JPH028845B2 - - Google Patents

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JPH028845B2
JPH028845B2 JP60207374A JP20737485A JPH028845B2 JP H028845 B2 JPH028845 B2 JP H028845B2 JP 60207374 A JP60207374 A JP 60207374A JP 20737485 A JP20737485 A JP 20737485A JP H028845 B2 JPH028845 B2 JP H028845B2
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JP
Japan
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workpiece
axis
cutting tool
rotary table
machining
Prior art date
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JP60207374A
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English (en)
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JPS6268216A (ja
Inventor
Junichi Hirai
Toshio Yamagata
Yasuo Kanno
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH028845B2 publication Critical patent/JPH028845B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、工作物の円弧溝加工方法の改良に関
するものである。
〔発明の背景〕
第6図、第7図は通常のタービンブレードを示
し、第6図は組立図、第7図イはタービンブレー
ドの平面図、ロ正面図、ハは右側面図である。図
において、1はタービンブレード、2は根溝部、
3はロータホイール、4はロータ中心である。第
8図において5はフオームドカツタ、6は主軸
頭、7は揺動中心である。尚、ロータ中心4から
ロータホイール3の溝までの半径Rは300〜500mm
である。そして、タービンブレード1の根溝部2
は、ロータホイール3に植え込まれるため、ダブ
テイル形状をしており、ロータ中心4を中心に、
ロータホイール3の半径に合わせた円弧溝になつ
ている。
従来、根溝部2をフライス加工する場合には、
第8図に示すように主軸頭6が揺動中心7を中心
に円弧上を揺動する専用機(図示せず)を用い、
根溝断面形状を有するフオームドカツタ5を半径
に応じて揺動可能な揺動中心7から、ロータホイ
ール3の半径だけ離れた位置に取り付けて揺動さ
せる方式で行つていた。しかし、この方式では装
置が大型なうえ、被加工物の段取りが複雑で精度
が悪く加工能率が悪いと云う欠点があつた。
一方、小規模な装置で円形溝加工を行う方法と
しては、数値制御装置の円弧補間指令機能を利用
する方法がある。しかし、工具中心軸の方向を常
に円弧の中心に向けておけないため、第8図のフ
オームドカツタ5を用いた場合、工具干渉を起こ
し円形溝の形状が崩れ利用不可能である。また、
特開昭59−129647号公報に記載のように、数値制
御装置付工作機械の軸方向移動とテーブルの回転
移動との間をずれなく制御する方法がある。しか
し、円筒面に沿つた加工のみに限られ、任意の半
径の円弧溝加工は不可能であつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記の状況に鑑みなされたものであ
り、装置を小形化できると共に効率よく円弧溝を
高い精度に加工できる工作物の円弧溝加工方法を
提供することを目的としたものである。
〔発明の概要〕
本発明の円弧溝加工方法は、軸方向を中心にし
て回転駆動されて被加工物を切削する切削工具を
支持するコラムと、上記被加工物を固定する回転
テーブルが取り付けられている水平テーブルとを
水平方向に相対的に変位させ、かつ上記回転テー
ブルを回転変位させ、上記被加工物と上記切削工
具との最遠距離より大きい半径をもつ円弧溝を加
工形成する方法において、上記被加工物を加工状
態における上記切削工具の軸線が、上記被加工物
に加工形成される上記円弧溝の円周上の該切削工
具の法線上に位置させるとともに、上記コラム及
び上記水平テーブルの上記軸線方向及び該軸線に
対して直交する方向の変位並びに上記回転テーブ
ルの回転変位をそれぞれ、(R+γ)cosθ−R及
び(R+γ)sinθ並びにθ(ただし、Rは上記被
加工物の円弧溝の半径、γは上記切削工具の軸線
が上記回転テーブルの回転中心を通る場合の上記
切削工具の中心位置と上記回転テーブルの回転中
心との距離、θは上記回転テーブルの回転角)と
なるように数値制御装置を介して制御して任意の
半径をもつ円弧溝を加工することを特徴とするも
のである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の工作物の円弧溝加工方法を実施例
を用い第1図ないし第3図により説明する。第1
図は本発明の方法を実施する装置の斜視図、第2
図は第1図の水平テーブル部分の平面図、第3図
は第1図の装置の加工方法原理説明図である。図
において、11は工作機のコラム、12は工具自
身の軸中心を中心に回動駆動されて切削する切削
工具、13は被加工物で、被加工物13は第7図
に示すタービンブレード1の根溝部2部分の部品
であるが、わかり易くするために単純な形状の被
加工物13にて示してある。14は回転テーブ
ル、15は水平テーブル、16は工作機のベツ
ド、17は数値制御装置、18は円弧溝である。
第1図においてコラム11に取り付けられた切削
工具12は、矢印Yの上下方向に移動を制御され
るようになつており、被加工物13は回転テーブ
ル14上に固定されている。回転テーブル14は
水平テーブル15上に矢印Bの如く水平方向に回
動を制御されるように取り付けられ、水平テーブ
ル15はベツド16上を矢印X方向及び矢印Z方
向の水平方向に移動を制御されるようになつてい
る。また、回転テーブル14が矢印B方向に回動
駆動されることにより回転テーブル14上に固定
された被加工物13の回転も制御される。そし
て、各移動方向の制御は、数値制御指令を解読す
る数値制御装置17により行なわれるようになつ
ている。
第3図において、第1図の回転テーブル14の
回転中心位置をWとし、中心位置Wで回る軸をC
軸とする。切削工具12の中心軸方向をZ軸、Z
軸と直交方向をX軸と定める。被加工物13の円
弧溝18の半径をR、円弧溝18とC軸旋回中心
との距離rとする。円弧溝18の円弧中心と工具
中心軸とC軸旋回中心とがZ軸で並ぶ状態を初期
状態とする。このときの切削工具12中心位置8
のX座標はO、Z座標はrとなり、この座標で円
弧溝18と切削工具12は直角(法線状態)に接
している。この状態からC軸中心に時計方向に角
度θだけ回転したときの被加工物13は位置10
に移動する。この位置で、円弧溝18と切削工具
12とが直角に接し干渉を起こさないためには、
切削工具12の中心位置は位置8から位置9へ移
動する必要がある。このときの切削工具12中心
位置9のX座標は、(R+γ)sinθ、Z軸座標は
(R+γ)cosθ−Rとなる。ただし、θは反時計
方向を正方向とする。以上の原理から関係式を次
に示すように導くことができる。
回転テーブル14の反時計方向のC軸回転角度
をθ、C軸旋回中心Wを座標原点、Z軸上の移動
量をZ′、X軸上の移動量をX′、C軸の回転変位量
をθとする座標系において、 X′=(R+γ)sinθ …(1) Z′=(R+γ)cosθ−R …(2) 従つて、θの変化に伴つてX、Z方向に同時に変
位されて所定の位置で回転駆動される切削工具1
2によつて円弧溝18が加工形成される。
第4図イは本実施例の回転テーブル角度計等手
順説明図、ロはイのフローチヤート、ハはイの側
面図である。イにおいて、円弧溝18の半径中心
Oと回転テーブル14の回転中心Wは共にZ軸上
に位置している。円弧溝18の一方の端点Aの座
標(X1、Y0、Z1)、他方の端点Bの座標(X2
Y0、Z2)、円弧溝18の半径をR、回転テーブル
14の回転中心Wから円弧溝18の加工位置まで
の半径がrである。Y0は回転テーブル14から
円弧溝18までの高さである。初めに、端点Aに
おける円弧の回転角θ1を計算する。θ1は、θ1
tan-1{X1/(R+r−Z1)}で与えられる。同様
に、端点Bにおける円弧の回転角θ2は、θ2
tan-1{X2/(R+r−Z2)}で与えられる。次
に、回転角θ1に切削のための余裕量を付加し
θ1′とする。同様にθ2に切削のための余裕量を付
加しθ2′とする。最後に、θ1′を(1)、(2)式に代入し
切削開始点Dの座標(X1′、Y0、Z1′、θ1)を計算
する。同様に、θ2′を(1)(2)式に代入し、切削終了
点Eの座標(X1′、Y0、Z2′、θ2)を計算する。こ
れはロに示すように行う。
第5図は本実施例の制御手段を示し、イは制御
手順のフローチヤート、ロはイのフローチヤート
に対応する被加工物13及び切削工具12の平面
説明図、ハは点線Fより右側で、切削工具12を
Y軸、Z軸を含む面から見た側面図であり、イの
符号の数字がロ,ハの符号の数字と対応するよう
になつている。機械原点Mから座標原点である回
転テーブル14のC軸旋回中心Wを見た時の座標
を(XT、YT、ZT)、第4図で求めた切削開始点D
の座標を(X1′、Y0、Z1′、θ1′)、切削終了点の座
標Eを(X2′、Y0、Z2′、θ2′)とする。最初に、
切削工具12を機械原点Mから符号51でX軸を
(XT→X1′)移動、符号52でY軸を(YT→Y0
移動、符号53でC軸を(θ1′)度回転移動、符
号54でZ軸を(ZT→Z1′)移動させることによ
つて切削開始点Dまで移動させる。その後、符号
55で切削工具12をC軸をθ1′からθ2′まで回転
させながら、(1)式及び(2)式に従つてX、Z軸方向
に移動させ切削開始点Dから切削終了点Eまで切
削する。最後に、切削終了点Eから、符号56で
Z軸を(Z2′→ZT)移動、符号57でC軸を(−
θ2′)度回転移動、符号58でY軸を(YO→YT
移動、符号59でX軸を(X2′→XT)移動させ機
械原点Mに復帰させて切削を終了する。上記の手
順で切削工具12を制御することにより任意の半
径の円弧溝が加工可能となる。
このように本実施例の工作物の円弧溝加工方法
は、被加工物を加工時常に上記切削工具の軸線が
上記被加工物に加工形成される上記円弧溝の円周
上の該切削工具加工位置の法線上に位置され上記
切削工具が回転駆動されると共に、上記被加工物
が、数値制御装置を介し制御されて上記円弧溝が
形成されるようにそれぞれ上記軸線方向及び該軸
線に対し直角方向に変位され、かつ、該軸線上に
回転中心を有して回転変位されて上記円弧溝を加
工形成するので、任意半径の円弧溝加工が可能と
なり、切削工具軸線が円弧溝の円周の法線上位置
にあるので切削工具による干渉がなくなり高精度
な加工ができる。また、切削工具を揺動半径を離
して揺動加工することがないので装置を小形化で
きる。
上記実施例においては被加工物13を回転させ
ているが、代わりに切削工具12を主軸頭6を介
し固定したコラム11を被加工物13に対し相対
的に回転させると共に被加工物13をX、Z軸方
向に数値制御装置により移動を制御しても作用効
果は全く同様である。また、コラム11をZ軸方
向に移動可能にし、被加工物13をX方向に移動
可能でC軸中心に回転可能にし、上記と同様に移
動を制御しても同様の作用効果が得られる。尚、
このようにコラム11を移動可能にする場合にお
いて、コラム11をX、Z軸の両軸方向に移動可
能な構造とすることは重量物であり好ましくな
い。
また、上記実施例は凹円弧溝加工の場合を説明
したが、(1)、(2)式におけるRの符号を負にするこ
とによつて凸円弧溝の加工も可能である。
そして、(1)、(2)式は3角関数を含む特殊な関係
式であり、本式に従つて、X、Z、θを連続的に
変化させることが可能な数値制御装置が必要であ
るが、θを独立変数、X、Zを従属変数としθを
小さいピツチで変化させてその都度、X、Zを計
算することによつて、同時3軸直線補間機能を持
つ数値制御装置でも実現可能である。
〔発明の効果〕 以上記述した如く本発明の工作物の円弧溝加工方
法によれば、装置を小形化できると共に効率よく
円弧溝を高い精度に加工することができる効果を
有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の工作物の円弧溝加工方法を実
施する装置の斜視図、第2図は第1図の水平テー
ブル部分の平面図、第3図は第1図の装置の加工
方法原理説明図、第4図イは第1図の回転テーブ
ル角度計等手順説明図、ロはイのフローチヤー
ト、ハはイの側面図、第5図は第1図の装置の制
御手順を示し、イはフローチヤート、ロはイのフ
ローチヤートに対応する被加工物の平面説明図、
ハはロの切削工具をY軸、Z軸を含む面から見た
側面図、第6図は通常のタービンブレード組立
図、第7図イは第6図のタービンブレードの平面
図、ロは正面図、ハは右側面図、第8図は従来の
工作物の円弧溝加工方法説明図である。 11……コラム、12……切削工具、13……
被加工物、14……回転テーブル、15……水平
テーブル、17……数値制御装置、18……円弧
溝。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸方向を中心にして回転駆動されて被加工物
    を切削する切削工具を支持するコラムと、上記被
    加工物を固定する回転テーブルが取り付けられて
    いる水平テーブルとを水平方向に相対的に変位さ
    せ、かつ上記回転テーブルを回転変位させ、上記
    被加工物と上記切削工具との最遠距離より大きい
    半径をもつ円弧溝を加工形成する方法において、
    上記被加工物を加工状態における上記切削工具の
    軸線が、上記被加工物に加工形成される上記円弧
    溝の円周上の該切削工具の法線上に位置させると
    ともに、上記コラム及び上記水平テーブルの上記
    軸線方向及び該軸線に対して直交する方向の変位
    並びに上記回転テーブルの回転変位をそれぞれ、 (R+γ)cosθ−R及び(R+γ)sinθ並びにθ
    (ただし、Rは上記被加工物の円弧溝の半径、γ
    は上記切削工具の軸線が上記回転テーブルの回転
    中心を通る場合の上記切削工具の中心位置と上記
    回転テーブルの回転中心との距離、θは上記回転
    テーブルの回転角)となるように数値制御装置を
    介して制御して、任意の半径をもつ円弧溝を加工
    することを特徴とする工作物の円弧溝加工方法。
JP20737485A 1985-09-19 1985-09-19 工作物の円弧溝加工方法 Granted JPS6268216A (ja)

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JPS6268216A JPS6268216A (ja) 1987-03-28
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