JPS6268216A - 工作物の円弧溝加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）は正面図、（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は板溝部、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はフォームドカッタ。

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３００〜５００
ｍ＋＋＋である。そして、タービンブレード１の板溝部
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っている。

従来、板溝部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。

板溝断面形状を有するフォームドカッタ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ってい
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
があった。

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図のフォームドカッタ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１円筒面に沿っ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った。

〔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、軸中心に回転駆動されて被
加工物を切削するコラム上に支持される切削工具により
、水平テーブルもしくは該水平テーブル上の回転テーブ
ルに固定された上記被加工物に、上記コラムもしくは該
水平テーブルが水平方向へ変位され該回転テーブルもし
くは該コラムが回転変位されて円弧溝を加工形成する場
合に、上記被加工物を加工状態における上記切削］工具
の＠線が、上記被加工物に加工形成される上記円弧溝の
円周−ヒの該切削工具加工位置の法線上に位置されると
共に、上記切削工具により上記円弧溝が形成されるよう
に、上記コラムの位置が固定され上記水平テーブルの上
記軸線方向及び該軸線に対し直交する方向の変位並びに
該軸線上に回転中心を有する上記回転テーブルの回転変
位のそれぞれが数値制御装置を介し制御され、もしくは
、上記コラムの上記軸線方向への変位及び該軸線に対し
直交する方向への上記水平テーブルの変位並びに上記回
転テーブルの回転変位のそれぞれが上記数値制御装置を
介し制御され、もしくは、上記コラムの水平方向への回
転変位並びに上記水平テーブルの上記軸線方向及び該軸
線に対し直交する方向への変化のそれぞれが上記数値制
御装置を介し制御されてそれぞれ加工する方法である。

〔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４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転駆動されて切削
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−ド１の板溝部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
にて示しである。１４は回転テーブル。

１５は水平テーブル、１．６は工作機のベッド。

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っており、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番づられ、水平
テーブル１５はベラに１，６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っている。

また、回転テーブル１４が矢印Ｂ方向に回転駆動される
ことにより回転テーブル１４上に固定された被加工物１
３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
れるようになっている。

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Ｒ１円弧溝
１８とＣ軸旋回中心との距離ｒとする０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
を被期状態とする。このときの切削工具１２中心位Ｗ８
のＸ５１１１ＩはＯ２Ｚ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Ｍ）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＋ｒ）ｓｉｒ＋Ｏ，Ｚ
軸座標は（Ｒ＋　ｒ　）　　ｃｏｓｉｎθ−Ｒとなる。

ただし、　θは反時計方向を正方１司とする。以上の原
理が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
軸旋軸旋回中心座標原点、Ｚ軸上の移動量を７’＋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＋ｒ）ｓｉｎθ　　　　　　　・・・（
１）Ｚ’　＝　（Ｒ＋　ｒ）　ｃｏｓｉｎθ−Ｒ−（２
）従って、θの変化に伴って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１２によって
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）のフローチャート。

（ハ）は（イ）の側面図である。（イ）において２円弧
溝１８の半径中心０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’Ｒ（Ｘｚ、　ＹＯ，Ｚｌ）、他方の端点Ｂの座Ｉ
Ｉ　（Ｘ２１　ＹＯＩ　２２）　　、円弧溝１８の半径
をＲ１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。

Ｙｏ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、θｚ＝ｔａｎ−”　（Ｘｔ／　（Ｒ＋ｒ−
Ｚｚ））　　で与えられる。同様に、端点Ｂにおける円
弧の回転角θ２は、θｚ＝ｔａｎ−”　（Ｘｚ／（Ｒ＋
ｒ−２２））　　で与えられる。次に、回転角θ工に切
削のための余裕量を付加し０１′　とする。

同様に、θ２に切削のための余裕量を付加し０２′とす
る。最後に、０１′　を（１）、（２）’式に代入し切
削開始点りの座標（Ｘｉ’　、　Ｙｏ、　Ｚｔ’　。

θ１）　を計算する。同様に、０２′　を（１）。

（２）式に代入し、切削終了点Ｅの座標（ＸＩ’。

ＹｏｔＺｚ’＋　　０２）　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順を示し、（イ）は制御手順
のフロートチャート、（ロ）は（イ）のフローチャート
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ｙ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っている。。

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、　ＹｒｔＺＴ）　
　、第４図で求めた切削開始点りの座標を（Ｘｔ’　＋
　ＹＯＩ　Ｚ１’　＋　　０１′）、切削終了点の座標
Ｅを（Ｘｚ’　、　Ｙｏ、　Ｚｘ’　＋　　０２′）と
する。最初に、切削工具１２を機械原点Ｍから符号５】
でＸ軸を（Ｘ　Ｔ　→Ｘ　ｔ　’　）移動、符号５２で
Ｙ軸を（Ｙｔ−＋Ｙｏ）移動、符号５３でＣ＠を（θ１
′）度回転移動、符号５４でＺ軸を（Ｚｉ−＋Ｚｔ’）
移動させることによって切削開始点りまで移動させる。

その後、符号５５で切削工具１２をＣ軸をθ工′　から
０２．′　　まで回転させながら、（１）式及び（２）
式に従ってＸ、ｚ軸方向に移動させ切削開始点りから切
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（７２′→Ｚｔ）移動、符号５７でＣ
軸を（−０２′）度回転移動、符号５８でＹ軸を（Ｙｏ
→ＹＴ）移動、符号５９でＸ軸を（Ｘｚ’→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Ｉｎ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
工物を加工時室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」二の該切削工具加工
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
っ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、本式に従って、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を小さいピッチで変化
させてその都度、ｘ。

Ｚを計算することによって、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、
１口）は（イ）のフローチャート、（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）
はフローチャー１−１（ロ）は（イ）のフローチャート
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。 （他１名） 荊３図 （イ） 躬４図 （ロジ （八） Ｒ ″′４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、軸中心に回転駆動されて被加工物を切削するコラム
   上に支持される切削工具により、水平テーブルもしくは
   該水平テーブル上の回転テーブルに固定された上記被加
   工物に、上記コラムもしくは該水平テーブルが水平方向
   へ変位され該回転テーブルもしくは該コラムが回転変位
   されて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
   加工位置の法線上に位置されると共に、上記切削工具に
   より上記円弧溝が形成されるように、上記コラムの位置
   が固定され上記水平テーブルの上記軸線方向及び該軸線
   に対し直交する方向の変位並びに該軸線上に回転中心を
   有する上記回転テーブルの回転変位のそれぞれが数値制
   御装置を介し制御され、もしくは、上記コラムの上記軸
   線方向への変位及び該軸線に対し直交する方向への上記
   水平テーブルの変位並びに上記回転テーブルの回転変位
   のそれぞれが上記数値制御装置を介し制御され、もしく
   は、上記コラムの水平方向への回転変位並びに上記水平
   テーブルの上記軸線方向及び該軸線に対し直交する方向
   への変位のそれぞれが上記数値制御装置を介し制御され
   てそれぞれ加工することを特徴とする工作物の円弧溝加
   工方法。