JPH0138607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービンロータデイスクのアキシヤ
ルエントリ溝のごとく、軸方向の溝が円周上に多
数列設された形状の製品を切削加工する方法に関
するものである。

第１図はタービンロータの一例を示す。１２，
１３，１４はそれぞれタービンデイスクである。
Ａ部の拡大斜視図を第２図に示す。１７はロータ
デイスク１２の周囲に多数列設された軸方向のア
キシヤルエントリ溝である。

上記のアキシヤルエントリ溝１７に、第３図に
示すごとくタービンブレード１５のダブテイル１
６が組み付けられる。

上例のように１本のタービンロータ１に複数個
のロータデイスク１２，１３，１４が設けられる
場合、それぞれのロータデイスクに形成されるア
キシヤルエントリ溝はロータデイスク毎に溝数そ
の他の諸元が異なるので、これらを一緒にブロー
チ加工し、若しくはスロツタ加工することができ
ない。

その上、隣接するロータデイスクの間隔が狭い
ため、前記のアキシヤルエントリ溝加工はスペー
ス的な制約を受ける。

上記の理由で、従来一般にアキシヤルエントリ
溝加工は総型エンドミル加工によつて切削形成し
ているが、次のような技術的問題がある。

ダブテイルに適合するアキシヤルエントリ溝を
削成するための総型エンドミルは、切刃外径の最
大部と最小部との比が約４倍となる。このため、
切刃全般について最適の切削諸元が取れず、その
上、工具の最小径部分で折損する虞れがあるので
切削諸元を低目に取らざるを得ない。

被加工デイスクと隣接デイスクとの間隔が狭い
ので、溝を１個ずつ切削加工する度に切削機械を
起動・停止しなければならない。このため機械操
作が複雑で、長時間を費す。

前記のアキシヤルエントリ溝加工はミクロンオ
ーダーの精度を要求されるので、規定の精度を維
持することと加工能率を上げることとの両立が難
かしい。

本発明は上記の事情に鑑みて為され、狭隘な作
業スペース内で高精度、高能率、かつ容易に、例
えばアキシヤルエントリ溝のように軸方向の溝が
円周上に多数列設された形状の製品を切削加工し
得る方法、並びに、上記の方法による切削加工を
行なうに好適な切削装置を提供することを目的と
する。

上記の目的を達成するため、本発明に係るアキ
シヤル溝加工方法は、互いに対角をなす一対の切
刃を有する工具を形成してこの工具を一定方向に
往復駆動し、かつ上記の一定方向と直角方向に往
復駆動して一対の切刃にそれぞれ切込作動と逃げ
作動とを交互に行なわせつつ、上記の切込作動の
切込量をストローク毎に逓増することを特徴とす
る。

また、本発明に係るアキシヤル溝加工装置は、
互いに対角をなす一対の切刃を有する切削工具
と、上記の切削工具を支承する工具ホルダと、上
記の工具ホルダを一定方向に往復駆動する手段を
備えた工具台と、上記の工具台を上記の一定方向
と直角方向に往復駆動する手段とを備えたことを
特徴とする。

次に、本発明に係るアキシヤル溝加工装置の一
実施例を第４図乃至第１２図について説明する。

第４図は上記実施例の斜視図である。説明の便
宜上、図示の如く直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを定める。

２７はＹ軸に関して立体的に対称をなす一対の
刃を有する切削工具で、その拡大図を第５図に示
す。２７ａおよび２７ｂはそれぞれアキシヤル溝
の形に形成した総形バイトチツプで、同形同寸の
部材である。第５図に示すごとく、この切削工具
２７をＹ軸に平行な線ｙ―y′を中心として180゜回
転させると、バイトチツプ２７ａと同２７ｂとが
入れ替わつただけで同じ状態となる。本実施例は
以上のようにして互いに対角をなす切刃を有する
切削工具２７を形成してある。

工具台２１を構成し、Ｚ軸方向に往復駆動し得
る切削工具ホルダ２５を設けて前記の切削工具２
７を取りつける。２６はＺ軸方向駆動用のDCサ
ーボモータである。

前記の工具台２１をＸ軸方向に案内するための
一対のガイド４７ａ，４７ｂを形成してこれを上
サドル１９ａに固着するとともに、上サドル１９
ａにDCモータ２４を固定し、工具台往復駆動面
板２２およびコンロツド２３を介して工具台２１
を往復駆動し得るように構成する。３３は前記の
DCモータ２４に付設した位置検出器で、DCモー
タ２４の回転角位置を検出することにより工具台
２１の往復動の位置を検知し得る機能を持つてい
る。

前記の上サドル１９ａをＹ軸方向の摺動自在な
ように下サドル１９ｂに搭載し、上記の下サドル
１９ｂをＸ軸方向の摺動自在にベツド１８に載架
する。２０は下サドル１９ｂをＸ軸方向に移動さ
せるための位置決めモータである。

第６図は上記の工具台２１をＹ軸方向に見た外
観図、第７図は同斜視図である。切削工具ホルダ
２５を、工具台２１に対してＺ軸方向に摺動自在
に支承するとともに、DCサーボモータ２６によ
りボールネジ２８を介してＺ軸方向に自在に駆動
し得るように構成する。

本実施例は以上のようにして切削工具２７を支
承する工具ホルダ２５と、上記の工具ホルダ２５
を一定方向（Ｚ軸方向）に往復駆動する手段を備
えた工具台２１と、上記の工具台２１を上記の一
定方向と直角な方向（Ｘ方向）に駆動する手段と
を備えてある。

第８図は本実施例の制御ブロツク図である。

工具台２１を駆動するDCモータ２４をサイリ
スタレオナード装置３２により一定回転速度で回
転させる。

上記のDCモータ２４に付設した回転位置検出
用の位置検出器３３の検出出力信号を切込タイミ
ング検出回路３４に入力させる。

切込タイミング設定器(B)３６、及び切込タイミ
ング設定器(C)３７を設けて、工具台往復駆動面板
２２の回転位置に対応する作動タイミングを前記
の切込タイミング検出回路３４に与える。切込タ
イミング設定器３６，３７の信号値と位置検出器
３３の信号とが一致したとき切込タイミング検出
装置３４からNC制御装置３８に起動信号Ｄを送
るようにプログラムを与えておく。

次に、上述のごとく構成したアキシヤル溝加工
装置を用いてタービンロータ１２のデイスクを切
削加工する場合の加工方法を説明する。

第９図に示すように、被加工物であるタービン
ロータ１をＸ軸方向に支承する。４は割出し機能
を有する回転装置である。

下サドル１９ｂをベツド１８に沿つて移動さ
せ、切削工具２７をタービンデイスク１２に対向
させる。詳しくは、切削工具２７の往復駆動スト
ロークの内法内にタービンデイスク１２の幅が収
まるように対向させる。

工具台２１をＹ軸方向に前進させて切削工具２
７を被加工物であるタービンデイスク１２の側方
に位置せしめ、DCモータ２４を作動せしめて工
具台２１をＸ軸方向に往復駆動し、切削工具２７
によりアキシヤルエントリ溝１７を切削加工す
る。その詳細を第１０図及び第１１図について次
に説明する。

第１０図Ａは切削工具２７をＸ軸に沿つて図示
の左方に移動させるときの状態を模式的に描いた
説明図、第１０図Ｂは同じくＸ軸方向に見たとこ
ろを示す説明図である。このとき切削工具２７を
Ｚ軸に沿つて上方に送り、バイトチツプ２７ａに
よつてアキシヤルエントリ溝１７に寸法Δz₁だけ
切りこむ、これに伴つてバイトチツプ２７ｂとア
キシヤルエントリ溝との間には寸法Δz₂の逃げを
生じる。

第１１図Ａおよび同図Ｂは上記と反対に図示右
方に切削工具２７を移動させている状態の説明図
である。このとき切削工具２７をＺ軸に沿つて下
方に送り、バイトチツプ２７ｂによつて寸法Δz₄
切り込むとともにバイトチツプ２７ａに寸法Δz₃
の逃げを与える。

以上のごとく、工具台２１をＸ軸方向に往復駆
動しつつ、上記の往復と同期させて切削工具２７
をＺ軸方向に往復させると、狭隘な作業スペース
でアキシヤル溝加工をすることができる。そして
このような方法によれば切削面の全部にわたつて
同一の切削速度で切削が行なわれるので最適の切
削諸元をとることが可能であり、従つて高能率・
高精度で切削加工をすることができる。

第１２図は本実施例の溝加工装置の制御機構の
説明図で、同図Ａはフローチヤート、同図Ｂは切
削工具２７の作動を示す図表である。

曲線Ｊ及び同Ｋは切削工具２７の上下作動を表
わし、横軸は時間、縦軸はＺ方向の位置である。
曲線Ｊは切削の初期で振幅が小さく、曲線Ｋは切
削の完了期で振幅が大きい。

溝加工の準備として切削工具２７のＺ軸方向の
中心とアキシヤルエントリ溝１７のＺ軸方向の中
心とを合わせる。溝加工装置を起動させると切削
工具２７の位置を原点として加工原点が設定され
る（フロー６１）。以下、第８図と第１２図とを
対比しつつ制御作動を説明する。

アキシヤルエントリ溝１７の下面を切削するた
め、切込量Δz₅を含んだ切刃設定位置の位置決め
信号が切込タイミング検出回路３４からNC制御
装置３８に取り込まれ（フロー６２）、切削工具
の下側バイトチツプ２７ｂの位置決めが行なわれ
る（フロー６３）。このとき曲線Ｊは下向き矢印
３０のごとく切込量Δz₅に対応する位置まで下降
する。この状態で切削工具２７を図示右方に移動
させてタービンデイスク１２のアキシヤルエント
リ溝１７の下面をΔz₅だけ切削する。

切削工具２７がアキシヤルエントリ溝１７を出
ると、切込タイミング検出回路３４からの位置決
め信号をNC制御装置３８が取り込み（フロー６
４）、DCサーボモータ２６を作動させて前回の上
面切削位置よりも切込量Δz₆だけ上方に移動する
よう位置決め指令が出される（フロー６５）。こ
のようにして、切込量をストローク毎に逓増させ
ながら往復切削を繰り返し、曲線Ｋのごとくアキ
シヤルエントリ溝の上面をΔz₇削り取り、下面を
Δz₈削り取つて切削回数が予め設定した回数に達
すると切削工具２７を加工原点に戻して（フロー
６７）１個の溝加工を完了する。

本実施例の装置を用いて実験した結果、仕上代
を残して荒加工したアキシヤルエントリ溝を仕上
げる場合、切削工具を２０往復させることによ
り、実用上完全なミクロンオーダーの精度の仕上
げが達成され、しかも、従来の方法及び装置（エ
ンドミル）による仕上げ時間に比して著しく短時
間で仕上げ加工を行なうことができた。

第１３図に上記と異なる実施例を示す。同図Ａ
は工具台２１をＹ軸方向に見た外観図であり、同
図Ｂは切削作動を表わした図表である。

工具台２１は既述のごとくＸ軸方向に往復駆動
する手段を備えている。

本実施例においては、同形同寸の切削工具(E)６
７及び切削工具(F)６８を形成し、双方の切削工具
をＹ軸に平行な軸Y′に関して立体的に対称とな
るように組み合わせて、互いに対角をなす一対の
切刃を有する切削工具を構成してある。

工具台２１に対して工具ホルダ(E)３９、及び工
具ホルダ(F)４０をＺ軸方向に摺動自在なように支
承し、これらの工具ホルダにそれぞれ切削工具(E)
６７，切削工具(F)６８を固定する。

工具ホルダ(E)３９、及び工具ホルダ(F)４０にそ
れぞれスクリユー４８ｅ，４８ｆを螺合してＺ軸
方向に駆動し得るように構成する。

上記のスクリユー４８ｅの上端に、ワンウエイ
クラツチ４ｅを介してピニオン４３ｅを取りつ
け、同様に、下端にワンウエイクラツチ４２ｅを
介してピニオン４４ｅを取りつける。

工具台２１が図示の右方に移動した際、ストロ
ークエンド付近でピニオン４３ｅに噛合するよう
ラツク４５ｅを形成し、工具台２１を支承してい
る部材に固着する。同様に工具台２１が左端に移
動したときピニオン４４ｅに噛合するラツク４６
ｅを設ける。

同様にして、スクリユー４８ｆの上端にワンウ
エイクラツチ４１ｆを介してピニオン43fを取り
つけ、これに噛合するラツク４５ｆを設ける。た
だし、ピニオン４３ｆがラツク４５ｅと干渉しな
いよう、ピニオン４３ｅと同４３ｆとをＺ軸方向
に適宜にずらせて構成する。

同様にしてスクリユー４８ｆの下端にワンウエ
イクラツチ４２ｆを介してピニオン４４ｆを取り
つけ、これに噛合するラツク４６ｆを設ける。

これにより、工具台２１を往復駆動したとき、
そのストロークエンドの少し手前でピニオンがラ
ツクに噛み合つて回され、かつ、ストロークエン
ドで折り返した後、少しの区間だけ、さつきと反
対方向に回される。上記のごとくピニオンが反転
回転したとき、その回転はワンウエイクラツチに
より選択的にスクリユーに伝えられる。

上記のワンウエイクラツチの伝動方向、ピニオ
ンの歯数、及びラツクの歯数、並びにスクリユー
の捩り方向は任意に設計的に選択し得るが、例え
ばスクリユー４８ｅを右ネジとし、ワンウエイク
ラツチ４１ｅと同４２ｅとを右回り伝達形（駆動
側から見て）とし、ピニオン４３ｅと同４４ｅと
を同一形状の部材とし、ラツク４５ｅの歯数を同
４６ｅの歯数よりも１枚だけ多くした場合、次の
ように作動する。

工具台２１が右端に達する直前、ピニオン４３
ｅはラツク４５ｅと噛合して矢印Ｌ方向に（上方
から見て左回り方向に）回され、右端で折り返し
た直後、矢印Ｒ方向（右回り方向）に回される。
この往復回転のうち、矢印Ｒ方向の回転だけがワ
ンウエイクラツチ４１ｅを介してスクリユー４８
ｅに伝えられ、同スクリユーは工具ホルダ(E)３９
を図示上方に送る。従つて切削工具(E)６７がＺ軸
に沿つて上方に送られる。この動きは切削工具(E)
６７の切込作動に相当する。

工具台２１が左端に達したときは上記と同様の
作動により切削工具(E)６７が下方に送られる。た
だし、ラツク４６ｅの歯数がラツク４５ｅの歯数
よりも少ないため、前述の切込作動に比して短か
い距離だけ下方に戻される。この動きは切削工具
(E)６７の逃げ作動に相当する。

工具台２１の往復駆動を継続すると、切削工具
(E)６７はストローク毎に一進一退を繰り返しつつ
漸次上方に送られて、その切込深さを逓増してゆ
く。第１３図Ｂの曲線Ｅは上述の作動を表わして
いる。同図の横軸はＸ軸方向の位置を各回のスト
ローク毎に並べて示してある。

工具ホルダ(F)４０に関するＺ軸方向の送り手段
を、前述した工具ホルダ(E)３９の送り手段と対称
的に構成し、第１３図Ｂの曲線Ｆに示すごとく切
削工具(F)６８を上下に往復させつつ漸次下方に切
り込ませてゆく。

本実施例の装置を実地に適用する際、ラツク４
５ｅとラツク４６ｅとの歯数を同数に形成して、
その取付位置を作動ストローク範囲外に適宜にず
らせることにより、前述の切込寸法及び逃げ寸法
を自在に調節し得る。

本実施例によれば、電気的な制御機構を用いる
ことなく、機械的に切削工具をＺ軸方向に往復さ
せながらその切込寸法を逓増することができる。

以上説明したように、本発明に係る溝加工方法
は、互いに対角をなす一対の切刃を有する工具を
形成してこの工具を一定方向に往復駆動し、かつ
上記の一定方向と直角方向に往復駆動して一対の
切刃にそれぞれ切込作動と逃げ作動とを交互に行
なわせつつ、上記の切込作動の切込量をストロー
ク毎に逓増することにより、狭隘な作業スペース
内で高精度、高能率、かつ容易に軸方向の溝を削
成することができる。

また、本発明に係るアキシヤル溝の加工装置
は、互いに対角をなす一対の切刃を有する切削工
具と、上記の切削工具を支承する工具ホルダと、
上記の工具ホルダを一定方向に往復駆動する手段
を備えた工具台と、上記の工具台を上記の一定方
向と直角に往復駆動する手段とを備えることによ
り、前記の本発明方法を容易に実施してその効果
を充分に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービンロータの正面図、第２図はロ
ータデイスクの斜視図、第３図はタービンブレー
ドとタービンロータとの斜視図、第４図乃至第１
２図は本発明に係るタービンロータアキシヤル溝
加工装置の一実施例を示し、第４図は斜視図、第
５図は切削工具の斜視図、第６図は工具台の正面
図、第７図は同斜視図、第８図は制御ブロツク
図、第９図は使用状態の斜視図、第１０図Ａは作
動中の切削工具を模式的に描いた説明図、同図Ｂ
は同側面図、第１１図Ａは作動中の切削工具を模
式的に描いた説明図、同図Ｂは同側面図、第１２
図Ａはフローチヤート、同図Ｂは切削工具の作動
を表わした図表である。第１３図Ａは上記と異な
る実施例における工具台の正面図、同図Ｂは切削
工具の作動を表わした図表である。 １…タービンロータ、１２，１３，１４…ター
ビンデイスク、１６…ダブテイル、１７…アキシ
ヤルエントリ溝、１８…ベツド、１９ａ…上サド
ル、１９ｂ…下サドル、２１…工具台、２２…工
具台駆動面板、２３…コンロツド、２４…DCモ
ータ、２５…切削工具ホルダ、２６…DCサーボ
モータ、２７…切削工具、２７ａ，２７ｂ…バイ
トチツプ、２８…ボールネジ、３９…工具ホルダ
(E)、４０…工具ホルダ(F)、４１ｅ，４１ｆ，４２
ｅ，４２ｆ…ワンウエイクラツチ、４３ｅ，４３
ｆ，４４ｅ，４４ｆ…ピニオン、４８ｅ，４８ｆ
…スクリユー、６７…切削工具(E)、６８…切削工
具(F)。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに対角をなす一対の切刃を有する工具を
   形成してこの工具を一定方向に往復駆動し、かつ
   上記の一定方向と直角方向に往復駆動して、上記
   一対の切刃にそれぞれ切込作動と逃げ作動とを交
   互に行なわせつつ、上記の切込作動の切込量をス
   トローク毎に逓増することを特徴とするタービン
   ロータ・アキシヤル溝加工方法。 ２ 互いに対角をなす一対の切刃を有する切削工
   具と、上記の切削工具を支承する工具ホルダと、
   上記の工具ホルダを一定方向に往復駆動する手段
   を備えた工具台と、上記の工具台を上記の一定方
   向と直角方向に往復駆動する手段とを備えたこと
   を特徴とするタービンロータ・アキシヤル溝加工
   装置。 ３ 前記の一対の切刃を有する切削工具は、これ
   を２分して各１個の刃を有する一対の切削工具に
   よつて構成し、かつ、上記の工具ホルダを一定方
   向に駆動する手段は、工具ホルダに設けた送りネ
   ジと、上記の送りネジにワンウエイクラツチを介
   して取りつけたピニオンと、上記のピニオンに噛
   合するラツクとよりなる、上記のラツクは工具台
   を支承している部材に固着したものとし、前記の
   ピニオンが工具台と共に往復動する際、そのスト
   ロークエンド付近において間欠的にラツクと噛み
   合うように構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載のタービンロータ・アキシヤル
   溝加工装置。