複数の羽根部１とこれと一体に構成され
回転軸に固定される中実のディスク部２とからなる大型
インペラの加工方法。インペラの素材３を回転軸上に固
定し、回転工具４を３軸制御して、羽根部の表面に沿っ
て数値制御して、羽根部を余肉を十分に残して荒加工
し、次いで、羽根部のリーディングエッジ１ａを所定の
厚さまで先に加工し、最後に羽根部の背部１ｂと腹部１
ｃを所定の厚さまで加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型インペラの薄
い羽根部に欠けを発生させることなく、かつビビリ振動
を防止して加工する大型インペラの加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】過給機、遠心圧縮機、タービン等の高速
回転機械に使用される羽根車（インペラ）は、図３に示
すように、複数の羽根部１とこれと一体に構成され回転
軸に固定される中実のディスク部２とからなる。羽根部
１は、高速回転によりその間を流れるガスを圧縮又は膨
張させる部分であり、ディスク部２は、羽根部に作用す
る遠心力を支持して複数の羽根部を所定の位置に保持す
る役割を有する。

【０００３】上述したインペラのうち、直径が３００ｍ
ｍを超す大型インペラは、従来から、５軸ＮＣ加工装置
を用いて切削加工により製造している。すなわち、図４
（Ａ）に模式的に示すように、インペラの素材３を回転
軸上に固定し、回転するテーパボールエンドミル４を３
軸制御して、羽根部１の表面に沿って数値制御して、羽
根部１を素材から削り出している。この場合、従来は、
羽根部の粗加工後に、図４（Ｂ）に模式的に示すよう
に、加工代を数回に分け、羽根部の板厚を徐々に薄く仕
上げていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した加工
方法を、インペラ径が５００ｍｍを超す大型インペラの
加工にそのまま適用すると、羽根のリーディングエッジ
１ａの加工の際に、その端部が欠ける問題が発生した。
この場合、羽根部の羽根長さは約１３０ｍｍ、最小厚さ
は１ｍｍ以下（約０．９１６ｍｍ）であった。

【０００５】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、イ
ンペラ径が５００ｍｍを超すような大型インペラの薄い
羽根部に欠けを発生させることなく、かつビビリ振動を
防止して精度よく加工することができる大型インペラの
加工方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、上
記問題点を解決するために鋭意調査したした結果、以下
の原因によることを突き止めた。（１）インペラ径が大型化し、羽根部の大きさを大きく
なっているにも関わらず、羽根部の厚さは性能向上のた
め小型の場合と同様に薄い。そのため、羽根自体の剛性
が低下しており、従来と同様に加工するとその加工抵抗
で羽根自体が変形してしまう。（２）また、特にリーディングエッジ１ａでは、テーパ
ボールエンドミル４のリード角（約３０°）とリーディ
ングエッジ１ａとがほぼ平行に位置するので、加工抵抗
による変形でリーディングエッジ１ａが逃げると、工具
の逃げ溝４ａに嵌まりやすくなり、工具に引っ掛かって
破損に至ることがある。

【０００７】本発明は、かかる新規の知見に基づくもの
である。すなわち、本発明によれば、複数の羽根部
（１）とこれと一体に構成され回転軸に固定される中実
のディスク部（２）とからなる大型インペラの加工方法
であって、インペラの素材（３）を回転軸上に固定し、
回転工具（４）を３軸制御して、羽根部の表面に沿って
数値制御して、羽根部を余肉を十分に残して荒加工し、
次いで、羽根部のリーディングエッジ（１ａ）を所定の
厚さまで先に加工し、最後に羽根部の背部（１ｂ）と腹
部（１ｃ）を所定の厚さまで加工する、ことを特徴とす
る大型インペラの加工方法が提供される。

【０００８】この方法によれば、羽根部の背部（１ｂ）
と腹部（１ｃ）に余肉が十分ある状態で、その先端部で
ある羽根部のリーディングエッジ（１ａ）を所定の厚さ
まで先に加工するので、リーディングエッジの加工抵抗
による変形を大幅に低減し、その端部の欠けを防止する
ことができる。また、羽根部の背部（１ｂ）と腹部（１
ｃ）は、リーディングエッジ（１ａ）の加工後に加工す
るので、加工抵抗による変形が生じても、リーディング
エッジの欠けが生じるおそれがない。

【０００９】また、本発明の好ましい実施例によれば、
前記回転工具（４）は、リード角をリーディングエッジ
（１ａ）の方向からずらして設定したテーパボールエン
ドミルである。この方法により、テーパボールエンドミ
ル４のリード角がリーディングエッジ１ａに対してずれ
ているので、加工抵抗によりリーディングエッジ１ａが
逃げても、工具の逃げ溝にエッジ部が嵌まることがな
く、工具に引っ掛かかりによる破損を防止できる。

【００１０】更に、前記リーディングエッジ（１ａ）、
背部（１ｂ）及び腹部（１ｃ）の加工を、加工抵抗によ
る羽根部の変形が十分小さくなるように複数回に分けて
行うのがよい。この方法により、加工時の変形を低減
し、加工抵抗による羽根部のビビリ振動を防止し加工精
度を高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。

【００１２】図１は、本発明の大型インペラの加工方法
を示す模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図であ
る。図１及び図２において、インペラは、複数（この図
では１２枚）の羽根部１とこれと一体に構成され回転軸
に固定される中実のディスク部２とからなる大型インペ
ラである。この大型インペラは、インペラ径が５００ｍ
ｍを超し、羽根部の羽根長さ（約１３０ｍｍ）もこれに
比例して大きくなっている。しかし、羽根部の最小厚さ
は性能向上のため小型のインペラとほぼ同様の１ｍｍ以
下（約０．９１６ｍｍ）である。なお、図１に示す大型
インペラは、過給機のコンプレッサインペラであるが、
本発明はこれに限定されず、過給機、遠心圧縮機、ター
ビン等の高速回転機械に使用されるインペラであっても
よい。

【００１３】図１に示すように、本発明の方法では、従
来方法と同様に、インペラの素材３を回転軸上に固定
し、回転するテーパボールエンドミル４を３軸制御し
て、羽根部の表面に沿って数値制御して羽根部を切削加
工する。なお、この加工には、５軸ＮＣ加工装置を用い
るのがよい。

【００１４】本発明の方法では、図２に示すように、羽
根部１の背部１ｂと腹部１ｃに余肉を十分に残して荒加
工する。次いで、羽根部１のリーディングエッジ１ａを
所定の厚さ（例えば１ｍｍ以下）まで先に加工し、最後
に羽根部の背部１ｂと腹部１ｃを所定の厚さまで加工す
る。

【００１５】また、図１に示すように、テーパボールエ
ンドミル４のリード角を、リーディングエッジ１ａの方
向からずらして設定する。例えば、従来のリード角（３
０°）を３５°に変更する。なお、テーパボールエンド
ミル以外の回転工具を用いてもよい。

【００１６】更に、リーディングエッジ１ａ、背部１ｂ
及び腹部１ｃの加工の際に、加工抵抗による羽根部１の
変形が十分小さくなるように、複数回（例えば３回以
上）に分けて徐々に加工する。

【００１７】上述した本発明の方法によれば、羽根部の
背部１ｂと腹部１ｃに余肉が十分ある状態で、その先端
部である羽根部のリーディングエッジ１ａを所定の厚さ
まで先に加工するので、リーディングエッジの加工抵抗
による変形を大幅に低減し、その端部の欠けを防止する
ことができる。また、羽根部の背部１ｂと腹部１ｃは、
リーディングエッジ１ａの加工後に加工するので、加工
抵抗による変形が生じても、リーディングエッジの欠け
が生じるおそれがない。

【００１８】また、テーパボールエンドミル４のリード
角がリーディングエッジ１ａに対してずれているので、
加工抵抗によりリーディングエッジ１ａが逃げても、工
具の逃げ溝にエッジ部が嵌まることがなく、工具に引っ
掛かかりによる破損を防止できる。

【００１９】更に、加工抵抗による羽根部の変形が十分
小さくなるように複数回に分けて加工するので、加工時
の変形を低減し、加工抵抗による羽根部のビビリ振動を
防止して精度良く加工することができる。

【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更するこ
とができることは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】上述したように、本発明の大型インペラ
の加工方法は、インペラ径が５００ｍｍを超すような大
型インペラの薄い羽根部に欠けを発生させることなく、
かつビビリ振動を防止して精密に加工することができ
る、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の大型インペラの加工方法を示す模式図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】大型インペラの斜視図である。

【図４】従来の大型インペラの加工方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１羽根部１ａリーディングエッジ１ｂ背部、１ｃ腹部２ディスク部３素材４回転工具（テーパボールエンドミル）４ａ工具の逃げ溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の羽根部（１）とこれと一体に構成
され回転軸に固定される中実のディスク部（２）とから
なる大型インペラの加工方法であって、インペラの素材（３）を回転軸上に固定し、回転工具
（４）を３軸制御して、羽根部の表面に沿って数値制御
して、羽根部を余肉を十分に残して荒加工し、次いで、羽根部のリーディングエッジ（１ａ）を所定の
厚さまで先に加工し、最後に羽根部の背部（１ｂ）と腹
部（１ｃ）を所定の厚さまで加工する、ことを特徴とす
る大型インペラの加工方法。
【請求項２】前記回転工具（４）は、リード角をリー
ディングエッジ（１ａ）の方向からずらして設定したテ
ーパボールエンドミルである、ことを特徴とする請求項
１に記載の大型インペラの加工方法。
【請求項３】前記リーディングエッジ（１ａ）、背部
（１ｂ）及び腹部（１ｃ）の加工を、加工抵抗による羽
根部の変形が十分小さくなるように、複数回に分けて行
う、ことを特徴とする請求項１に記載の大型インペラの
加工方法。