JP2022178742A - Broach for turbine disc groove processing, and turbine disc groove processing method using the broach - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジェットエンジンや発電機等で使用されるタービンディスク、特に内側もしくは外側にリブを設けたタービンディスクの円周上に溝加工を行う専用のブローチ、当該ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法に関する。 The present invention relates to a turbine disk used in jet engines, power generators, etc., especially a broach dedicated to grooving on the circumference of a turbine disk provided with ribs on the inside or outside, and a turbine disk groove using the broach. It relates to the processing method.
一般的に、各種部品の内周側もしくは外周側に歯車加工を行う場合には、ブローチという切削工具を用いて行われる(特許文献1参照)。中でも、ジェットエンジン等で使用されるタービンディスクの円周に沿って、特殊な形状の溝加工を行う場合にも、その形状に即したブローチを用いて切削加工が行われる(特許文献2および3参照)。タービンディスク300の周縁部の部分断面図を図5、図5に示すタービンディスク300の周縁部に溝加工を行った模式底面図を図6、別形態のタービンディスク400の周縁部の部分断面図を図7に示す。
In general, a cutting tool called a broach is used to machine gears on the inner or outer peripheral side of various parts (see Patent Document 1). Above all, when performing groove machining of a special shape along the circumference of a turbine disk used in a jet engine or the like, cutting is performed using a broach that conforms to the shape (
しかし、図5ないし図7に示す様にタービンディスク300,400の内側もしくは(および)外側にはリブ301,401,402が設けられている場合、従来のブローチで溝加工を行ってもリブ301,401,402の溝加工時にブローチを形成している切れ刃が一方側のみで切削加工が行われることがある。また、図6に示す様にブローチの幅方向の中心C11がタービンディスクの中心C12が所定の角度α(スキュー角とも言う)を有した状態で切削加工を行う場合もある。従来のタービンディスク溝加工用ブローチを用いたタービンディスク500の溝加工工程(第1工程~第3工程)の模式図を図8ないし図10に示す。
However, if
前述したようにタービンディスク500の周縁部にはリブ501を有しており、かつスキュー角を有した状態、すなわちブローチの幅方向の中心C21がタービンディスク500の中心C22が所定の角度を有した状態で溝加工を行う場合、図8に示す様に従来のタービンディスク溝加工用ブローチ70(71~73)を用いて、リブ501のいずれか一方の端部で溝加工が完了する。
As described above, the
先に溝加工が完了した端部は、その後の従来のタービンディスク溝加工用ブローチ70(71~74)を用いた溝加工では、ブローチによる拘束を受けない状態で図9に示す様にリブ501の中央部や反対側の端部は溝加工が進む。同時に、当該リブ501の一部が大きな塊Bとして発生する。
In the subsequent grooving using the conventional turbine disk grooving broaches 70 (71 to 74), the end portion for which grooving has been completed first forms a
その後、反対側の端部の溝加工が完了すると、図10に示す様に従来のタービンディスク溝加工用ブローチ70(71~75)を用いることで各ブローチによる拘束を受けずに切削加工が進むので、当該リブ501の一部である塊Bによってタービンディスク500の一部が損なわれるという問題があった。
After that, when the grooving of the opposite end is completed, the conventional turbine disk grooving broach 70 (71 to 75) is used as shown in FIG. Therefore, there is a problem that part of the
そこで、本発明はリブを有するタービンディスクの溝加工においても、タービンディスクの一部が損傷を受けることなく溝加工を行うことができるタービンディスク溝加工用ブローチおよび当該ブローチを用いた溝加工方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a turbine disk grooving broach and a grooving method using the broach, which can perform grooving without partly damaging the turbine disk even in grooving a turbine disk having ribs. The task is to provide
本発明のタービンディスク溝加工用ブローチは、リブ状の突起を有するタービンディスクの外周面に溝加工を行うためのタービンディスク溝加工用ブローチであり、当該タービンディスク溝加工用ブローチは、長手方向に配列されている複数の切れ刃とこれら複数の切れ刃の底部を支える基部から形成されている。そして、これらの切れ刃に当該ブローチの幅方向に対して所定の傾斜角を設け、この傾斜角は、0.5°以上10°以下の範囲とすることが望ましい。また、これらの切れ刃の幅方向の寸法は、基部の幅方向の寸法の50%以下とすることができる。 A turbine disk grooving broach according to the present invention is a turbine disk grooving broach for grooving an outer peripheral surface of a turbine disk having rib-like projections. It is formed from an array of cutting edges and a base supporting the bottom of the plurality of cutting edges. It is desirable that these cutting edges are provided with a predetermined inclination angle with respect to the width direction of the broach, and this inclination angle is in the range of 0.5° or more and 10° or less. Also, the widthwise dimension of these cutting edges can be 50% or less of the widthwise dimension of the base.
当該タービンディスク溝加工用ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法の発明については、タービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心軸とタービンディスクの径方向の中心軸とを互いにずらした状態(離間させた状態)でタービンディスクの外周面に溝加工を行う溝加工方法とする。 Regarding the invention of the turbine disk grooving method using the turbine disk grooving broach, the width direction central axis of the turbine disk grooving broach and the radial direction central axis of the turbine disk are displaced from each other (separation A grooving method for grooving the outer peripheral surface of the turbine disk in a state where the turbine disk is placed.
また、当該タービンディスク溝加工用ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法において、当該ブローチの切れ刃の傾斜角を0°としたブローチを用いてタービンディスクの溝加工を行う第1溝加工工程、第1溝加工工程後に傾斜角が0.5°以上10°以下の範囲であるタービンディスク溝加工用ブローチを用いてタービンディスクの溝加工を行う第2溝加工工程、を含むタービンディスクの溝加工方法とすることもできる。 Further, in the turbine disk grooving method using the turbine disk grooving broach, a first grooving step of grooving the turbine disk using a broach having a cutting edge with an inclination angle of 0°; a second grooving step of grooving the turbine disk using a turbine disk grooving broach having an inclination angle of 0.5° or more and 10° or less after the first grooving step; It can also be used as a method.
さらに、前述の第2溝加工工程後に、ブローチの切れ刃の傾斜角を0°としたタービンディスク溝加工用ブローチを用いてタービンディスクの溝加工を再度行っても構わない。 Furthermore, after the above-described second grooving step, the turbine disk grooving broach may be performed again using a broach for turbine disk grooving in which the inclination angle of the cutting edge of the broach is 0°.
本発明のタービンディスク溝加工用ブローチを形成する各切れ刃に当該ブローチの幅方向に対して所定の範囲で傾斜角を設けることで、リブを有するタービンディスクの溝加工であってもリブの部分に対して均等に切削加工が行われるので、タービンディスクの一部が損傷を受けることなく溝加工を行うことができる。 By providing each cutting edge forming the turbine disk grooving broach of the present invention with an inclination angle within a predetermined range with respect to the width direction of the broach, even when grooving a turbine disk having ribs, the rib portion can be Since the cutting work is evenly performed on the turbine disk, the grooving can be performed without damaging a part of the turbine disk.
本発明のタービンディスク溝加工用ブローチの一実施形態について図面を用いて以下に説明する。本発明の第1実施形態であるタービンディスク溝加工用ブローチ1の正面図を図1、タービンディスク溝加工用ブローチ1の右側面図を図2にそれぞれ示す。
An embodiment of a turbine disk grooving broach according to the present invention will be described below with reference to the drawings. A front view of a turbine
本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ1は、図1に示す様に複数の切れ刃2a,2b,2c,2dが長手方向(切削加工時におけるタービンディスク溝加工用ブローチの移動方向)に配列されている。これら複数の切れ刃2a,2b,2c,2dの台座部分は、これらの切れ刃2a,2b,2c,2dの底部を支える基部3が形成されている。
As shown in FIG. 1, a turbine
また、各切れ刃2a,2b,2c,2dは、図2に示す様にタービンディスク溝加工用ブローチ1の幅方向に対して所定の角度θで傾斜している(以下、傾斜角という)。この傾斜角θは、0.5°以上10°以下の範囲とする。これらの切れ刃2a,2b,2c,2dの幅方向の寸法hは、基部3の幅方向の寸法Hの50%以下としても構わない。
2, each
次に、前述したタービンディスク溝加工用ブローチを用いるタービンディスクの溝加工方法の発明について図面を用いて説明する。本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ10(11~13)を用いたタービンディスク100の溝加工形態(第1加工形態)の模式図を図3に示す。本発明の溝加工は、第1および第2の溝加工工程から形成される。第1溝加工工程は、図3に示す様にまず切れ刃の傾斜角が0°であるタービンディスク溝加工用ブローチ51,52を用いて、外周面にリブ101を有したタービンディスク100の溝加工を行う。
Next, an invention of a turbine disk grooving method using the above-described turbine disk grooving broach will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a schematic diagram of a grooving mode (first machining mode) of a
その後、切れ刃の傾斜角が0.5°以上10°以下の範囲であるタービンディスク溝加工用ブローチ10(11,12,13)を用いてタービンディスクの溝加工を行う(第2溝加工工程)。第2溝加工工程の後、切れ刃の傾斜角が0°であるタービンディスク溝加工用ブローチ53を用いて、タービンディスクの溝加工を再度行うこともできる。
Thereafter, the turbine disk grooving is performed using the turbine disk grooving broach 10 (11, 12, 13) having an inclination angle of the cutting edge in the range of 0.5° or more and 10° or less (second grooving step ). After the second grooving step, the turbine
本溝加工方法を用いることで、図3に示したタービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心軸C1とタービンディスクの径方向の中心軸C2を互いにずらした状態(図6に示すスキュー角αを有した状態)で溝加工を行うこともできる。 By using this grooving method, the width direction central axis C1 of the turbine disk grooving broach shown in FIG. 3 and the radial direction central axis C2 of the turbine disk are shifted from each other (the skew angle α Grooving can also be performed in the state of having
次に、本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ20(21~25)を用いたタービンディスク200の溝加工形態(第2加工形態)の模式図を図4に示す。本発明の溝加工方法は、第1加工形態と同様に、図4に示す様にまず切れ刃の傾斜角が0°であるタービンディスク溝加工用ブローチ61,62を用いてタービンディスク200の溝加工を行う(第1溝加工工程)。本溝加工では、タービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心C3とタービンディスクの径方向の中心軸C3は互いに一致しているものとする。
Next, FIG. 4 shows a schematic diagram of a grooving mode (second machining mode) of the
その後、切れ刃の傾斜角が0.5°以上10°以下の範囲であるタービンディスク溝加工用ブローチ20(21~25)を用いてタービンディスク200の溝加工を行う(第2溝加工工程)。第2溝加工工程の後、切れ刃の傾斜角が0°であるタービンディスク溝加工用ブローチ63,64を用いて、タービンディスク200の溝加工を再度行う。
After that, grooving of the
なお、図4に示すように本発明の溝加工方法において、切れ刃の幅方向の大きさが互いに異なる複数のタービンディスク溝加工用ブローチ22,23を組み合わせることで溝の同一幅方向の加工を行うこともできる。
As shown in FIG. 4, in the grooving method of the present invention, grooves can be machined in the same width direction by combining a plurality of turbine
1,11~13,21~25 タービンディスク溝加工用ブローチ
2(2a,2b,2c,2d)切れ刃
3 基部
C1,C11 タービンディスク溝加工用ブローチの中心軸
C2,C12 タービンディスクの径方向の中心軸
h 切れ刃の幅方向の寸法
H 基部の幅方向の寸法
θ 切れ刃の傾斜角
α タービンディスク溝加工用ブローチの中心軸とタービンディスクの径方向の中心軸の成す角度
1, 11 to 13, 21 to 25 Turbine disk grooving broach 2 (2a, 2b, 2c, 2d)
Claims (6)
6. The turbine disk groove according to claim 5, wherein after the second grooving step, the turbine disk grooving broach having the inclination angle of 0° is used to perform grooving of the turbine disk again. processing method.
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JP2021085762A JP2022178742A (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Broach for turbine disc groove processing, and turbine disc groove processing method using the broach |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021085762A Pending JP2022178742A (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Broach for turbine disc groove processing, and turbine disc groove processing method using the broach |
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