JP2018086721A - タービン翼を切削加工する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン翼がただ一度の緊締で加工され、かつ振動が減衰されるように緊締し、タービン翼を切削加工する方法を提供する。【解決手段】多軸式の工作機械においてタービン翼１を切削加工する方法では、回転可能な翼基部緊締装置と回転可能な翼先端緊締装置２とによってタービン翼１が保持され、かつ工具スピンドルにおいて緊締された工具によって加工される。まず、翼先端に隣接した第１の異形材部分４が工具によって加工され、その後で、工具が取り外される。次いで、工具スピンドルは、既に位置している追加緊締装置５を把持し、追加緊締装置５は、第１の異形材部分４に適合されたクランプジョー６.１，６.２を有している。クランプジョー６.１，６.２が第１の異形材部分４に載置されるように、翼先端緊締装置２において追加緊締装置５が位置決めされる。その後で、工具スピンドルが別の工具を把持し、これを用いて残りの異形材部分を加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、多軸式の工作機械においてタービン翼を切削加工する方法であって、回転可能な翼基部緊締装置と回転可能な翼先端緊締装置とによってタービン翼を保持し、かつ工具スピンドルにおいて緊締された工具によって加工する方法に関する。

このような方法では、切削力に起因して生じる、タービン翼の弾性的な撓みが、公知の問題としてある。このような撓みは、加工の精度を損ない、かつタービン翼の振動を引き起こすことがあり、これによって、加工された異形材部分における表面品質が劣化してしまう。

欧州特許第２６１８９６１号明細書に基づいて公知の、上に述べた問題の解決策では、タービン翼は加工中に、翼軸線に沿って走行可能な振り止め（Luenette）によって部分的に支持される。この振り止めは、その軸線に沿って可動の複数のプランジャを有しており、これらのプランジャは、タービン翼を支持するために、タービン翼に押し付けられる。この振り止めは、タービン翼の周囲に比較的大きな空間を要し、追加的な駆動装置を必要とし、タービン翼への接近可能性を損ない、かつチップの落下を妨げることがある。さらに、加工すべき異形材部分の交換時に、工具は振り止めを迂回しなければならず、このことは、プログラミングコストを増大し、それにもかかわらずある程度の衝突のおそれを含んでいる。さらに、加工済みの翼面が、プランジャによって、例えばプランジャが圧痕を残すことによって、損傷されるおそれがある。

スイス国特許発明第６９３６１０号明細書および国際公開第２０１５／１５７１６６号には、翼異形材に適合された緊締ジョーを備えた装置が開示されているが、これらの装置では、すべての異形材部分を加工できるようにするために、ワークピースを掴み変えなければならない。

この従来技術を出発点として、本発明の根底を成す課題は、タービン翼がただ一度の緊締で加工され、翼先端の領域においては、切削力に起因するタービン翼の撓みが減じられ、かつ振動が減衰されるように緊締がなされる、タービン翼を切削加工する方法を提供することである。

この課題は、本発明によれば、まず、翼先端に隣接した第１の異形材部分を工具によって加工し、その後で、工具を取り外し、工具スピンドルが、第１の異形材部分に適合されたクランプジョーを有する追加緊締装置を把持し、クランプジョーが第１の異形材部分に載置されるように、翼先端緊締装置において追加緊締装置を位置決めし、工具スピンドルが別の工具を把持し、これを用いて残りの異形材部分を加工することによって、解決される。

この本発明に係る方法の構成には、以下の利点がある。翼基部緊締装置と追加緊締装置との間の空間が、残りの異形材部分の加工中に自由なままなので、タービン翼は工具が接近可能なままであり、チップは下方に向かって自由に落下することができる。この接近可能性によって、工具に対する衝突のおそれはなくなり、公知の従来技術に比べて加工プログラミングが簡単になる。さらに、工作機械は、追加緊締装置を操作するための追加の軸を必要とせず、結局、適合されたクランプジョーによって、翼異形材の表面が大切に扱われる。

本発明の特別な構成形態は、従属請求項に記載されている。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

第１の異形材部分の加工後における、工作機械の翼先端緊締装置の領域を示す斜視図である。 追加緊締装置の取付け後における、図１に相当する図である。

両方の図面には、タービン翼１の加工中における工作機械の、回転駆動可能な翼先端緊締装置２を備えた領域が、斜視図で示されている。この翼先端緊締装置２の軸および駆動装置は、ハウジング３内に収容されている。翼先端緊締装置２とは反対側に位置する翼基部緊締装置およびタービン翼１の長手方向軸線に対して角度を成して方向付けられた工具軸が設けられているが、図面には示されていない。図１に示されているように、翼先端に隣接した第１の異形材部分４は、工具によって既に加工されている。この加工は、必ずしも仕上げ加工である必要はない。重要なことはただ、異形材部分が、後で述べるクランプジョーのための定義された安定した接触面（Anlageflaeche）を提供することだけである。

上に述べた第１の異形材部分４を安定化させるための、２つの部分５.１，５.２から成る追加緊締装置５は、図１に示した図面では、後の使用のためにハウジング３上に保管されている。追加緊締装置５の各部分５.１，５.２は、クランプジョー６.１，６.２を備えており、このクランプジョー６.１，６.２のクランプ面は、既に加工された第１の異形材部分４に合わせられている。クランプジョー６.１，６.２は、異形材部分４に全面的に接触している必要はなく、中断された接触部分を有することができる。さらに、追加緊締装置５の各部分５.１，５.２は、上方に向かって突出する操作ピン７を有しており、この操作ピン７は、工具スピンドルによって把持されることができるが、操作ピン７を把持する前に、その前にこの工具スピンドルにおいて緊締されていた工具、例えばフライスは、取り外されて例えば工具マガジン内に収納される。

図２に示した図面では、追加緊締装置５の両方の部分５.１，５.２は、工具スピンドルによって翼先端におけるその位置にもたらされて緊締されている。まず第１の部分５.１が、工具スピンドルによってその操作ピン７において把持され、かつゼロポイント・クランピングシステム（Nullpunkt-Spannsystem）を用いて、例えばタービン翼１の吸込み側において翼先端緊締装置２に固定され、その後でタービン翼は１８０°回転させられる。その後で第２の部分５.２が、工具スピンドルによって同様な形式でタービン翼の圧力側において固定される。操作ピン７は中空であり、かつ例えば工具スピンドルを通して供給される圧縮流体、例えば圧縮空気によって、追加緊締装置５の操作を可能にする。追加緊締装置５は圧力下で解除され、追加緊締装置５が無圧の場合にクランプする。

冒頭に挙げた欧州特許第２６１８９６１号明細書に基づき公知の従来技術と比較すると、上に述べた方法は、大幅に僅かなコストで、かつ事実上維持費なしで得られる。プログラミングもあまり複雑ではなく、素材サイズが変化しても、衝突のおそれなしに、工具の全自動式の確実な位置決めが可能になる。

１ タービン翼
２ 翼先端 緊締装置
３ ハウジング
４ 第１の異形材部分
５ 追加緊締装置
５.１ 追加緊締装置５の部分
５.２ 追加緊締装置５の部分
６.１ クランプジョー
６.２ クランプジョー
７ 操作ピン

Claims (11)

1. 多軸式の工作機械においてタービン翼（１）を切削加工する方法であって、回転可能な翼基部緊締装置と回転可能な翼先端緊締装置（２）とによって前記タービン翼（１）を保持し、かつ工具スピンドルにおいて緊締された工具によって加工する方法であって、
   まず、翼先端に隣接した第１の異形材部分（４）を前記工具によって加工し、その後で、前記工具を取り外し、前記工具スピンドルが、前記第１の異形材部分（４）に適合されたクランプジョー（６.１，６.２）を有する追加緊締装置（５）を把持し、前記クランプジョー（６.１，６.２）が前記第１の異形材部分（４）に載置されるように、前記翼先端緊締装置（２）において前記追加緊締装置（５）を位置決めし、前記工具スピンドルが別の工具を把持し、これを用いて残りの異形材部分を加工することを特徴とする、タービン翼を切削加工する方法。
2. 前記追加緊締装置（５）を、ゼロポイント・クランピングシステムを用いて前記翼先端緊締装置（２）に固定する、請求項１記載の方法。
3. 前記クランプジョー（６.１，６.２）は、前記追加緊締装置（５）に交換可能に配置されている、請求項１または２記載の方法。
4. 前記追加緊締装置は、２つの部分（５.１，５.２）から成り、該部分（５.１，５.２）はそれぞれ１つの前記クランプジョー（６.１，６.２）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. まず、前記追加緊締装置（５）の前記第１の部分（５.１）を、前記加工された異形材部分（４）の吸込み側または圧力側に取り付け、前記タービン翼（１）を１８０°回転させ、次いで、前記追加緊締装置（５）の前記第２の部分（５.２）を、前記加工された異形材部分（４）の圧力側または吸込み側に取り付ける、請求項４記載の方法。
6. 前記追加緊締装置（５）の前記部分（５.１，５.２）それぞれに、前記工具スピンドルによって前記部分（５.１，５.２）を把持するために操作ピン（７）が配置されている、請求項５記載の方法。
7. 前記操作ピン（７）は中空である、請求項６記載の方法。
8. 前記追加緊締装置（５）を、前記工具スピンドルを通して供給される圧縮流体を用いて緊締または弛緩する、請求項７記載の方法。
9. タービン翼（１）を保持するために回転可能な翼基部緊締装置と回転可能な翼先端緊締装置（２）とを有しており、工具を緊締するために工具スピンドルをさらに有している、タービン翼（１）を切削加工する工作機械であって、
   当該工作機械は、２つの部分（５.１，５.２）から成る追加緊締装置（５）を有しており、前記両方の部分（５.１，５.２）は、それぞれ１つまたは複数のクランプジョー（６.１，６.２）を備えており、前記追加緊締装置（５）は、前記翼先端緊締装置（２）に、好ましくはゼロポイント・クランピングシステムを用いて固定することができることを特徴とする、タービン翼（１）を切削加工する工作機械。
10. 前記追加緊締装置（５）の前記部分（５.１，５.２）それぞれに、該部分（５.１，５.２）を把持するために操作ピン（７）が設けられている、請求項９記載の、タービン翼（１）を切削加工する工作機械。
11. 前記追加緊締装置（５）は、前記工具スピンドルを通して供給される圧縮流体を用いて緊締または弛緩される、請求項９または１０記載の、タービン翼（１）を切削加工する工作機械。