JPH07185991A - チタン及びチタン合金の部品を機械加工する方法及びその機械加工のためのスプレーカラー - Google Patents

チタン及びチタン合金の部品を機械加工する方法及びその機械加工のためのスプレーカラー

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JPH07185991A
JPH07185991A JP6298650A JP29865094A JPH07185991A JP H07185991 A JPH07185991 A JP H07185991A JP 6298650 A JP6298650 A JP 6298650A JP 29865094 A JP29865094 A JP 29865094A JP H07185991 A JPH07185991 A JP H07185991A
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duct
machining
titanium
collar
lubricating fluid
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JP6298650A
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Serge Pierre Jean Lagrolet
セルジユ・ピエール・ジヤン・ラグロレ
Jean-Pierre Leboulanger
ジヤン−ピエール・ルブーランジエ
Serge Andre Marcel Vallet
セルジユ・アンドレ・マルセル・バレ
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この方法は１５０ｍ／ｍｉｎを超える切削速
度でチタンおよびチタン合金の部品の機械加工を可能に
するものであり、ジェットエンジンの製造に使用する部
品の機械加工に適用される。 【構成】 超高圧（６０から４００バール）の下での潤
滑流体のスプレーすなわち散布を使用する。主な構成部
品は、高圧の下で１つまたは複数の流体ジェットを切削
チップ（１０）の切り刃（９）の方向に供給することを
可能にする内部ダクト（５、６）をもつスプレーフラン
ジまたはカラー（２）である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高品質の表面状態を特
に持たねばならないチタンおよびチタン合金の部品の機
械加工に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】飛行機の操縦を容易にするために、航空
機およびそれの搭載機器はできるだけ軽くなければなら
ない。これが、航空機に搭載される装置を製造するため
の部品に、硬くて、強く、鋼の半分の軽さのチタンが大
量に使用される理由である。これはジェットエンジンに
も適用されることは明らかである。
【０００３】また、航空機によって運ばれる重量は最低
レベルでなければならないから、種々の構成部品は機能
的で有用な形を持たなければならない。したがって、数
多くの部品が、時間がかかる数多くの面倒な機械加工作
業を必要とする、精密で、時には非常に複雑な形を持た
なければならない。たとえば、粗雑な鋳造はそれの材料
の９０％までをチップの形で失うことがあり、したがっ
て、機械加工時間が非常に重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、チタンおよびチタン合金の部品を従来よりはる
かに速く機械加工することである。たとえば、チタン合
金ＴＡ６Ｖを機械加工するためには６０ｍ／ｍｉｎまで
の切削速度を用いることが知られている。
【０００５】したがって、本発明の主な目的は、チタン
およびチタン合金の部品を、満足できる表面状態品質を
維持して、機械加工するために切削速度を高くすること
である。
【０００６】また、工具として炭化タングステン・チッ
プを用いて、１分間当り数百メートルの切削速度で鋼を
機械加工することが標準的なやり方である。この場合に
は、機械加工を容易にするために、高圧または超高圧、
たとえば、４００バール、で潤滑を頻繁に行う。しか
し、それらの切削条件はチタンの機械加工にはこれまで
は用いられなかった。したがって、チタンを機械加工す
るために必要な条件は鋼の機械加工のために使用するそ
れとは大きく異なる。
【０００７】本発明の第１の目的は、チタンおよびチタ
ン合金の部品を、炭化タングステン・チップによって機
械加工する方法を得ることである。
【０００８】本発明の第２の目的は、チタンおよびチタ
ン合金の部品を機械加工するための工具ホルダ霧吹きフ
ランジすなわち工具ホルダ霧吹きカラーを得ることであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、機械加
工チップの切り刃の上に軸線が向けられた高圧、すなわ
ち、６０から４００バール、の潤滑流体ジェットを少な
くとも１つ使用する。
【００１０】これを容易にするために、ジェット・ダク
トの端部と切り刃の間の距離Ｄが４ｍｍと１２ｍｍの間
（４ｍｍ≦Ｄ≦１２ｍｍ）でなければならない。
【００１１】流体ジェットの直線ダクトの場合には、ダ
クトの軸線に関する円錐角Ｃが４５度を超えてはならな
い（Ｃ≦４５°）ような減少円錐によって、直径だけを
短縮させる。
【００１２】しかし、流体ジェットの直線ダクトの場合
には、ｄをジェットの小さくされるダクトの直径とし
て、６ｄと１０ｄの間の長さＬ（６ｄ≦Ｌ≦１０ｄ）に
わたって前記直径短縮を使用できるだけである。
【００１３】方向を変更する流体ジェットのダクトの場
合には、方向変更角度Ａは３０度を超えてはならない
（Ａ≦３０°）。
【００１４】流体ジェット・ダクトの直径短縮の場合に
は、最も広い上流側部分は円錐角Ｆが１２０度を超えて
はならない（Ｆ≦１２０°）円錐によって終端しなけれ
ばならない。
【００１５】ジェットの軸線と切削面の間に傾斜角度Ｉ
を設けることができ、この角度は３０度を超えてはなら
ない（Ｉ≦３０°）。
【００１６】大きい切り刃を持つチップを使用する場合
には、その縁部を潤滑するためにいくつかの潤滑流体ジ
ェットを使用できる。
【００１７】本発明によれば、カラーを工具ホルダに固
定するための手段と、少なくとも１つの加圧潤滑流体ジ
ェット分配ダクトとを備え、潤滑ダクトの少なくとも１
つの最後のダクトが、機械加工チップの切り刃へ向けら
れた軸線に沿って出る。直線切り刃の場合には、いくつ
かの流体ジェットダクトを設けることができ、それの中
心ダクトが切り刃に垂直であり、２つの横ダクトが中心
ダクトの一方の側に変位される。
【００１８】円弧切り刃の場合には、この同じダクト分
布を使用できる。
【００１９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明のいくつか
の構造をそれの技術的特徴とともに説明する。
【００２０】図１は工具ホルダ１を断面で示す。工具ホ
ルダ１に固定されている、たとえば、炭化タングステン
の、機械加工チップ１０のスプレーによる潤滑において
使用するフランジまたはカラー２がこの工具ホルダに固
定される。カラーは２本の固定ねじによって固定され
る。カラーには内部ダクト５を有する。そのダクトは工
具ホルダ１のダクト４に方向合って配置される。ガスケ
ットすなわちパッキング１１が２つの部品の接合部にお
ける構成を完了する。
【００２１】内部ダクト５は流体ジェットのダクト６に
よって延長される。ダクト６は機械加工チップ１０の切
り刃９へ向けられる。言い換えると、ダクト６の軸線６
Ａが前記切り刃９へ向けられる。軸線８によって記号的
に示されている切削面の平面に対するダクト６およびそ
れの軸線６Ａの配置を決定する傾斜角度Ｉを見ることが
可能である。前記傾斜角度Ｉは０度と３０度の間が好ま
しい。
【００２２】したがって、高圧潤滑流体をカラー２の内
部ダクト５に送り込み、ダクト６によって潤滑ジェット
を機械加工チップ１０の切り刃９の上に突き出させるこ
とが可能である。チタンおよびチタン合金の部品に対し
ては８０バールから少くとも４００バール（８０・１０
5 および４００・１０5 パスカル）の間の潤滑流耐圧を
使用できる。
【００２３】チップに対する高圧潤滑油の作用は、チッ
プを滑り易くし、チップに生じた熱が切り刃へ伝わるこ
とを阻止し、更に切り刃とチップを冷却することであ
る。高圧に起因する過大な力によってチップが破壊され
ることがある。
【００２４】したがって、チタンおよびチタン合金の部
品を１５０ｍ／ｍｉｎに近い切削速度で機械加工するこ
とが可能である。得られる表面状態は、前記材料に対す
る従来の機械加工条件の下で得られるものと同じ質であ
る。１ミクロンに近い精度の部品が得られる。
【００２５】明らかに、潤滑流体のそれらの圧力条件の
下では、適切な取付物を有する工作機を備える必要があ
る。特に、従来は作業員が接近できた場所をきっちりし
たカバーで覆わなければならない。したがって、機械加
工作業中に約３００バール（３００・１０5 パスカル）
の圧力が潤滑流体とチップを常に出させる。内部機械加
工要素、すなわち、工具ホルダ、部品、工作機の内部壁
の工具と、カバー、を形成する全ての表面は常時突出お
よびスプレー作用にさらされる。
【００２６】図１はスプレー・カラー２が油圧機能ばか
りでなく、機械加工チップ１０を工具ホルダ１に固定す
る機能を持てることを示す。
【００２７】図２は図１に示すような構成の実施例を示
す。この場合には、機械加工チップ１０は炭化タングス
テン・チップであって、直線切り刃９を持ち、数ミリメ
ートルにわたって動作できる。したがって、潤滑流体を
切り刃９の全ての能動部分に分配するねらいで、ダクト
６を３つの部分に分割することが可能である。
【００２８】次に図３を参照する。構成は図２における
ものと同じである。環状溝または回転による移動を行う
ために、機械加工チップ１２が円形切り刃１３を持つ。
図２におけるダクト６の配置と同様なやり方で、３つの
ダクト６が角度を成して配置される。しかし、ダクトの
縁部６Ｅが、それのそれぞれの軸線の延長部に配置され
ている切り刃１３の点から比較的一定の距離Ｄに配置さ
れることがわかる。このようにして、潤滑流体は各切り
刃において同じ条件の下に切り刃に到達する。
【００２９】図４は切り刃９をダクト６の前記縁部６Ｅ
から隔てる前記距離Ｄを変更する種々の可能性を線図で
示す。前記縁部６Ｅを切り刃９から４ｍｍと１２ｍｍの
間、４ｍｍ≦Ｄ≦１２ｍｍ、の距離Ｄに配置すると適切
である。これは、図１における断面の面８に対する前記
ダクト６の軸線６Ａ傾斜角度Ｉの関数としても選択され
る。
【００３０】図５は切り刃１３が円形である機械加工チ
ップ１２に適用した同様の図を示す。図３に示すよう
に、ダクト６の端部６Ｅは各場合に同一の距離Ｄにあ
る。切り刃１３が到達する点が、横のダクト６Ｌから流
体ジェットによって到達される点よりも一層離れている
ために、中央のダクト６Ｃは横のダクト６Ｌよりも先に
出ている。
【００３１】図６は、切削面８に対する、図１において
軸線６Ａについて定めた傾斜角度Ｉを示すばかりでな
く、チタンまたはチタン合金を機械加工する時に、ダク
ト６の前記軸線６Ａと切り刃９の間に設けることが有利
である僅かな開きＥも示す。この開きはダクト６の直径
Ｄのおよそ半分、０≦Ｅ≦ｄ／２である。
【００３２】図７は、カラー内部で内部ダクト５とダク
ト６の間で直径を短縮することにより、ダクト６を離れ
る際に非常な高圧を得ることが可能なことを示してい
る。しかし、潤滑流体の流れを乱されないために、円錐
角Ｃが４５°を超えず、ダクトの軸６Ａが０≦Ｃ≦４５
°である円錐によって直径を短縮するのが特に効果的で
ある。
【００３３】更に、潤滑流体ジェットを吹きつけるダク
ト６の終端部分は長すぎても、短すぎてもならない。も
し長すぎると圧力が低下することになり、短かすぎれば
ジェットが一様でなくなる。ダクト６の長さＬは６ｄと
１０ｄの間、６ｄ≦Ｌ≦１０ｄ、である。
【００３４】図８は内部ダクト５とダクト６の間の方向
の変化を示す。潤滑流体の過大な乱れを起こさないよう
にするために、ダクト６の軸線６Ａと内部ダクト５の軸
線５Ａの間の角度Ａが３０度を超えないこと、０°≦Ａ
≦３０°が必要である。更に、このレベルにおいて直径
を短くすべきであるとすると、内部ダクト５を形成する
孔は急に終端してはならない。この場合には最大角度Ｆ
が１２０度、０°≦Ｆ≦１２０°の円錐で終端すること
が好ましい。
【００３５】チタンおよびチタン合金の部品のこの種の
機械加工のために８０から４００バール（８０・１０5
から４００・１０5 パスカル）の非常に高い圧力を使用
することを考慮すると、工作機に特殊な取付物を設けな
ければならない。たとえば、切り屑と潤滑流体の滴の混
合によって生じた霧を吸い取るためのシステムを設ける
必要がある。潤滑流体の滴はある程度、好ましくは５０
μｍまで濾過しなければならない。そのような濾過は、
可溶性オイル・グラインダ（ｏｉｌ ｇｒｉｎｄｅｒ）
のタンクに使用されているものに類似する紙シートによ
って行う。
【００３６】そのような方法を実施するために使用する
高圧ポンプは、３００バールの圧力の下で全パワーが約
１０ＫＷで潤滑流体ジェットを供給できなければならな
い（たとえば、ＰＭＨによって供給されるポンプＰＴ
１８）。そのポンプは１５ＫＷの三相電動機によって駆
動される。
【００３７】最後の２つの図面によって示すように、ス
プレー・カラーにおける、すなわち、内部ダクト５とダ
クト６における圧力損失を制限するために、流体力学の
法則を考慮する必要がある。したがって、それらのダク
トの方向をあまり急に変更したり、横断面を急激に変化
したりせずに、それらのダクトの曲りを緩やかにする必
要がある。また、使用されない循環室を避けることも必
要である。
【００３８】そのような機械加工条件および潤滑条件の
下では、１５０から１８０ｍ／ｍｉｎの切削速度に達す
ることが可能である。これで切削時間が２．５分の１に
なる。したがって、全体の生産時間が３０から４０％短
縮される。
【００３９】切り屑が細かく切り刻まれるために、切り
屑の放出が改善される。得られる表面状態に関しては、
約０．４の大きいＲＡを得ることができる。使用圧力は
３００バールの値を超えないことが好ましい。このレベ
ルを超えると切り屑は、部品に損傷を与えることがある
力で部品の面に吹き付けられることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーの断面図である。
【図２】直線切り刃を持つチップを使用する時の、図１
のカラーと同じカラーの断面図である。
【図３】切り刃が円形であるチップを使用する時の、図
１のカラーと同じカラーの断面図である。
【図４】直線切り刃を持つ機械加工チップの場合におけ
る流体ジェットの配置を示す図である。
【図５】円形切り刃を持つ機械加工チップの場合におけ
る流体ジェットの配置距離を示す図である。
【図６】機械加工チップに対する流体ジェットの配置の
説明図である。
【図７】直径を短縮した流体ジェット・ダクトの形の説
明図である。
【図８】方向を変更した流体ジェット・ダクトの形の説
明図である。
フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ピエール・ルブーランジエ フランス国、77590・シヤール・トレツト、 リユ・レオン・ゴダン、６ (72)発明者 セルジユ・アンドレ・マルセル・バレ フランス国、91220・ブルテイニ・シユ ル・オルジユ、リユ・アントワーヌ・ド ウ・サン・テグジユペリ、36

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 切り刃（９、１３）の真上に軸線（６
    Ａ）が向けられた高圧、すなわち、６０から４００バー
    ルの潤滑流体ジェットを少なくとも１つ使用することを
    特徴とする炭化タングステン・チップによってチタンお
    よびチタン合金の部品を機械加工する方法。
  2. 【請求項２】 ジェット・ダクト（６）の端部（６Ｅ）
    と切り刃（９、１３）の間の距離Ｄが４ｍｍと１２ｍｍ
    の間（４ｍｍ≦Ｄ≦１２ｍｍ）であることを特徴とする
    請求項１に記載の機械加工方法。
  3. 【請求項３】 潤滑流体ジェットが直線的なやり方で供
    給される場合には、カラー（２）のダクト（５、６）の
    間で、円錐角（Ｃ）が０度と４５度の間（０°≦Ｃ≦４
    ５°）である減少円錐によって、直径を短縮することを
    特徴とする請求項１に記載の機械加工方法。
  4. 【請求項４】 潤滑流体ジェットが直線的なやり方で供
    給される場合には、ｄをダクト（６）の直径として、６
    ｄと１０ｄの間の長さＬ（６ｄ≦Ｌ≦１０ｄ）にわたっ
    てカラー（２）のダクト（５、６）の直径を短縮するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の機械加工方法。
  5. 【請求項５】 流体供給ダクト（５、６）の方向変更の
    場合に、方向変更角度Ａが０度と３０度の間（０°≦Ａ
    ≦３０°）であることを特徴とする請求項１に記載の機
    械加工方法。
  6. 【請求項６】 広い方の内部ダクト（５）とダクト
    （６）との間で直径を短縮する場合には、内部ダクト
    （５）を円錐角（Ｆ）が０度と１２０度の間（０°≦Ｆ
    ≦１２０°）である円錐によって終端することを特徴と
    する請求項５に記載の機械加工方法。
  7. 【請求項７】 機械加工チップ（１０、１２）の切削面
    （８）の平面に対するジェット軸線（６Ａ）の傾斜角
    （Ｉ）が０度と３０度の間（０°≦Ｉ≦３０°）である
    ことを特徴とする請求項１に記載の機械加工方法。
  8. 【請求項８】 使用する切り刃（８、９、１３）の長さ
    の関数としていくつかの潤滑流体ジェットを使用するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 工具ホルダ（１）に固定するための手段
    （３）と、少なくとも１つの加圧潤滑流体ジェット分配
    ダクト（５、６）とを備え、その潤滑ダクトの少なくと
    も１つの最終のダクト（６）が、機械加工チップ（１
    ０、１２）の切り刃（９、１３）へ向けられた軸線（６
    Ａ）に沿って出ることを特徴とする、チタンおよびチタ
    ン合金の部品を機械加工するための工具ホルダスプレー
    カラー（２）。
JP6298650A 1993-12-01 1994-12-01 チタン及びチタン合金の部品を機械加工する方法及びその機械加工のためのスプレーカラー Pending JPH07185991A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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FR9314364A FR2713117B1 (fr) 1993-12-01 1993-12-01 Procédé d'usinage de pièces en titane ou alliages de titane et bride d'arrossage pour un tel usinage.
FR9314364 1993-12-01

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US (1) US5718156A (ja)
EP (1) EP0656239B1 (ja)
JP (1) JPH07185991A (ja)
CA (1) CA2136923C (ja)
DE (1) DE69422599T2 (ja)
ES (1) ES2140516T3 (ja)
FR (1) FR2713117B1 (ja)
GR (1) GR3032985T3 (ja)
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