JP5260580B2 - エンドミルとそれを用いた加工方法 - Google Patents
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Description
従って、半割り形状のタービン静翼を継ぎ合せる継ぎ合せ面は、組立時における合せ面のずれを防止するために、立体形状の合せ面にの凹凸が倣うような形状にする場合が多い。
一方、他端には第一接合面を倣うように当接する面が形成されている。
即ち、他端の第二接合面には、第一A面と当接する第二A面と、第一傾斜面に添った面の第二傾斜面及び第一B面と当接する第二B面とを有している。
第一A面と第二A面及び、第一B面と第二B面とが夫々凹凸の関係にある。
その結果、半割り状の同一形状の部品2個を対向させて、環状に継ぎ合せることが可能となる。
その後、エンドミル02によって水平部014を切削して第一傾斜面013が階段状に加工される。
ところが、エンドミルで第一傾斜面013の切削加工が完了すると、定盤上の半環状部材を反転する必要があり、半環状部材を反転後にエンドミルと半環状部材との芯合せを行い、固定する必要がある。
この反転作業は、第二A面と第二B面を接続する水平部(下向き面)に形成される第二傾斜面が下向き傾斜状態の切削加工となるため、加工精度が確保し難いためである。
特に、発電用等に使用される大型の静翼タービンの場合には、クレーン等を使用して2人がかりでセットしなければならず、その作業に多大な工数を必要とし、コストが高くなる要因となっていた。
この場合でも、案内ローラ070の回転軸線Lに対し、エンドミル010の傾斜角度αを変更する場合は、傾斜角度αの調整と共に、傾斜角度αの変更に伴いエンドミル010とシート材020との相対位置関係がずれ、シート材020の切削加工範囲がずれるので、エンドミル010の軸線方向位置の修正も必要となり、調整作業に多数の工数を要する。
この場合、切れ刃が摩耗すると、工具全体080を交換する必要があり、材料価格の高価な高速度刃物鋼(俗称;ハイス)の無駄が大きくコスト的にも不利である。
前記半環状部材を定盤上に固定して、前記半環状部材と、前記第一及び第二傾斜面と同じ傾斜を有する傾斜部に複数のラフィングチップが装着されている傘状エンドミルとの芯合せを行った後、前記傘状エンドミルにて前記第一傾斜面を形成する第一工程と、
前記傘状エンドミルを前記定盤に沿って前記他端に移動させ、前記傘状エンドミルにて前記第二継ぎ合せ面の前記第二傾斜面を形成する第二工程とを含む半環状部材の継ぎ合せ面の加工方法。
更に、緻密な仕上げ面が必要な場合は、仕上げ工程のハイスによる作業時間が短縮され、ハイスの摩耗量も減少して、ハイスの交換時期が延長でき工数低減によるコスト低減が可能となる。
また、傘状エンドミルの先端部に装着されるラフィングチップは刃先の先端部にラフィング状のR形状の刃部が設けられているので、傾斜面の切削と同時に、傾斜面に接続する面と傾斜面との屈曲部のR加工が行えるため、加工工数が減少し、コスト低減が可能となる。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
エンドミル4を固定すると共に回転駆動させるヘッド部8は図示されない工作機械の摺動ベッド上を定盤2に沿って移動(摺動)可能に保持されている。工作機械の摺動ベッドと定盤2との相対位置関係は精密に維持されている。
また、ヘッド部8は摺動ベッドの移動方向に対し、直角方向(定盤2との距離)、及び上下方向への移動が高精度に調整できる装置を有している。
尚、図において、半環状タービン静翼1は各個所の説明を明確にするため、継ぎ合せ部の形状は切削加工終了状態の形状を記載してある。
半環状タービン静翼1は外周部となる外輪101と、タービンの出力軸であるロータ(図示省略)を外嵌する内輪102と、外輪101と内輪102との間にタービンの動翼に蒸気流が効率よく当たるように案内するノズル板103(翼)が固着されている。
尚、以後説明の煩雑を防ぐため、第一A面111と第一A´面114とを併せて第一A面111と総称し、第一B面112と第一B´面115とを併せて第一B面112と総称し、第一C傾斜面113と第一C´傾斜面116とを併せて第一C傾斜面113と総称する。
尚、以後説明の煩雑を防ぐため、第二A面121と第二A´面124とを併せて第二A面121と総称し、第二B面122と第二B´面125とを併せて第二B面122と総称し、第二C傾斜面123と第二C´傾斜面126とを併せて第二C傾斜面123と総称する。
従って、半環状タービン静翼1は同一形状の物を2個対向させて、第一継ぎ合せ面11と、第二継ぎ合せ面12とを互いに当接させて固着させることにより環状に形成される。
このように半環状に形成することにより、製造設備の大きさを半分にして、設備投資を半減させることができると共に、取扱いが容易となりコスト低減効果も有している。
半環状タービン静翼1がセット用ブロック3を介して定盤2上に載置され、固定用クランプ(図示省略)にて固定される。次に、半環状タービン静翼1の第一継ぎ合せ面11及び第二継ぎ合せ面12と切刃を有した切削工具(図示省略)との前後、左右、上下方向の芯合せを行い、切削加工の基準位置をセットする第1工程。
第2工程として、切削工具にて、第一継ぎ合せ面11の第一A面111を切削後、第一B面112を切削して、第一A面111と第一B面112間を鉤状に切削加工して、切削加工の基準面を形成する工程。(図2―Aの形状。斜線部を切削)
第3工程として、切削工具を定盤2に沿って他端である第二継ぎ合せ面12側に移動させ、第二継ぎ合せ面側12の第二A面121を切削後、第二B面122を切削して、第二A面121と第二B面122間を鉤状に切削加工して、切削加工の基準面を形成する工程。
尚、第二A面121と第二B面122の切削加工順序はどちらが先でも特別の理由はない。(図2―Aの形状。斜線部相当部を切削。)
第5工程として、エンドミル02を定盤2に沿って第二継ぎ合せ面12の側に移動させ、エンドミル02を第一C傾斜面113に押圧した切削圧力方向をエンドミル02の軸線に対し、反対側に押圧して、第二継ぎ合せ面12の第二A面121と第二B面122間の鉤状に切削加工された部分を荒引き加工して、第二C傾斜面123を形成する。(図2―Bの形状に切削)
第7工程として、フライス工具を定盤2に沿って第二継ぎ合せ面12の側に移動させ、同様に第二A面121と第二B面122の仕上げ加工を実施する。
第9工程として、傘状エンドミル4を定盤2に沿って第二継ぎ合せ面12側に移動させ、傘状エンドミル4の切削圧力方向を傘状エンドミルの軸線に対し、第一C傾斜面113に押圧した方向と反対側に押圧して、第二継ぎ合せ面12の第二A面121と第二B面122間の第二C傾斜面123を形成する。(いわゆる第二工程。)
また、半環状タービン静翼1を反転させる作業が省略できるので、半環状タービン静翼1と傘状エンドミル4との芯合せ作業が半減でき、加工工数減に伴うコスト低減が可能となる。
これにより第一A面111と第一C傾斜面113との凹状の屈曲部の面取り第一Rを第一C傾斜面113切削加工と同時に行えるようにした。
また、コーナ部のR形状の刃部は他の平面部よりラフィングのピッチを小さくして、凹状の屈曲部の面取り第一Rの面粗さを小さくすることにより、コーナ部に発生しやすい応力を低減させる効果を有している。
傾斜面41の円周上において、傘状エンドミル4の回転方向の前後位置で、前側のラフィングチップ5の波形状位置に対し、後側のラフィングチップ5の波形状位置が傾斜面41に沿ってずらして装着されている。
ずらす量を1/4ピッチ(ラフィング)にすると、ラフィングピッチの1/4の切削荒さになり、1/2ピッチにすると1/4ピッチの倍の荒さに切削される。
従って、ずらす量を少なくすることにより研削される第一C傾斜面(含む第二C傾斜面)の切削表面粗さを微細にすることができ、要求仕様によっては仕上げ工程を省略できる可能性もある。
また、前の工程では切削表面粗さが、要求仕様を満たさない場合は、更に、以下の工程を追加する。
第11工程として、傘状の仕上げハイス6を定盤2に沿って第二継ぎ合せ面12側に移動させ、第二継ぎ合せ面12側の第二C傾斜面123を仕上げ加工するいわゆる第四工程。(図2−Cの形状)
第13工程として、R状ハイス7を定盤2に沿って第二継ぎ合せ面12側に移動させて、第二継ぎ合せ面12側の第二C傾斜面123と第二B面122との凸状屈曲部の第二Rを面取りする仕上げ工程。(図2−Dの形状)
尚、本実施形態では、加工工程の始りを第一継ぎ合せ面11側から実施するように記載したが、第二継ぎ合せ面12側で終了し、次の形状の切削工程に移る場合、第二継ぎ合せ面12側で次の形状の切削工程を始め、切削工程終了後に、第一継ぎ合せ面11側に工具を移動させて、第一継ぎ合せ面11側において同じ形状の切削工程を実施するようにすることも可能であることは当然である。
また、傘状エンドミル5の先端部に装着されるラフィングチップ5の刃先の先端部にラフィング状のR形状刃部を形成したので、第一A面111と第一傾斜面113及び第二A面と第二傾斜面123との屈曲部の第一R加工が、傾斜面加工と同時に行えるため、加工工数が減少し、コスト低減が可能となる。
尚、ラフィングチップ5の刃先の先端部にラフィング状のR形状刃部を形成したラフィングチップ5は傘状エンドミル4の先端部だけに使用するものではなく、傾斜部41の他の部分に装着して使用することにより、ラフィングチップ5の共通化、部品管理点数の増加抑制によるコスト低減効果を図れる。
2 定盤
3 セット用ブロック
4 傘状エンドミル
5 ラフィングチップ
6 仕上げハイス
7 R状ハイス
11 第一継ぎ合せ面
12 第二継ぎ合せ面
41 傾斜部
51 ラフィングR部
61 切削刃
101 外輪
102 内輪
103 ノズル板
111 第一A面
112 第一B面
113 第一C面
121 第二A面
122 第二B面
123 第二C面
Claims (4)
- 同一形状の半環状部材を対向させて、環状に継ぎ合せる合せ面形状を有する前記半環状部材は、一端に前記環状の軸線方向に延在する第一傾斜面を有した第一継ぎ合せ面と、他端に前記第一継ぎ合せ面形状に倣う形状に形成され前記第一傾斜面と対向する形状を有する第二傾斜面とを有する第二継ぎ合せ面を有し、前記第一傾斜面と前記第二傾斜面の半環状部材の継ぎ合せ面加工方法において、前記半環状部材を定盤(定磐)上に固定して、前記半環状部材と、前記第一及び第二傾斜面と同じ傾斜を有する傾斜部に複数のラフィングチップが装着されている傘状エンドミルとの芯合せを行った後、前記傘状エンドミルにて前記第一傾斜面を形成する第一工程と、前記傘状エンドミルを前記定盤に沿って前記他端に移動させ、前記傘状エンドミルにて前記第二継ぎ合せ面の前記第二傾斜面を形成する第二工程とを含む半環状部材の継ぎ合せ面の加工方法。
- 前記傘状エンドミルの先端部に装着されるラフィングチップは刃先の先端部にラフィング状のR形状刃部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の半環状部材の継ぎ合せ面の加工方法。
- 前記傘状エンドミルは、前記傘状エンドミルの傾斜部に装着される前記ラフィング状の複数のチップが傘状円周上の回転方向前後位置で、前側の前記ラフィングチップの波形状位置と、後側の前記ラフィングチップの波形状位置とが前記傾斜部の傾斜に沿ってずらして装着されていることを特徴とする請求項1又は2記載の半環状部材の継ぎ合せ面の加工方法。
- 前記第一傾斜面を前記第一及び第二傾斜面と同じ傾斜を有する傾斜部に切削仕上げ用の刃部を有した傘状仕上げハイスで仕上げ加工する第三工程と、前記傘状仕上げハイスを前記定盤に沿って前記他端側に移動させ、前記傘状仕上げハイスを前記第一傾斜面に押圧した切削圧力方向を前記傘状仕上げハイスの軸線に対し、反対側に押圧して前記第二傾斜面を仕上げ形成する第四工程を含むことを特徴とする請求項1または3記載の半環状部材の継ぎ合せ面の加工方法。
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