JP2019116870A - インペラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間を短くしつつ、所望する性能が得られる翼間流路を有するインペラの製造方法を提供する。【解決手段】第１ブレード１２と、第１ブレード１２とは形状の異なる第２ブレード１３とが周方向において交互に並ぶインペラとしてのコンプレッサホイール１０の製造方法であって、フランクミーリングによって第１ブレード１２を加工する工程と、ポイントミーリングによって第２ブレード１３を加工する工程とが含まれる。【選択図】図２

Description

本発明は、インペラの製造方法に関する。

従来、高い出力を得るために過給器を利用する内燃機関が知られている。このような過給器においては、鍛造加工した鍛造素形材に切削加工を加えて仕上げられるコンプレッサホイールが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３０５６２９号公報

ところで、切削加工で仕上げられるコンプレッサホイールは、寸法精度がよく所望の性能が得られる反面、加工に時間を要する。なお、このような課題は、コンプレッサホイールに限るものではない。タービンホイールなど、その他の切削加工されるインペラにおいても、同様の課題が生じる。

上記課題を解決するために、第１ブレードと前記第１ブレードと形状の異なる第２ブレードとが周方向において交互に並ぶインペラの製造方法であって、フランクミーリングによって前記第１ブレードを加工する工程と、ポイントミーリングによって前記第２ブレードを加工する工程とを含む、ことを要旨とする。

フランクミーリングによって加工される第１ブレードとポイントミーリングによって加工される第２ブレードとの間が、インペラの性能を決める翼間流路となる。
第１ブレードは、刃具の側面で加工される。このため、第１ブレードの加工に要する時間は短い。一方で、第１ブレードの断面形状は、刃具の形状に依存する。その点、第２ブレードは、刃具の先端で加工される。このため、第２ブレードの断面形状は、刃具の形状に依存しない。したがって、第２ブレードを、所望する形状に加工することができる。これにより、第１ブレードと第２ブレードとの間に所望の形状を有する翼間流路を形成することができる。すなわち、上記製造方法によれば、加工時間を短くしつつ、所望する性能が得られる翼間流路を有するインペラを製造することができる。

コンプレッサホイールの斜視図。 回転方向に沿って切った断面を含むコンプレッサホイールの斜視図。

以下、インペラを内燃機関のターボチャージャに用いられるコンプレッサホイールに具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、コンプレッサホイール１０は、回転軸Ｏに沿って徐々に外径が長くなる円錐台状の本体部１１と、本体部１１の表面に設けられる第１ブレード１２及び第２ブレード１３を備えている。コンプレッサホイール１０の材質は、例えばアルミニウム合金である。

本体部１１には、回転軸Ｏに沿って延びる連結孔１４が設けられている。本体部１１は、連結孔１４に挿入されるシャフト（図示略）によってタービンホイール（図示略）に連結される。

第１ブレード１２及び第２ブレード１３は、それぞれ６枚ずつ設けられている。各第１ブレード１２及び第２ブレード１３は、回転軸Ｏの周方向において交互に配置されている。第１ブレード１２及び第２ブレード１３は、互いに形状が異なる。

図２に示すように、第１ブレード１２は、本体部１１に連続する基端部１２ａから先端部１２ｂに向かうにつれて徐々に板幅が細くなる台形状の断面形状を有している。基端部１２ａと先端部１２ｂとを繋ぐ外形線は、基端部１２ａから先端部１２ｂに向かうにつれて徐々にコンプレッサホイール１０の回転方向に傾斜する直線である。

第２ブレード１３は、本体部１１に連続する基端部１３ａから先端部１３ｂに向かうにつれて徐々に板幅が細くなる台形状の断面形状を有している。第２ブレード１３は、基端部１３ａと先端部１３ｂとを繋ぐ外形線は、基端部１３ａから先端部１３ｂに向かうにつれて徐々にコンプレッサホイール１０の回転方向に向かう傾斜が大きくなる曲線である。

なお、第１ブレード１２と第２ブレード１３との間は、コンプレッサホイール１０の性能を決める翼間流路１５である。
次に、コンプレッサホイール１０の製造方法について説明する。

まず、アルミニウム合金の素材を鍛造して、コンプレッサホイール１０のおおよその形状を有する鍛造材を製造する。
次に、鍛造材を切削することにより、コンプレッサホイール１０が仕上げられる。

図２に示すように、この鍛造材の切削工程において、第１ブレード１２は、ボールテーパエンドミル２０の側面を使用するフランクミーリングによって加工される。この場合、ボールテーパエンドミル２０は、その側面が第１ブレード１２に押し当てられた状態で、回転軸Ｏの径方向に沿って変位させられる。

第２ブレード１３は、ボールテーパエンドミル２０の先端を使用するポイントミーリングによって加工される。この場合、ボールテーパエンドミル２０は、その先端が第２ブレード１３に押し当てられた状態で、回転軸Ｏの径方向に沿って変位させられる。第２ブレード１３は、ボールテーパエンドミル２０によってポイントミーリングされる位置が第２ブレード１３の先端部１３ｂから基端部１３ａに向かって徐々に移動していくことにより加工される。

本実施形態の効果について説明する。
第１ブレード１２は、フランクミーリングにより加工される。このため、第１ブレード１２の加工に要する時間は短い。一方で、第１ブレード１２の断面形状は、ボールテーパエンドミル２０の形状に依存する。その点、第２ブレード１３は、ポイントミーリングにより加工される。このため、第２ブレード１３の断面形状は、ボールテーパエンドミル２０の形状に依存しない。これにより、第１ブレード１２と第２ブレード１３との間に所望の形状を有する翼間流路１５を形成することができる。

このように、コンプレッサホイール１０は、フランクミーリングにより第１ブレード１２を加工する工程と、ポイントミーリングにより第２ブレード１３を加工する工程とを経て製造される。その結果、本実施形態に示す製造方法によれば、加工時間を短くしつつ、所望する性能が得られる翼間流路１５を有するコンプレッサホイール１０を製造することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・コンプレッサホイール１０は、鋳物材や押出材を切削することにより製造してもよい。

・コンプレッサホイール１０の材質はアルミニウム合金に限らない。チタンやその他の金属を使用してもよい。
・コンプレッサホイール１０に限らず、タービンホイールやその他のインペラにも上記実施形態の製造方法を適用することができる。

・刃具は、フランクミーリング用の刃具及びポイントミーリング用の刃具の２つを用いてもよい。

１０…コンプレッサホイール、１１…本体部、１２…第１ブレード、１３…第２ブレード、１４…連結孔、１５…翼間流路、２０…ボールテーパエンドミル。

Claims (1)

1. 第１ブレードと前記第１ブレードとは形状の異なる第２ブレードとが周方向において交互に並ぶインペラの製造方法であって、
   フランクミーリングによって前記第１ブレードを加工する工程と、ポイントミーリングによって前記第２ブレードを加工する工程とを含む
   インペラの製造方法。