JP2985004B2 - 分散された冷却孔を有する翼及びその加工する方法とその装置 - Google Patents
分散された冷却孔を有する翼及びその加工する方法とその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はガスタービンエンジンの翼の冷却特にその翼
を製造する方法および装置に関する。 [従来の技術] 米国特許第4,197,443号には、上述した類のタービン
ブレードに冷却孔を設ける目的及び現在のやり方が示さ
れている。それによると冷却孔は複数からなりそのそれ
ぞれの放出端から横方向及び下方に伸びる分散器によっ
て冷却エアが翼全面に分配される。この特許の特徴は単
一電極で冷却孔とその分散領域との両方を形成できるよ
うにした放電加工機(EDM)にあり、更にその単一電極
が櫛のような形状を有し、1回のストロークで単一ブレ
ードに複数個配列された孔と、それと関連する分散器と
のそれぞれの孔と分散器を形成する。 この方法と装置は信頼できる安定した製品をつくれる
が、その方法は時間が掛り比較的高価なものとなる。 [問題点を解決するための手段] 本発明の1つの目的は、例示したタービン翼に空冷用
孔及びそれと関連する分散器形状を形成する改良された
方法並びにその装置を提供するにある。 特定の目的は、従来の技術に比較して短い時間で上記
の目的を実現するにある。 他の特定の目的は前記の目的を実現しかつすぐれた熱
交換特性を有する製品を提供するにある。 前記の目的を達するため本発明においては2つの工程
すなわち、レーザビームが迅速に且つ低コストに孔を穿
ち、EDM工程で分散器形状を形成する。工程中EDM部分は
以前に要していた時間の何分の1かになり、この2つの
工程を1体化することで全体にコスト安となる。そして
これらの工程は好ましくは前記順序で行われるが、場合
によっては分散器のEDM形成後レーザドリルをやっても
よい。 [実施例] 第1図において、本発明は、高圧ガスタービンのステ
ータ翼部品10に適用した場合で示してある。中空翼11が
半径方向の内側ベース又は支え部分12と半径方向の外側
ベース又は支え部分13と1体かつその中間に形成されて
いる。第1列の空冷孔14は翼の縁沿い又はその近くに配
され第2列の空冷孔15は同じように翼の縁沿いであって
空冷孔14の列の下流に配されている。空冷孔15は下流に
向く分散器を形成することで特徴づけられる。タービン
を動かすと高圧の冷却用空気がエンジンのコンプレッサ
ーから図示しないポートを介して各ブレードの中空孔へ
供給され、それによって空冷孔14,15は翼面に冷却空気
の保護膜を吹き降して、翼に流れる高温燃焼ガスによる
腐食あるいは粗悪化を防ぐことが理解されよう。また更
にステータ翼部品10は内外両支え部に中空部を有し、孔
14,15は翼又は隣接する支え部の燃焼ガスに曝される壁
に形成された孔を示すものと考慮すべきことが理解され
よう。 本発明の好ましい使用は、孔14,15の形成の第1工程
は、第2図に示すように中空翼11の凸状壁の下流方向に
対して鋭角δの特定方向にレーザドリルによって行われ
る。図示したようにレーザ光16は凸状壁の角度に僅かに
収斂しており、この例ではレーザ光16の焦点が壁の中心
部にある。レーザドリル装置の部品は第7図に示すが、
ここではそのレーザがマサチューセッツ州,スターブリ
ッジのコヒラントジェネラルコーポレーション製ネオデ
イミウムYAG製品であって、600マイクロセコンドで10ジ
ュールのパルスを発生し、2〜10ヘルツの繰返し率であ
ることを述べるだけで充分であろう。翼部品の中空は例
えばパラフィンワックスのようなエネルギー分散ワック
スを詰めてレーザドリル加工に備えるが、この場合例示
したドリルされる孔は、MAR−M509(コバルトニッケル
ベース)合金の翼−材料からなる翼厚0.220インチ(約
0.559cm)のものに長さ0.350インチ(約0.889cm)、径
0.020インチ(約0.508cm)のもので、5レーザパルスの
急速5Hzバーストで孔15を完成させるのに充分である
が、最後のパルスエネルギーはワックスの中に分散吸収
されて例示されている凸面壁をドリル加工している間翼
の対向(凹面)壁を保護する。 孔15の孔明け加工が終ると充填したワックスを溶解し
て除き、加工された孔が仕様通りか検査する。その検査
は、宝石用ルーペを使用し、孔の中の1つ又は2つを目
視するスポット検査ではあるが各ドリル加工された孔の
ある表面粗さを見つけ出す。そのような粗さはレーザに
よる孔明け加工の特徴であり、粗さ観察は現段階の技術
では翼の外表面の仕上りと比較した単なる品質上のもの
である。レーザによる孔加工の相対粗さはむしろ好まし
いものとみなされている。その理由は、翼壁の含まれた
場所との熱交換(即ち冷却)がそれにより高められるか
らである。 第2の工程は、第3図に例示したように、第7図と関
連させて記載されるべき装置を用いて、レーザ加工され
た各孔15の分散器端部17のEDM形成工程である。第3図
において、EDM加工には端面が略三角の(第3A図参照)
単一の長い加工用電極18を使用するが、三角部分は電極
の長手軸に対してβの角度をなしている。更に詳しく
は、この三角形部分のリード部又は上流端部19となると
ころは好ましくは円く縁どりされ孔15の半径に一致し、
角度βは好ましくは加工された孔15の軸に関して特定の
傾斜面を有する分散器の傾斜と一致する。第3図におい
て角度αは分散器表面17の翼面に対してタンジェント
で、孔15の軸で切れる部分的な傾斜を示す。EDM工程に
は、第3図に示す如く、角度範囲β内の選ばれたコース
20に沿って翼の中へ電極18が案内されプログラムされて
入り込むことを含む。EDM工程が終ると、電極18が引込
み、第4図に示すようにきれいで滑らかに形成された完
成された分散器表面17が現れる。そして上記工程によ
り、分散器表面17の孔15に隣接した部分の幅即ちベース
幅は孔15の孔径よりも大とされる。目視検査で分散器表
面17が翼面として滑らかであるか、レーザドリル孔の表
面粗さと対照する。 こうして中空翼11に、内側の孔15と外側の分散器部と
が備えられる。なお、孔15の孔軸方向の長さ即ち軸長
は、中空翼11の内表面に対する孔15の軸心の幾何学的交
点aと外表面に対する分散器部の軸心の幾何学的交点b
との距離の少なくとも2分の1である。 第5及び5A図は1変形例であり、EDM加工具である複
数歯加工具25が銅板から切出され使用される櫛状ブラン
クであり、電極18の代りに、ドリル孔15と同数の複数の
分散器表面17を加工する。 各分散器表面17が1回のEDM加工ストロークで形成さ
れるには、複数の丸歯突起即ち歯26の異った1つが予め
選定された固定の方向配列に従って翼の中へ進入され
る。なお、各歯26の先端部分の幅即ちベース長さはレー
ザドリル孔の径よりも大きくされている。 第6及び6A図は本発明のレーザドリル、EDM加工のそ
れぞれの工程を例示しており翼11の凹面の分散器特有の
孔15′を造る。翼の中空内部は、リード端縁即ち翼の局
部凹面に対し比較的傾角の小さい孔15′の前方へ冷気を
送る複数の孔14′を備えた翼の端縁のすぐ後に第2の空
間27を有するのが見える。この場合、平らな複数歯加工
具25が翼の凹面に接するが、若し第5A図に示すように折
り目28に沿って曲げられると工具25は、第5図に示した
凹面に加工するのと同様に迅速に凹面(29)上に複数の
分散器面17を同時に形成できる。 第7図には、レーザドリル加工装置30とEDM加工装置3
1が複合されて示されているが、複数のドリル加工及び
分散器形成をされる翼に対して少なくとも1つのコンピ
ュータプログラム手段32が両工程における座標位置を与
える。特に、レーザドリルが位置34での加工物であるス
テータ翼部品10を支持するための5軸位置決め台33とし
て特定される支持装置は、コンピュータで指示された複
数のレーザドリルサイクルの各サイクルと姿勢変化の間
中のみならず、台33が同様の加工位置どりを行なうEDM
加工ステーションに搬送される間にも加工物をチャック
し続けるものと理解すべきである。このようにして、量
産目的には台33は好ましくは、ドリル加工位置34にあろ
うがEDM加工位置にあろうが同じ加工物を同じように支
持する複数の同一多軸位置決め台の1つである。 第7図のレーザドリル加工装置30内の表示と接続は図
面で明らかであるが、プログラムされた制御が各孔ドリ
ル加工のパルス数のみならず、孔加工間の短い時間に5
軸位置決め台を介して被加工物(翼)の移動を指令する
のにも適用される。エネルギーモニター電流が励起レベ
ルの帰還制御のためにレーザ出力を感知するので各加工
毎のパルス数は、各特定の孔をその翼の対向壁を損傷す
ることなく完成する。レンズ35はレーザ光を上述の焦点
に、つまり好ましくはドリルされる孔の長さの中間点に
収束させる。実施例では、レーザ光はレンズ35への入射
時にレンズに照準される。レンズは直径0.5インチ(約
1.29cm)の円形部で、焦点距離8インチ(約20.32cm)
であり、これによって平均直径0.020インチ(約0.0508c
m)のドリル孔がやや砂時計に似た形で形成される。 第7図のEDM加工装置31内の表示と接続はまた図面で
明らかであるが被加工物(翼)10用の支持台は好ましく
は装置のレーザ側30に示した5軸位置決め台と同じ物で
ある。プロセスのEDM加工部では、この加工台は誘電液
の中へ被加工物10と一緒に漬けられ、その液は加工部位
へ連続的に常に新しい液が当るようにフィルターされ循
環されている。加工電極36は、単一の分散器形状を形成
する場合には、第3図及び第3A図で示すようになってお
り、この場合、高速を除けば位置や方向を指示するコン
ピュータ制御はレーザドリル加工の場合のものと同一で
よい。他方、加工電極36が多数分散器加工用に形成され
る場合には第5図,第5A図及び第6A図に示すように、移
動指示は大きくなり、回数は少なくなる。 EDM加工の電極が何であれ、単一のコンピュータプロ
グラム手段32は、レーザドリルとEDM加工操作を支配す
るそれぞれのコンピュータ制御プログラム37,38へ、両
コンピュータに共通の指示である座標位置データベース
を供するものと理解される。特に、レーザドリル加工の
ため、第1のコンピュータ37はこのデータベース(32)
を利用し、(1)台33および現在ドリル加工位置にある
被加工物10の座標位置と姿勢を決定制御し、また(2)
レーザエネルギーの調節と各孔のドリル加工のために放
出されたレーザエネルギーの量を決定制御する。同様に
EDM加工に対して、第2のコンピュータ38は同じデータ
ベース(32)を利用して(1)台33および現在EDM加工
位置にある被加工物10の座標位置と姿勢を決定制御する
とともに、また(2)EDM加工電極36の移動量と電源レ
ベルを決定制御する。 本発明は経済的に翼の多量生産をもたらし、更に優れ
た製品を得ることによって上記の全ての目的を達するこ
とが判るであろう。及び32におけるコンピュータプログ
ラムが多孔EDM加工装置31に対して、単一孔レーザドリ
ル装置30又は多孔レーザドリル装置30と関連づけて用い
られ、同じ設計の翼に対して分散器で特徴づけられる冷
却孔の大量生産に貢献するように用いられることが理解
されよう。 一方本発明は好ましい実施例で詳細に説明されたが、
その変形は本発明の範囲から外れることなくなし得るも
のである。例えば先ず最初にレーザドリル加工を行い、
次にEDM加工を行うのが好ましいが、所与の翼(被加工
物)への操作としては、本質的に最終製品が同じなら
ば、分散器のEDM加工が先で次にレーザドリルが行われ
てもよい。
を製造する方法および装置に関する。 [従来の技術] 米国特許第4,197,443号には、上述した類のタービン
ブレードに冷却孔を設ける目的及び現在のやり方が示さ
れている。それによると冷却孔は複数からなりそのそれ
ぞれの放出端から横方向及び下方に伸びる分散器によっ
て冷却エアが翼全面に分配される。この特許の特徴は単
一電極で冷却孔とその分散領域との両方を形成できるよ
うにした放電加工機(EDM)にあり、更にその単一電極
が櫛のような形状を有し、1回のストロークで単一ブレ
ードに複数個配列された孔と、それと関連する分散器と
のそれぞれの孔と分散器を形成する。 この方法と装置は信頼できる安定した製品をつくれる
が、その方法は時間が掛り比較的高価なものとなる。 [問題点を解決するための手段] 本発明の1つの目的は、例示したタービン翼に空冷用
孔及びそれと関連する分散器形状を形成する改良された
方法並びにその装置を提供するにある。 特定の目的は、従来の技術に比較して短い時間で上記
の目的を実現するにある。 他の特定の目的は前記の目的を実現しかつすぐれた熱
交換特性を有する製品を提供するにある。 前記の目的を達するため本発明においては2つの工程
すなわち、レーザビームが迅速に且つ低コストに孔を穿
ち、EDM工程で分散器形状を形成する。工程中EDM部分は
以前に要していた時間の何分の1かになり、この2つの
工程を1体化することで全体にコスト安となる。そして
これらの工程は好ましくは前記順序で行われるが、場合
によっては分散器のEDM形成後レーザドリルをやっても
よい。 [実施例] 第1図において、本発明は、高圧ガスタービンのステ
ータ翼部品10に適用した場合で示してある。中空翼11が
半径方向の内側ベース又は支え部分12と半径方向の外側
ベース又は支え部分13と1体かつその中間に形成されて
いる。第1列の空冷孔14は翼の縁沿い又はその近くに配
され第2列の空冷孔15は同じように翼の縁沿いであって
空冷孔14の列の下流に配されている。空冷孔15は下流に
向く分散器を形成することで特徴づけられる。タービン
を動かすと高圧の冷却用空気がエンジンのコンプレッサ
ーから図示しないポートを介して各ブレードの中空孔へ
供給され、それによって空冷孔14,15は翼面に冷却空気
の保護膜を吹き降して、翼に流れる高温燃焼ガスによる
腐食あるいは粗悪化を防ぐことが理解されよう。また更
にステータ翼部品10は内外両支え部に中空部を有し、孔
14,15は翼又は隣接する支え部の燃焼ガスに曝される壁
に形成された孔を示すものと考慮すべきことが理解され
よう。 本発明の好ましい使用は、孔14,15の形成の第1工程
は、第2図に示すように中空翼11の凸状壁の下流方向に
対して鋭角δの特定方向にレーザドリルによって行われ
る。図示したようにレーザ光16は凸状壁の角度に僅かに
収斂しており、この例ではレーザ光16の焦点が壁の中心
部にある。レーザドリル装置の部品は第7図に示すが、
ここではそのレーザがマサチューセッツ州,スターブリ
ッジのコヒラントジェネラルコーポレーション製ネオデ
イミウムYAG製品であって、600マイクロセコンドで10ジ
ュールのパルスを発生し、2〜10ヘルツの繰返し率であ
ることを述べるだけで充分であろう。翼部品の中空は例
えばパラフィンワックスのようなエネルギー分散ワック
スを詰めてレーザドリル加工に備えるが、この場合例示
したドリルされる孔は、MAR−M509(コバルトニッケル
ベース)合金の翼−材料からなる翼厚0.220インチ(約
0.559cm)のものに長さ0.350インチ(約0.889cm)、径
0.020インチ(約0.508cm)のもので、5レーザパルスの
急速5Hzバーストで孔15を完成させるのに充分である
が、最後のパルスエネルギーはワックスの中に分散吸収
されて例示されている凸面壁をドリル加工している間翼
の対向(凹面)壁を保護する。 孔15の孔明け加工が終ると充填したワックスを溶解し
て除き、加工された孔が仕様通りか検査する。その検査
は、宝石用ルーペを使用し、孔の中の1つ又は2つを目
視するスポット検査ではあるが各ドリル加工された孔の
ある表面粗さを見つけ出す。そのような粗さはレーザに
よる孔明け加工の特徴であり、粗さ観察は現段階の技術
では翼の外表面の仕上りと比較した単なる品質上のもの
である。レーザによる孔加工の相対粗さはむしろ好まし
いものとみなされている。その理由は、翼壁の含まれた
場所との熱交換(即ち冷却)がそれにより高められるか
らである。 第2の工程は、第3図に例示したように、第7図と関
連させて記載されるべき装置を用いて、レーザ加工され
た各孔15の分散器端部17のEDM形成工程である。第3図
において、EDM加工には端面が略三角の(第3A図参照)
単一の長い加工用電極18を使用するが、三角部分は電極
の長手軸に対してβの角度をなしている。更に詳しく
は、この三角形部分のリード部又は上流端部19となると
ころは好ましくは円く縁どりされ孔15の半径に一致し、
角度βは好ましくは加工された孔15の軸に関して特定の
傾斜面を有する分散器の傾斜と一致する。第3図におい
て角度αは分散器表面17の翼面に対してタンジェント
で、孔15の軸で切れる部分的な傾斜を示す。EDM工程に
は、第3図に示す如く、角度範囲β内の選ばれたコース
20に沿って翼の中へ電極18が案内されプログラムされて
入り込むことを含む。EDM工程が終ると、電極18が引込
み、第4図に示すようにきれいで滑らかに形成された完
成された分散器表面17が現れる。そして上記工程によ
り、分散器表面17の孔15に隣接した部分の幅即ちベース
幅は孔15の孔径よりも大とされる。目視検査で分散器表
面17が翼面として滑らかであるか、レーザドリル孔の表
面粗さと対照する。 こうして中空翼11に、内側の孔15と外側の分散器部と
が備えられる。なお、孔15の孔軸方向の長さ即ち軸長
は、中空翼11の内表面に対する孔15の軸心の幾何学的交
点aと外表面に対する分散器部の軸心の幾何学的交点b
との距離の少なくとも2分の1である。 第5及び5A図は1変形例であり、EDM加工具である複
数歯加工具25が銅板から切出され使用される櫛状ブラン
クであり、電極18の代りに、ドリル孔15と同数の複数の
分散器表面17を加工する。 各分散器表面17が1回のEDM加工ストロークで形成さ
れるには、複数の丸歯突起即ち歯26の異った1つが予め
選定された固定の方向配列に従って翼の中へ進入され
る。なお、各歯26の先端部分の幅即ちベース長さはレー
ザドリル孔の径よりも大きくされている。 第6及び6A図は本発明のレーザドリル、EDM加工のそ
れぞれの工程を例示しており翼11の凹面の分散器特有の
孔15′を造る。翼の中空内部は、リード端縁即ち翼の局
部凹面に対し比較的傾角の小さい孔15′の前方へ冷気を
送る複数の孔14′を備えた翼の端縁のすぐ後に第2の空
間27を有するのが見える。この場合、平らな複数歯加工
具25が翼の凹面に接するが、若し第5A図に示すように折
り目28に沿って曲げられると工具25は、第5図に示した
凹面に加工するのと同様に迅速に凹面(29)上に複数の
分散器面17を同時に形成できる。 第7図には、レーザドリル加工装置30とEDM加工装置3
1が複合されて示されているが、複数のドリル加工及び
分散器形成をされる翼に対して少なくとも1つのコンピ
ュータプログラム手段32が両工程における座標位置を与
える。特に、レーザドリルが位置34での加工物であるス
テータ翼部品10を支持するための5軸位置決め台33とし
て特定される支持装置は、コンピュータで指示された複
数のレーザドリルサイクルの各サイクルと姿勢変化の間
中のみならず、台33が同様の加工位置どりを行なうEDM
加工ステーションに搬送される間にも加工物をチャック
し続けるものと理解すべきである。このようにして、量
産目的には台33は好ましくは、ドリル加工位置34にあろ
うがEDM加工位置にあろうが同じ加工物を同じように支
持する複数の同一多軸位置決め台の1つである。 第7図のレーザドリル加工装置30内の表示と接続は図
面で明らかであるが、プログラムされた制御が各孔ドリ
ル加工のパルス数のみならず、孔加工間の短い時間に5
軸位置決め台を介して被加工物(翼)の移動を指令する
のにも適用される。エネルギーモニター電流が励起レベ
ルの帰還制御のためにレーザ出力を感知するので各加工
毎のパルス数は、各特定の孔をその翼の対向壁を損傷す
ることなく完成する。レンズ35はレーザ光を上述の焦点
に、つまり好ましくはドリルされる孔の長さの中間点に
収束させる。実施例では、レーザ光はレンズ35への入射
時にレンズに照準される。レンズは直径0.5インチ(約
1.29cm)の円形部で、焦点距離8インチ(約20.32cm)
であり、これによって平均直径0.020インチ(約0.0508c
m)のドリル孔がやや砂時計に似た形で形成される。 第7図のEDM加工装置31内の表示と接続はまた図面で
明らかであるが被加工物(翼)10用の支持台は好ましく
は装置のレーザ側30に示した5軸位置決め台と同じ物で
ある。プロセスのEDM加工部では、この加工台は誘電液
の中へ被加工物10と一緒に漬けられ、その液は加工部位
へ連続的に常に新しい液が当るようにフィルターされ循
環されている。加工電極36は、単一の分散器形状を形成
する場合には、第3図及び第3A図で示すようになってお
り、この場合、高速を除けば位置や方向を指示するコン
ピュータ制御はレーザドリル加工の場合のものと同一で
よい。他方、加工電極36が多数分散器加工用に形成され
る場合には第5図,第5A図及び第6A図に示すように、移
動指示は大きくなり、回数は少なくなる。 EDM加工の電極が何であれ、単一のコンピュータプロ
グラム手段32は、レーザドリルとEDM加工操作を支配す
るそれぞれのコンピュータ制御プログラム37,38へ、両
コンピュータに共通の指示である座標位置データベース
を供するものと理解される。特に、レーザドリル加工の
ため、第1のコンピュータ37はこのデータベース(32)
を利用し、(1)台33および現在ドリル加工位置にある
被加工物10の座標位置と姿勢を決定制御し、また(2)
レーザエネルギーの調節と各孔のドリル加工のために放
出されたレーザエネルギーの量を決定制御する。同様に
EDM加工に対して、第2のコンピュータ38は同じデータ
ベース(32)を利用して(1)台33および現在EDM加工
位置にある被加工物10の座標位置と姿勢を決定制御する
とともに、また(2)EDM加工電極36の移動量と電源レ
ベルを決定制御する。 本発明は経済的に翼の多量生産をもたらし、更に優れ
た製品を得ることによって上記の全ての目的を達するこ
とが判るであろう。及び32におけるコンピュータプログ
ラムが多孔EDM加工装置31に対して、単一孔レーザドリ
ル装置30又は多孔レーザドリル装置30と関連づけて用い
られ、同じ設計の翼に対して分散器で特徴づけられる冷
却孔の大量生産に貢献するように用いられることが理解
されよう。 一方本発明は好ましい実施例で詳細に説明されたが、
その変形は本発明の範囲から外れることなくなし得るも
のである。例えば先ず最初にレーザドリル加工を行い、
次にEDM加工を行うのが好ましいが、所与の翼(被加工
物)への操作としては、本質的に最終製品が同じなら
ば、分散器のEDM加工が先で次にレーザドリルが行われ
てもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、分散器形状の冷却孔を翼面の凸面部に配した
高圧ガスタービンのステータ翼を示す簡略な透視図、 第2図は、第1図の翼の壁厚内の単一孔に関連してレー
ザドリル加工を示す拡大部分断面図、 第3図は、第2図の単一孔の分散器部分をEDM加工する
ところを示す第2図と同じ拡大部分断面図、 第4図は、EDM工具を除いた後の孔と分散器を示す第3
図と同じ拡大部分断面図、 第5図,第5A図は、複数の隣接孔の分散器が単一工程で
EDM加工され、第5図が第3図の断面、第5A図がEDM工具
を含む平面図である変形例を示す図、 第6図,第6A図は、翼の凹面内の分散器特徴の冷却孔を
レーザドリル加工及びEDM加工する例を示す、翼のリー
ド端部の部分断面図、 第7図は、本発明で使用されるレーザドリル加工装置及
びEDM加工装置の模式図表である。 図中、10……ステータ翼部品、11……中空翼、12……内
側支え部分、13……外側支え部分、14……空冷孔、15…
…空冷孔、16……レーザ光,17……分散器表面、18……
加工用電極、30……レーザドリル加工装置、31……EDM
加工装置、32……コンピュータプログラム手段、36……
加工電極。
高圧ガスタービンのステータ翼を示す簡略な透視図、 第2図は、第1図の翼の壁厚内の単一孔に関連してレー
ザドリル加工を示す拡大部分断面図、 第3図は、第2図の単一孔の分散器部分をEDM加工する
ところを示す第2図と同じ拡大部分断面図、 第4図は、EDM工具を除いた後の孔と分散器を示す第3
図と同じ拡大部分断面図、 第5図,第5A図は、複数の隣接孔の分散器が単一工程で
EDM加工され、第5図が第3図の断面、第5A図がEDM工具
を含む平面図である変形例を示す図、 第6図,第6A図は、翼の凹面内の分散器特徴の冷却孔を
レーザドリル加工及びEDM加工する例を示す、翼のリー
ド端部の部分断面図、 第7図は、本発明で使用されるレーザドリル加工装置及
びEDM加工装置の模式図表である。 図中、10……ステータ翼部品、11……中空翼、12……内
側支え部分、13……外側支え部分、14……空冷孔、15…
…空冷孔、16……レーザ光,17……分散器表面、18……
加工用電極、30……レーザドリル加工装置、31……EDM
加工装置、32……コンピュータプログラム手段、36……
加工電極。
フロントページの続き
(72)発明者 リザ ケイ.モザヴィ
アメリカ合衆国,ニューヨーク 10952,
モンセイ,バーチ ストリート 6
(56)参考文献 特開 昭54−63492(JP,A)
特開 昭61−251189(JP,A)
特開 昭58−114828(JP,A)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.内表面と外表面とを貫通する1つ又はそれ以上の冷
却孔を有し、該1つ又はそれ以上の冷却孔の各々は、レ
ーザードリル加工で造られた内側の穿孔部と、放電加工
で造られた外側の分散器部とを有し、これにより該内側
の穿孔部の面粗さが外側の分散器部の面粗さを実質的に
越えていることを特徴とするガスタービン翼用ボディシ
ェル。 2.前記内側の穿孔部の軸長は、前記内表面に対する前
記穿孔部の軸心の幾何学的交点と前記外表面に対する前
記分散器部の軸心の幾何学的交点との距離の少なくとも
2分の1である特許請求の範囲第1項記載のガスタービ
ン翼用ボディシェル。 3.内表面と外表面とを貫通する1つ又はそれ以上の冷
却孔を有し、該1つ又はそれ以上の冷却孔の各々は内側
の穿孔部と外側の分散器部とを有し、前記内側の穿孔部
がレーザドリル加工で造られ、前記外側の分散器部が放
電加工で造られてなるものであることを特徴とするガス
タービン翼用ボディシェル。 4.前記内側の穿孔部の軸長は、前記内表面に対する前
記穿孔部の軸心の幾何学的交点と前記外表面に対する前
記分散器部の軸心の幾何学的交点との距離の少なくとも
2分の1である特許請求の範囲第3項記載のガスタービ
ン翼用ボディシェル。 5.内側面と外側面を有する翼に冷却孔を形成する方法
であって、 (a) 前記外表面から内表面へレーザドリルで穿孔す
る工程と、 (b) 電子放電装置に、本体と該本体をとりつけられ
た少なくとも1つの歯を有する電極であって、該歯の本
体に接する基部が三角形であり、その頂点が前記本体か
ら突出しその分散器形成をなす面が実質的に平らである
電極をとりつける工程と、 (c) 前記電極の分散器形成面を、前記頂点が少なく
とも部分的にレーザドリルされた孔の外端に重なり翼を
レーザドリル孔がその外表面端で拡張される深さまで穿
つ放電加工操作中の翼の外表面に当てる工程とからなる
ことを特徴とする分散された冷却孔を有する翼を加工す
る方法。 6.前記歯のベース長さがレーザドリル孔の径より大き
い特許請求の範囲第5項記載の方法。 7.前記歯の頂端が丸められ実質的にレーザドリル孔の
半径に一致する特許請求の範囲第5項記載の方法。 8.前記歯が二等辺3角形である特許請求の範囲第5項
記載の方法。 9.内側面と外側面を有する翼の中に、各孔の内端が一
般的に円筒状であり、各孔の外端が翼の外側面のところ
で拡散形状となる冷却孔を形成する方法であって、 (a) 電子放電装置に、本体と該本体をとりつけられ
た少なくとも1つの歯を有する電極であって、該歯の本
体に接する基部が三角形であり、その頂点が前記本体か
ら突出し、その分散器形成をなす面が実質的に平らであ
る電極を取り付ける工程と、 (b) 前記電極の分散器形状面を、前記分散器形状面
が部分的に鋭角に外表面に方向ずけられ、前記頂点と外
表面とが最も接近するように、放電加工操作中の翼の外
表面に当てる工程と、 (c) 前記加工工程を、加工される分散器面のベース
幅が予定された円筒孔径を越えるまで継続する工程と、 (d) 分散器面の頂点から翼の内側面までレーザドリ
ル加工で孔を形成する工程とからなることを特徴とする
分散された冷却孔を有する翼を加工する方法。 10.内側面と外側面と有する被加工物の翼に冷却孔を
形成する装置であって、 同じ被加工物を同じように支える複数の同一多軸台と、 前記台の選ばれた1つをとり外し可能に搭載するように
したレーザドリル装置及び周期的に前記選ばれた台を前
記レーザドリル装置と関連させて制御し、ドリルさるべ
き被加工物を連続した予定位置に動かして、各予定の箇
所で被加工物に1個の孔を穿孔する第1のコンピュータ
を有する手段と、 分散器成形工具を備え、前記台の選ばれた1つをとり外
し可能に搭載したEDM装置と、周期的に該選ばれた台を
前記EDM装置と関連させて制御し、EDM加工さるべき被加
工物を予定位置に動かして予定の位置に分散器形状を形
成する第2のコンピュータを有する手段と、それぞれの
コンピュータに共通な座標位置データベースを有するコ
ンピュータプログラム手段とからなることを特徴とする
分散された冷却孔を有する翼の加工装置。 11.分散器成形工具が、断面三角形状でその端部が円
錐台形となっている長い導電体であることを特徴とする
特許請求の範囲第10項記載の装置。 12.分散器成形工具が、平らな導電金属板であり、そ
の加工端に沿って並んだ、間隔をもった歯列状の三角突
起となっていることを特徴とする特許請求の範囲第10項
記載の装置。 13.前記平らな金属板が前記歯列状突起に平行にかつ
中心からは外れて折り曲げられ、それによって、本体部
分にある角度を有する平らな加工工具を1体に形成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US929780 | 1986-11-13 | ||
US06/929,780 US4762464A (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Airfoil with diffused cooling holes and method and apparatus for making the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63192902A JPS63192902A (ja) | 1988-08-10 |
JP2985004B2 true JP2985004B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=25458445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62287218A Expired - Lifetime JP2985004B2 (ja) | 1986-11-13 | 1987-11-13 | 分散された冷却孔を有する翼及びその加工する方法とその装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4762464A (ja) |
EP (1) | EP0267718A3 (ja) |
JP (1) | JP2985004B2 (ja) |
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