JP2004042235A - 環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】環状の工作物の内周面を加工するコストを低減すること。
【解決手段】第1軸心線3を中心に回転可能に環状の工作物4を支持するターニングテーブル2と、第1軸心線3に異なる第2軸心線6を中心に回転して、工作物4の内周面を研削する砥石1とを具えている。工作物4は、ニッケル基超合金から形成されている。ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材の環状の工作物4の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、工作物4の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】第1軸心線3を中心に回転可能に環状の工作物4を支持するターニングテーブル2と、第1軸心線3に異なる第2軸心線6を中心に回転して、工作物4の内周面を研削する砥石1とを具えている。工作物4は、ニッケル基超合金から形成されている。ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材の環状の工作物4の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、工作物4の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法に関し、特に、ガスタービンを構成する分割環に例示される環状工作物の内周面を加工する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱エネルギーを機械的仕事に変換するガスタービンが広く使用されている。ガスタービンは、気体を圧縮する圧縮器、その気体を加熱して連続的に膨張させる燃焼器、および、膨張した気体の流れを機械的回転動力に変換するタービンを備えている。
【0003】
図5は、公知のタービンを示している。そのタービン100は、ケーシング101、タービン静翼102−1〜102−4、タービン動翼103−1〜103−4、および図示されていない複数の軸を備えている。ケーシング101は、燃焼器からタービン100に供給される気体105の流路106を形成している。その複数の軸は、それぞれ1つの軸心線を中心に回転可能に支持されている。タービン動翼103−1〜103−4は、複数段から形成され、それぞれその複数の軸に同体に接合され、気体105の運動を軸の回転運動に変換する。タービン静翼102−1〜102−4は、ケーシング101に支持され、気体105が流れる方向を変更して、タービン動翼103が気体105の運動を軸の回転運動に変換する性能を向上させる。ケーシング101のガスの流路106に露出される面のうち、タービン動翼103−1の翼端に近い領域には、分割環111が設けられている。
【0004】
図6は、分割環111を詳細に示している。分割環111は、円筒形を形成し、複数の部分112−1〜112−n(n=2,3,4,…)から形成されている。1つの部分112−i(i=1,2,3,…,n)は、隣り合う部分112−(i+1)と接合されて、全部で円筒形を形成している。このような分割環111の内周面は、部分112−1〜112−nが組み立てられた分割環111を竪旋盤により切削加工して形成される。分割環111は、一般的にコバルト基合金であるX−45から形成されている。
【0005】
タービン100は、寿命延長が望まれ、タービン100を構成する部品のうちの高温に暴露される高温部品は、耐熱性合金が用いられることが望まれている。その高温部品としては、タービン静翼102−1、タービン動翼103−1、分割環111が例示される。このような高温部品は、耐熱性合金により形成されることが望まれている。耐熱性合金としては、ニッケル基超合金(例示:MGA2400)が例示される。
【0006】
ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。このため、ニッケル基超合金製の分割環は、低速回転仕様の竪旋盤により2コラムで切削加工されている。このような切削加工は、加工時間も長く、竪旋盤の工具(バイト)の摩耗が速く、切削工数がコバルト基合金製の分割環に比較して3倍に増加する。分割環の製造コストを低減することが望まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、難削材から形成される環状の工作物を製造するコストを低減する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、難削材から形成される環状の工作物を製造する工数を低減する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、耐熱性難削材から形成されるガスタービンの分割環を製造することを容易にする環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、残留応力が小さい環状工作物を製造する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0009】
本発明による環状工作物製造装置(10)は、第1軸心線(3)を中心に回転可能に環状の工作物(4)を支持するターニングテーブル(2)と、第1軸心線(3)に異なる第2軸心線(6)を中心に回転して、工作物(4)の内周面を研削する砥石(1)とを具えている。工作物(4)は、ニッケル基超合金から形成されている。
【0010】
ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。その内周面は、第1軸心線(3)を軸としている。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材の環状の工作物(4)の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、工作物(4)の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0011】
砥石(1)は、第2軸心線(6)を中心に回転し、且つ、Z軸方向(7)に平行移動して、第1軸心線(3)を中心に回転している工作物(4)の内周面を研削し、Z軸方向(7)は、第1軸心線(3)の方向の成分を有している。すなわち、環状工作物製造装置(10)は、砥石(1)が第2軸心線(6)を中心に回転しながらZ軸方向(7)に平行移動し、内周面を螺旋状に移動して研削する、いわゆる、レシプロ研削をする。
【0012】
内周面のうちの研削する前の被削面(32)と研削した後の研削仕上げ面(33)との間の距離である切り込み量(34)は、砥石(1)が内周面をZ軸方向(7)に平行移動する送り速度が所定の値より大きくなる程度に小さい。送り速度は、切り込み量(34)を小さくすることにより、大きくすることができる。本発明による環状工作物製造装置(10)は、切り込み量(34)を適当に決めることにより、送り速度を大きくして、工作物(4)の内周面を切削するより速く成形することができる。
【0013】
本発明による環状工作物製造装置(10)は、ガスタービンの分割環を製造するときに適用されて特に有用である。
【0014】
本発明による環状工作物製造方法は、第1軸心線(3)を中心に回転可能に環状の工作物(4)を回転させるステップと、第1軸心線(3)と異なる第2軸心線(6)を中心に砥石(1)を回転させて工作物(4)の内周面を研削するステップとを具備している。工作物(4)は、ニッケル基超合金から形成されている。
【0015】
ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。その内周面は、第1軸心線(3)を軸としている。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材の環状の工作物(4)の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、工作物(4)の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0016】
砥石(1)は、第2軸心線(6)を中心に回転し、且つ、Z軸方向(7)に平行移動して、第1軸心線(3)を中心に回転している工作物(4)の内周面を研削し、Z軸方向(7)は、第1軸心線(3)の方向の成分を有している。すなわち、環状工作物製造装置(10)は、砥石(1)が第2軸心線(6)を中心に回転しながらZ軸方向(7)に平行移動し、内周面を螺旋状に移動して研削する、いわゆる、レシプロ研削をする。
【0017】
内周面のうちの研削する前の被削面(32)と研削した後の研削仕上げ面(33)との間の距離である切り込み量は、砥石(1)が内周面をZ軸方向(7)に平行移動する送り速度が所定の値より大きくなる程度に小さい。送り速度は、切り込み量(34)を小さくすることにより、大きくすることができる。本発明による環状工作物製造方法は、切り込み量(34)を適当に決めることにより、送り速度を大きくして、工作物(4)の内周面を切削するより速く成形することができる。
【0018】
本発明による環状工作物製造方法は、ガスタービンの分割環を製造するときに適用されて特に有用である。
【0019】
本発明による分割環製造装置(10)は、第1軸心線(3)を中心に環状の工作物(4)を回転させるターニングテーブル(2)と、第1軸心線(3)に平行である第2軸心線(6)を中心に回転する砥石(1)とを具備している。砥石(1)は、工作物(4)の内周面を研削する。工作物(4)は、ガスタービンの分割環である。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材から形成される分割環の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、難削材から形成される分割環の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0020】
本発明による分割環製造方法は、第1軸心線(3)を中心に環状の工作物(4)を回転させるステップと、第1軸心線(3)に平行である第2軸心線(6)を中心に回転する砥石(1)を用いて、工作物(4)の内周面を研削するステップとを具備している。工作物(4)は、ガスタービンの分割環である。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材から形成される分割環の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、難削材から形成される分割環の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明による環状工作物製造装置が適用された分割環製造装置の実施の形態を説明する。その分割環製造装置10は、図1に示されているように、回転砥石1がターニングテーブル2とともに設けられている。ターニングテーブル2は、工作物4を支持し、軸3を中心に回転させる。工作物4は、環状(円筒形)を形成している。その円筒形の内周面の中心は、軸3に一致している。工作物4は、ガスタービンに適用される分割環であり、耐熱性の合金であるニッケル基超合金(例示:MGA2400)により、形成されている。
【0022】
分割環製造装置10は、主軸5をさらに備えている。主軸5は、回転砥石1を支持し、軸6を中心に回転させながらZ軸方向7に平行移動させることができる。軸6は、軸3に平行であり、Z軸方向7は、軸3に平行である。回転砥石1は、概ね円柱を形成し、その円柱の軸は、軸6と一致している。すなわち、分割環製造装置10は、いわゆる、NCターニングセンタである。
【0023】
図2は、工作物4と回転砥石1とを詳細に示している。ターニングテーブル2は、定盤11、爪12およびヤトイ13を備えている。定盤11は、ターニングテーブル2の上に固着されて、上部に基準平面を形成している。その基準平面は、ターニングテーブル2が軸3を中心に回転するときに、常に同一平面上に配置される。ヤトイ13は、定盤11の基準平面に面接触して設置されている。爪12は、ヤトイ13が基準平面を摺動して移動しないように、定盤11に対してヤトイ13を固定している。
【0024】
工作物4は、複数の工具によりヤトイ13に同体に接合されている。その複数の工具は、ジグ14、2つの押さえ金16、2つの柱17、ボルト18、2つのナット19から形成されている。ジグ14は、ヤトイ13に溶接されている。ボルト18は、ヤトイ13に設けれられているねじ穴にねじ込まれて、ヤトイ13に固着されている。押さえ金16は、柱17とボルト18とを介してヤトイ13に支持されている。ナット19は、ボルト18と組み合わされて、工作物4をジグ14と押さえ金16とに挟んで締め付け、工作物4をヤトイ13に固定している。
【0025】
回転砥石1は、概ね円柱を形成し、側面21と底面22とを有している。回転砥石1の軸は、軸6に一致している。回転砥石1は、側面21の全部に砥粒層23が塗布され、底面22の外周に近い領域に砥粒層24が塗布されている。
【0026】
砥粒層23、24は、砥粒と接合剤との混合物である。その砥粒としては、ダイヤモンド砥石、WA砥石、CBN砥石が例示される。その結合剤は、その砥粒を適当な基材に固定した砥粒層23、24を形成し、側面21または底面22にその砥粒を接着させている。その結合剤としては、樹脂が例示される。なお、砥粒層23、24は、側面21と底面22とに砥粒が電着されることにより形成されることもできる。
【0027】
本発明による環状工作物製造方法が適用された分割環製造方法の実施の形態は、分割環製造装置10により実行される。分割環製造装置10は、図3に示されているように、軸3を中心に工作物4を一定の回転速度27で回転させ、軸6を中心に回転砥石1を一定の回転速度28で回転させる。このとき、回転砥石1は、砥粒層23が工作物4の内周面と摺動して、その内周面の一部を研削する。回転速度27、28は、分割環製造装置10により任意に設定することができる。
【0028】
分割環製造装置10は、さらに、回転砥石1を回転させながらZ軸方向に一定の送り速度で移動させて、工作物4の内周面を研削する。すなわち、分割環製造装置10は、研削される領域を内周面の中で螺旋状に移動させる、いわゆる、レシプロ研削をする。工作物4の内周面は、このような研削を1回だけまたは複数回繰り返して成形される。
【0029】
図4は、回転砥石1と工作物4とを詳細に示している。工作物4は、回転砥石1に対して研削方向31に移動している。工作物4の内周面は、被削面32、研削仕上げ面33、研削面35および正面研削面36から形成されている。研削面35は、工作物4の内周面のうち回転砥石1の砥粒層23と摺動している領域である。正面研削面36は、工作物4の内周面のうち軸6に概ね垂直である領域であり、回転砥石1の砥粒層24と摺動している、または、砥粒層24により研削された後の領域である。被削面32は、内周面のうちの研削される前の領域であり、研削面35より研削方向31の反対方向の側に位置している。研削仕上げ面33は、内周面のうちの研削された後の領域であり、研削面35より研削方向31の側に位置している。
【0030】
回転砥石1がZ軸方向7に移動する送り速度は、分割環製造装置10により任意に設定することができる。さらに、被削面32と研削仕上げ面33との距離である切り込み量34は、分割環製造装置10により任意に設定することができる。
【0031】
工作物4が回転砥石1に対して研削方向31に移動する相対速度は、回転速度27、28が一定のときに、切り込み量34が小さいほど大きくすることができる。さらに、送り速度は、回転速度27、28が一定のときに、切り込み量34が小さいほど、大きくすることができる。このため、内周面の研削にかかる工数は、切り込み量34を小さくする設定することにより、所定の工数を越えないようにすることができる。
【0032】
本発明による分割環製造方法によれば、切削性が悪い難削材から形成される環状の工作物の内周面をより速く成形することができる。その結果、環状の工作物の製造コストを低減することができる。難削材は、切削されると大きな歪みが生じて、大きな残留応力を発生させる。その大きな残留応力は、切削された工作物に割れを生じさせることがある。本発明による分割環製造方法は、切削性が悪い難削材から形成される環状の工作物の残留応力を小さくすることができる。
【0033】
本発明による分割環製造方法によれば、難削材である耐熱性合金から形成されるガスタービンの分割環をより速く成形することができ、製造コストを低減することができる。このため、本発明による分割環製造方法は、寿命がより長いガスタービンを安価で提供することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明による環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法は、ガスタービンの分割環に例示される環状の工作物の内周面を加工するコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による分割環製造装置の実施の形態を示す断面図である。
【図2】図2は、工作物と砥石とを示す断面図である。
【図3】図3は、工作物と砥石とを示す断面図である。
【図4】図4は、工作物と砥石とを示す断面図である。
【図5】図5は、公知のタービンの実施の形態を示す断面図である。
【図6】図6は、公知の分割環の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 :回転砥石
2 :ターニングテーブル
3 :軸
4 :工作物
5 :主軸
6 :軸
7 :Z軸方向
10:分割環製造装置
11:定盤
12:爪
13:ヤトイ
14:ジグ
16:押さえ金
17:柱
18:ボルト
19:ナット
21:側面
22:底面
23:砥粒層
24:砥粒層
27:回転速度
28:回転速度
31:研削方向
32:被削面
33:研削仕上げ面
34:切り込み量
35:研削面
36:正面研削面
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法に関し、特に、ガスタービンを構成する分割環に例示される環状工作物の内周面を加工する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱エネルギーを機械的仕事に変換するガスタービンが広く使用されている。ガスタービンは、気体を圧縮する圧縮器、その気体を加熱して連続的に膨張させる燃焼器、および、膨張した気体の流れを機械的回転動力に変換するタービンを備えている。
【0003】
図5は、公知のタービンを示している。そのタービン100は、ケーシング101、タービン静翼102−1〜102−4、タービン動翼103−1〜103−4、および図示されていない複数の軸を備えている。ケーシング101は、燃焼器からタービン100に供給される気体105の流路106を形成している。その複数の軸は、それぞれ1つの軸心線を中心に回転可能に支持されている。タービン動翼103−1〜103−4は、複数段から形成され、それぞれその複数の軸に同体に接合され、気体105の運動を軸の回転運動に変換する。タービン静翼102−1〜102−4は、ケーシング101に支持され、気体105が流れる方向を変更して、タービン動翼103が気体105の運動を軸の回転運動に変換する性能を向上させる。ケーシング101のガスの流路106に露出される面のうち、タービン動翼103−1の翼端に近い領域には、分割環111が設けられている。
【0004】
図6は、分割環111を詳細に示している。分割環111は、円筒形を形成し、複数の部分112−1〜112−n(n=2,3,4,…)から形成されている。1つの部分112−i(i=1,2,3,…,n)は、隣り合う部分112−(i+1)と接合されて、全部で円筒形を形成している。このような分割環111の内周面は、部分112−1〜112−nが組み立てられた分割環111を竪旋盤により切削加工して形成される。分割環111は、一般的にコバルト基合金であるX−45から形成されている。
【0005】
タービン100は、寿命延長が望まれ、タービン100を構成する部品のうちの高温に暴露される高温部品は、耐熱性合金が用いられることが望まれている。その高温部品としては、タービン静翼102−1、タービン動翼103−1、分割環111が例示される。このような高温部品は、耐熱性合金により形成されることが望まれている。耐熱性合金としては、ニッケル基超合金(例示:MGA2400)が例示される。
【0006】
ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。このため、ニッケル基超合金製の分割環は、低速回転仕様の竪旋盤により2コラムで切削加工されている。このような切削加工は、加工時間も長く、竪旋盤の工具(バイト)の摩耗が速く、切削工数がコバルト基合金製の分割環に比較して3倍に増加する。分割環の製造コストを低減することが望まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、難削材から形成される環状の工作物を製造するコストを低減する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、難削材から形成される環状の工作物を製造する工数を低減する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、耐熱性難削材から形成されるガスタービンの分割環を製造することを容易にする環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、残留応力が小さい環状工作物を製造する環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0009】
本発明による環状工作物製造装置(10)は、第1軸心線(3)を中心に回転可能に環状の工作物(4)を支持するターニングテーブル(2)と、第1軸心線(3)に異なる第2軸心線(6)を中心に回転して、工作物(4)の内周面を研削する砥石(1)とを具えている。工作物(4)は、ニッケル基超合金から形成されている。
【0010】
ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。その内周面は、第1軸心線(3)を軸としている。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材の環状の工作物(4)の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、工作物(4)の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0011】
砥石(1)は、第2軸心線(6)を中心に回転し、且つ、Z軸方向(7)に平行移動して、第1軸心線(3)を中心に回転している工作物(4)の内周面を研削し、Z軸方向(7)は、第1軸心線(3)の方向の成分を有している。すなわち、環状工作物製造装置(10)は、砥石(1)が第2軸心線(6)を中心に回転しながらZ軸方向(7)に平行移動し、内周面を螺旋状に移動して研削する、いわゆる、レシプロ研削をする。
【0012】
内周面のうちの研削する前の被削面(32)と研削した後の研削仕上げ面(33)との間の距離である切り込み量(34)は、砥石(1)が内周面をZ軸方向(7)に平行移動する送り速度が所定の値より大きくなる程度に小さい。送り速度は、切り込み量(34)を小さくすることにより、大きくすることができる。本発明による環状工作物製造装置(10)は、切り込み量(34)を適当に決めることにより、送り速度を大きくして、工作物(4)の内周面を切削するより速く成形することができる。
【0013】
本発明による環状工作物製造装置(10)は、ガスタービンの分割環を製造するときに適用されて特に有用である。
【0014】
本発明による環状工作物製造方法は、第1軸心線(3)を中心に回転可能に環状の工作物(4)を回転させるステップと、第1軸心線(3)と異なる第2軸心線(6)を中心に砥石(1)を回転させて工作物(4)の内周面を研削するステップとを具備している。工作物(4)は、ニッケル基超合金から形成されている。
【0015】
ニッケル基超合金は、コバルト基合金より切削性が悪い難削材である。その内周面は、第1軸心線(3)を軸としている。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材の環状の工作物(4)の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、工作物(4)の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0016】
砥石(1)は、第2軸心線(6)を中心に回転し、且つ、Z軸方向(7)に平行移動して、第1軸心線(3)を中心に回転している工作物(4)の内周面を研削し、Z軸方向(7)は、第1軸心線(3)の方向の成分を有している。すなわち、環状工作物製造装置(10)は、砥石(1)が第2軸心線(6)を中心に回転しながらZ軸方向(7)に平行移動し、内周面を螺旋状に移動して研削する、いわゆる、レシプロ研削をする。
【0017】
内周面のうちの研削する前の被削面(32)と研削した後の研削仕上げ面(33)との間の距離である切り込み量は、砥石(1)が内周面をZ軸方向(7)に平行移動する送り速度が所定の値より大きくなる程度に小さい。送り速度は、切り込み量(34)を小さくすることにより、大きくすることができる。本発明による環状工作物製造方法は、切り込み量(34)を適当に決めることにより、送り速度を大きくして、工作物(4)の内周面を切削するより速く成形することができる。
【0018】
本発明による環状工作物製造方法は、ガスタービンの分割環を製造するときに適用されて特に有用である。
【0019】
本発明による分割環製造装置(10)は、第1軸心線(3)を中心に環状の工作物(4)を回転させるターニングテーブル(2)と、第1軸心線(3)に平行である第2軸心線(6)を中心に回転する砥石(1)とを具備している。砥石(1)は、工作物(4)の内周面を研削する。工作物(4)は、ガスタービンの分割環である。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材から形成される分割環の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、難削材から形成される分割環の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0020】
本発明による分割環製造方法は、第1軸心線(3)を中心に環状の工作物(4)を回転させるステップと、第1軸心線(3)に平行である第2軸心線(6)を中心に回転する砥石(1)を用いて、工作物(4)の内周面を研削するステップとを具備している。工作物(4)は、ガスタービンの分割環である。このような研削は、切削するより速く低コストで難削材から形成される分割環の内周面を成形することができる。このような研削は、さらに、難削材から形成される分割環の残留応力が切削するより小さくすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明による環状工作物製造装置が適用された分割環製造装置の実施の形態を説明する。その分割環製造装置10は、図1に示されているように、回転砥石1がターニングテーブル2とともに設けられている。ターニングテーブル2は、工作物4を支持し、軸3を中心に回転させる。工作物4は、環状(円筒形)を形成している。その円筒形の内周面の中心は、軸3に一致している。工作物4は、ガスタービンに適用される分割環であり、耐熱性の合金であるニッケル基超合金(例示:MGA2400)により、形成されている。
【0022】
分割環製造装置10は、主軸5をさらに備えている。主軸5は、回転砥石1を支持し、軸6を中心に回転させながらZ軸方向7に平行移動させることができる。軸6は、軸3に平行であり、Z軸方向7は、軸3に平行である。回転砥石1は、概ね円柱を形成し、その円柱の軸は、軸6と一致している。すなわち、分割環製造装置10は、いわゆる、NCターニングセンタである。
【0023】
図2は、工作物4と回転砥石1とを詳細に示している。ターニングテーブル2は、定盤11、爪12およびヤトイ13を備えている。定盤11は、ターニングテーブル2の上に固着されて、上部に基準平面を形成している。その基準平面は、ターニングテーブル2が軸3を中心に回転するときに、常に同一平面上に配置される。ヤトイ13は、定盤11の基準平面に面接触して設置されている。爪12は、ヤトイ13が基準平面を摺動して移動しないように、定盤11に対してヤトイ13を固定している。
【0024】
工作物4は、複数の工具によりヤトイ13に同体に接合されている。その複数の工具は、ジグ14、2つの押さえ金16、2つの柱17、ボルト18、2つのナット19から形成されている。ジグ14は、ヤトイ13に溶接されている。ボルト18は、ヤトイ13に設けれられているねじ穴にねじ込まれて、ヤトイ13に固着されている。押さえ金16は、柱17とボルト18とを介してヤトイ13に支持されている。ナット19は、ボルト18と組み合わされて、工作物4をジグ14と押さえ金16とに挟んで締め付け、工作物4をヤトイ13に固定している。
【0025】
回転砥石1は、概ね円柱を形成し、側面21と底面22とを有している。回転砥石1の軸は、軸6に一致している。回転砥石1は、側面21の全部に砥粒層23が塗布され、底面22の外周に近い領域に砥粒層24が塗布されている。
【0026】
砥粒層23、24は、砥粒と接合剤との混合物である。その砥粒としては、ダイヤモンド砥石、WA砥石、CBN砥石が例示される。その結合剤は、その砥粒を適当な基材に固定した砥粒層23、24を形成し、側面21または底面22にその砥粒を接着させている。その結合剤としては、樹脂が例示される。なお、砥粒層23、24は、側面21と底面22とに砥粒が電着されることにより形成されることもできる。
【0027】
本発明による環状工作物製造方法が適用された分割環製造方法の実施の形態は、分割環製造装置10により実行される。分割環製造装置10は、図3に示されているように、軸3を中心に工作物4を一定の回転速度27で回転させ、軸6を中心に回転砥石1を一定の回転速度28で回転させる。このとき、回転砥石1は、砥粒層23が工作物4の内周面と摺動して、その内周面の一部を研削する。回転速度27、28は、分割環製造装置10により任意に設定することができる。
【0028】
分割環製造装置10は、さらに、回転砥石1を回転させながらZ軸方向に一定の送り速度で移動させて、工作物4の内周面を研削する。すなわち、分割環製造装置10は、研削される領域を内周面の中で螺旋状に移動させる、いわゆる、レシプロ研削をする。工作物4の内周面は、このような研削を1回だけまたは複数回繰り返して成形される。
【0029】
図4は、回転砥石1と工作物4とを詳細に示している。工作物4は、回転砥石1に対して研削方向31に移動している。工作物4の内周面は、被削面32、研削仕上げ面33、研削面35および正面研削面36から形成されている。研削面35は、工作物4の内周面のうち回転砥石1の砥粒層23と摺動している領域である。正面研削面36は、工作物4の内周面のうち軸6に概ね垂直である領域であり、回転砥石1の砥粒層24と摺動している、または、砥粒層24により研削された後の領域である。被削面32は、内周面のうちの研削される前の領域であり、研削面35より研削方向31の反対方向の側に位置している。研削仕上げ面33は、内周面のうちの研削された後の領域であり、研削面35より研削方向31の側に位置している。
【0030】
回転砥石1がZ軸方向7に移動する送り速度は、分割環製造装置10により任意に設定することができる。さらに、被削面32と研削仕上げ面33との距離である切り込み量34は、分割環製造装置10により任意に設定することができる。
【0031】
工作物4が回転砥石1に対して研削方向31に移動する相対速度は、回転速度27、28が一定のときに、切り込み量34が小さいほど大きくすることができる。さらに、送り速度は、回転速度27、28が一定のときに、切り込み量34が小さいほど、大きくすることができる。このため、内周面の研削にかかる工数は、切り込み量34を小さくする設定することにより、所定の工数を越えないようにすることができる。
【0032】
本発明による分割環製造方法によれば、切削性が悪い難削材から形成される環状の工作物の内周面をより速く成形することができる。その結果、環状の工作物の製造コストを低減することができる。難削材は、切削されると大きな歪みが生じて、大きな残留応力を発生させる。その大きな残留応力は、切削された工作物に割れを生じさせることがある。本発明による分割環製造方法は、切削性が悪い難削材から形成される環状の工作物の残留応力を小さくすることができる。
【0033】
本発明による分割環製造方法によれば、難削材である耐熱性合金から形成されるガスタービンの分割環をより速く成形することができ、製造コストを低減することができる。このため、本発明による分割環製造方法は、寿命がより長いガスタービンを安価で提供することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明による環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法は、ガスタービンの分割環に例示される環状の工作物の内周面を加工するコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による分割環製造装置の実施の形態を示す断面図である。
【図2】図2は、工作物と砥石とを示す断面図である。
【図3】図3は、工作物と砥石とを示す断面図である。
【図4】図4は、工作物と砥石とを示す断面図である。
【図5】図5は、公知のタービンの実施の形態を示す断面図である。
【図6】図6は、公知の分割環の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 :回転砥石
2 :ターニングテーブル
3 :軸
4 :工作物
5 :主軸
6 :軸
7 :Z軸方向
10:分割環製造装置
11:定盤
12:爪
13:ヤトイ
14:ジグ
16:押さえ金
17:柱
18:ボルト
19:ナット
21:側面
22:底面
23:砥粒層
24:砥粒層
27:回転速度
28:回転速度
31:研削方向
32:被削面
33:研削仕上げ面
34:切り込み量
35:研削面
36:正面研削面
Claims (10)
- 第1軸心線を中心に回転可能に環状の工作物を支持するターニングテーブルと、
前記第1軸心線に異なる第2軸心線を中心に回転して、前記工作物の内周面を研削する砥石とを具備し、
前記工作物は、ニッケル基超合金から形成されている
環状工作物製造装置。 - 請求項1において、
前記砥石は、前記第2軸心線を中心に回転し、且つ、Z軸方向に平行移動して、前記第1軸心線を中心に回転している前記工作物の内周面を研削し、
前記Z軸方向は、前記第1軸心線の方向の成分を有する
ことを特徴とする環状工作物製造装置。 - 請求項2において、
前記内周面のうちの研削する前の被削面と研削した後の研削仕上げ面との間の距離である切り込み量は、前記砥石が前記内周面を前記Z軸方向に平行移動する送り速度が所定の値より大きくなる程度に小さい
ことを特徴とする環状工作物製造装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかにおいて、
前記工作物は、ガスタービンに適用される分割環である
ことを特徴とする環状工作物製造装置。 - 第1軸心線を中心に回転可能に環状の工作物を回転させるステップと、
前記第1軸心線と異なる第2軸心線を中心に砥石を回転させて前記工作物の内周面を研削するステップとを具備し、
前記工作物は、ニッケル基超合金から形成されている
環状工作物製造方法。 - 請求項5において、
前記砥石は、前記第2軸心線を中心に回転し、且つ、Z軸方向に平行移動して、前記第1軸心線を中心に回転している前記工作物の内周面を研削し、
前記Z軸方向は、前記第1軸心線の方向の成分を有する
ことを特徴とする環状工作物製造方法。 - 請求項6において、
前記内周面のうちの研削する前の被削面と研削した後の研削仕上げ面との間の距離である切り込み量は、前記砥石が前記内周面を前記Z軸方向に平行移動する送り速度が所定の値より大きくなる程度に小さい
ことを特徴とする環状工作物製造方法。 - 請求項5〜請求項7のいずれかにおいて、
前記工作物は、ガスタービンに適用される分割環である
ことを特徴とする環状工作物製造方法。 - 第1軸心線を中心に環状の工作物を回転させるターニングテーブルと、
前記第1軸心線に平行である第2軸心線を中心に回転する砥石とを具備し、
前記砥石は、前記工作物の内周面を研削し、
前記工作物は、ガスタービンに適用される分割環である
分割環製造装置。 - 第1軸心線を中心に環状の工作物を回転させるステップと、
前記第1軸心線に平行である第2軸心線を中心に回転する砥石を用いて、前記工作物の内周面を研削するステップとを具備し、
前記工作物は、ガスタービンに適用される分割環である
分割環製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002206185A JP2004042235A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法 |
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JP2002206185A JP2004042235A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法 |
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JP2002206185A Pending JP2004042235A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 環状工作物製造装置及び環状工作物製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1779946A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | General Electric Company | Supersolvus hot isostatic pressing and ring rolling of hollow powder forms |
JP2017127965A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-07-27 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ターボ機械の表面処理 |
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2002
- 2002-07-15 JP JP2002206185A patent/JP2004042235A/ja active Pending
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US11506058B2 (en) | 2015-12-21 | 2022-11-22 | General Electric Company | Turbomachine component with surface repair |
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