KR20110036599A

KR20110036599A - 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법 및 절삭 회전 공구

Info

Publication number: KR20110036599A
Application number: KR1020117002243A
Authority: KR
Inventors: 다스꾸 이또오
Original assignee: 오에스지 가부시키가이샤
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2011-04-07
Also published as: US8511949B2; JPWO2010013319A1; JP5230739B2; US20110129311A1; WO2010013319A1; KR101235958B1; DE112008003952T5; CN102089106B; CN102089106A

Abstract

트리 형상 홈의 절삭 가공 공정에서는, 황삭 공정에 있어서, 황삭용 공구(20)를 사용함으로써, 테이퍼 홈(2)을 절삭하는 동시에, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서 소정의 절삭 여유를 남기고 절삭한다. 다음의 중삭 공정에서는 중삭용 공구를 사용함으로써, 이미 절삭 종료된 이들 3개의 협폭부(11 내지 13) 이외의 부분에 대해 절삭한다. 따라서, 역크리스마스 트리 형상으로 형성된 중삭용 공구 중, 이들 3개의 협폭부(11 내지 13)에 대응하는 3개의 직경 축소부에 대해 워크(1)가 접촉하지 않으므로, 중삭용 공구의 전체 부위 중에서 충격에 약한 3개의 직경 축소부에 부하가 가해지지 않으므로, 절삭 이송을 보다 빠르게 할 수 있다. 그리고, 정삭 공정을 행함으로써, 트리 형상 홈을 효율적으로 절삭할 수 있다.

Description

트리 형상 홈의 절삭 가공 방법 및 절삭 회전 공구 {CUTTING METHOD FOR TREE-SHAPED GROOVE AND CUTTING ROTARY TOOL}

본 발명은 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법 및 절삭 회전 공구에 관한 것으로, 상세하게는 로터의 외주에 터빈 블레이드를 장착하기 위한 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법 및 당해 절삭 가공 방법에 이용되는 절삭 회전 공구에 관한 것이다.

종래, 발전기용 터빈 로터를 제조하는 경우, 터빈 블레이드의 기부를 삽입하는 홈을 로터의 축에 형성하는 것이 필요하다. 이 홈은, 통상, 전나무 형상 또는 크리스마스 트리 형상의 윤곽을 갖고, 몇 겹이나 언더 컷트되는 것이다. 이와 같은 트리 형상 홈은, 일반적으로, 홈 중심에 대해 좌우 대칭이고, 또한 홈 깊이 방향에 있어서 역크리스마스 트리 형상으로 홈 폭이 증감하면서 서서히 좁아지도록 가공되어, 홈 폭이 좁아진 협폭부와, 홈 폭이 넓어진 광폭부가 교대로 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 트리 형상 홈을 1패스로 가공하기 위해서는, 예를 들어 크리스마스 커터가 사용된다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 그런데, 1패스로 복잡한 홈을 형성하므로, 크리스마스 커터에 가해지는 부하가 커서, 충분한 내구성이 필요해진다. 따라서, 1패스가 아니라, 복수의 공정으로 트리 형상 홈을 형성하는 방법이 알려져 있다.

예를 들어, 도 12에 도시하는 종래의 트리 형상 홈 형성 공정은 4개의 공정으로 이루어지고, 「테이퍼 홈 공정」과, 「T 슬롯 공정」과, 「중삭 공정」과, 「정삭 공정」으로 구성되어 있다. 우선, 테이퍼 홈 공정에 있어서, 테이퍼용 공구(110)에 의해 워크(1)에 테이퍼 홈을 절삭한다. 다음에, T 슬롯 공정에 있어서, T 슬롯용 공구(111)에 의해, 테이퍼 홈의 저부에 T 슬롯부를 절삭한다. 다음에, 중삭용 공구(112)에 의해, 최종의 예정 홈 형상에 대해, 소정의 절삭 여유를 남기고 트리 형상의 홈을 절삭한다. 마지막으로, 정삭용 공구(113)에 의해, 남겨진 절삭 여유를 한 번에 절삭하여, 마무리 형상에 따라서 가공한다. 이와 같이 하여, 워크(1)에 대해 트리 형상 홈이 형성된다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2001-71210호 공보

그러나, 도 12에 도시하는 종래의 트리 형상 홈 절삭 가공 공정에서는, 중삭 공정에 있어서, 마무리 형상에 있어서의 협폭부는 중삭용 공구(112)의 직경 방향 내측으로 직경 축소되는 직경 축소부에 의해 각각 형성되지만, 직경 축소부는 직경이 가늘게 되어 있으므로, 절삭 가공 시에 부하가 가해지기 쉬워, 파손될 우려가 있었다. 즉, 직경 축소부에 부하가 걸리지 않게 하기 위해, 절삭 이송량을 빠르게 할 수 없으므로, 트리 형상 홈을 빠르게 절삭할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 1개의 트리 형상 홈을 형성하기 위해 4개의 공정을 행해야만 하므로, 시간이 걸려 효율이 나쁘다고 하는 문제점도 있었다.

본 개시는 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 트리 형상 홈을 효율적으로 절삭할 수 있는 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법 및 절삭 회전 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시는 로터의 외주에 터빈 블레이드를 장착하기 위한 홈이며, 당해 홈 중심에 대해 좌우 대칭이고, 또한 홈 깊이 방향에 있어서 역크리스마스 트리 형상으로 홈 폭이 증감하면서 서서히 좁아지도록 가공되어, 상기 홈 폭이 좁아진 협폭부와, 상기 홈 폭이 넓어진 광폭부를 교대로 갖는 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법에 있어서, 형성되어야 할 상기 트리 형상 홈의 예정 형상을 상기 홈 깊이 방향을 따른 단면에서 본 경우에, 상기 협폭부가 되는 부분에 있어서 소정의 절삭 여유를 남기면서, 상기 홈 깊이 방향을 향해 홈 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 절삭하는 황삭 공정과, 상기 절삭 여유가 남겨진 상기 협폭부가 되는 부분을 피하도록 하여, 상기 광폭부가 되는 부분에 소정의 절삭 여유를 남기도록 절삭하는 중삭 공정과, 상기 협폭부가 되는 부분에 남겨진 상기 절삭 여유와, 상기 광폭부가 되는 부분에 남겨진 상기 절삭 여유를 절삭하는 정삭 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 트리 형상 홈(5)의 단면도이다.
도 2는 트리 형상 홈 절삭 가공 공정의 플로우이다.
도 3은 황삭 공정의 내용을 도시하는 설명도이다.
도 4는 황삭용 공구(20)의 측면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 1점 쇄선(51)으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 6은 중삭 공정의 내용을 도시하는 설명도이다.
도 7은 중삭용 공구(30)의 측면도이다.
도 8은 중삭용 공구(30)를 축선 방향 선단측에서 본 도면이다.
도 9는 도 6에 나타내는 1점 쇄선(52)으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 10은 정삭 공정의 내용을 도시하는 설명도이다.
도 11은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 종래의 트리 형상 홈 절삭 가공 공정의 플로우이다.

이하, 본 개시의 일 실시 형태인 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공 방법과, 그 절삭 가공 방법에 사용되는 각종 절삭 회전 공구(20, 30)에 대해, 도면을 참조하여 순서대로 설명한다. 또한, 도 1에 도시하는 트리 형상 홈(5)은 발전기로서 이용되는 로터의 외주에 터빈 블레이드를 장착하기 위한 홈이다.

처음에, 트리 형상 홈(5)의 형상에 대해 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 워크(1)에 형성된 트리 형상 홈(5)은 홈 중심에 대해 좌우 대칭이고, 또한 홈 깊이 방향에 있어서 역크리스마스 트리 형상으로 홈 폭이 증감하면서 서서히 좁아지도록 형성되어 있다. 트리 형상 홈(5)의 내주면에는 홈 깊이 방향에 있어서, 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)가 서로 간격을 두고 각각 형성되고, 그들의 홈 폭은 서서히 좁아지고 있다. 그리고, 제1 협폭부(11)와 제2 협폭부(12) 사이에 제1 광폭부(15)가 형성되고, 제2 협폭부(12)와 제3 협폭부(13) 사이에 제2 광폭부(16)가 형성되어 있다. 제2 광폭부(16)의 홈 폭은 제1 광폭부(15)의 홈 폭보다도 좁게 되어 있다. 또한, 트리 형상 홈(5)의 홈 바닥에는 홈 깊이 방향에 대해 직교하는 방향으로 플랜지 형상으로 팽출되어, 역T자 형상으로 형성된 T 슬롯부(18)가 형성되어 있다.

다음에, 상기 형성 형상으로 이루어지는 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공 공정에 대해 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 트리 형상 홈 절삭 가공 공정은 황삭 공정(rough cutting)(S10)과, 중삭 공정(semi-finishing)(S11)과, 정삭 공정(finishing)(S12)으로 구성되어 있다. 이하, 이들 3개의 각 공정의 내용에 대해, 순서대로 상세하게 설명한다.

우선, 황삭 공정(S10)에 대해 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 워크(1)에 대해 최종적으로 형성되는 예정 홈 형상(10)(2점 쇄선)을 상정한 경우에, 우선, 황삭용 공구(20)를 사용하여 테이퍼 홈(2)을 절삭한다. 테이퍼 홈(2)은 예정 홈 형상(10)의 홈 깊이 방향을 향해, 홈의 선단측이 서서히 가늘어지도록 테이퍼 형상으로 절삭되고, 후단부측이 스트레이트 형상으로 절삭된다. 그리고, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)(도 5 참조)를 남기도록 하여 절삭된다.

여기서, 도 12에 도시하는 종래의 공정과 비교하면, 종래의 테이퍼 홈 공정에서는, 워크(1)에 대해 테이퍼 홈을 형성할 뿐이고, 예정 홈 형상의 협폭부에 있어서의 절삭은 하지 않고, 이후의 중삭 공정에서 협폭부 및 광폭부에 대한 절삭을 행하고 있었다. 이에 대해, 본 실시 형태의 황삭 공정에서는, 테이퍼 홈(2)을 절삭함으로써, 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)가 되는 부분에 대해 먼저 절삭하는 점에 특징이 있다.

다음에, 황삭용 공구(20)의 구조에 대해 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 황삭용 공구(20)는 원기둥 형상의 섕크부(21)와, 상기 섕크부(21)의 축선 방향 선단부에 설치되어, 선단측을 향해 테이퍼 형상으로 직경이 가늘어지는 대략 원추 형상으로 형성된 날부(22)로 구성되어 있다. 날부(22)는 축선 방향 선단측에 형성된 테이퍼부(24)와, 축선 방향 후단부측에 형성된 스트레이트부(25)로 구성되어 있다.

다음에, 황삭용 공구(20)의 각 부위와, 테이퍼 홈(2)의 절삭 형상의 관계에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이, 도 3에 도시하는 황삭 공정에서는, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)를 남기도록 하여 절삭한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 테이퍼 홈(2)을 형성하는 동시에, 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)의 3점에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)를 남기도록 하여 절삭한다. 이 경우, 3점을 1개의 테이퍼로 연결할 수 있으면, 종래의 통상의 테이퍼용 공구(테이퍼 엔드밀)(110)(도 12 참조)로 절삭하는 것은 가능하다. 그러나, 실제로는 제3 협폭부(13)의 홈 폭이 필요 이상으로 넓어져 버리므로, 상기 3점에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)를 남기도록 한번에 절삭하는 것은 불가능하다.

따라서, 본 실시 형태의 황삭용 공구(20)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 날부(22)를, 테이퍼부(24)와 스트레이트부(25)로 구성하였다. 예를 들어, 상기 3점을 1개의 테이퍼로 연결할 수 없어도, 그 중 2점을 1개의 테이퍼로 연결하는 것은 가능하다. 즉, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11)를, 스트레이트부(25)를 사용하여, 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭하면, 제2 협폭부(12)와 제3 협폭부(13)를, 테이퍼부(24)를 사용하여 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭할 수 있다.

예를 들어, 황삭용 공구(20)를 측면으로부터 본 경우에, 선단의 외주 부분을 점 A, 테이퍼부(24)와 스트레이트부(25)의 경계의 외주 부분을 점 B, 섕크부(21)와 날부(22)의 경계의 외주 부분을 점 C로 한다. 이 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 점 C와 점 B를 연결하는 직선 부분에서, 제1 협폭부(11)에 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭한다. 이에 의해, 점 A와 점 B를 연결하는 테이퍼 형상의 직선 부분에서, 제2 협폭부(12)와 제3 협폭부(13)에 대해 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭할 수 있다. 따라서, 황삭 공정에 있어서는, 황삭용 공구(20)를 사용함으로써, 1패스로, 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)의 3점에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)를 남기면서, 테이퍼 홈(2)을 형성할 수 있다.

다음에, 중삭 공정(S11)에 대해 설명한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 황삭 공정(S10)에서 테이퍼 홈(2)(도 3 참조)이 형성된 워크(1)에 대해, 최종적으로 형성되는 예정 홈 형상(10)(2점 쇄선)을 상정한 경우에, 역크리스마스 트리 형상으로 형성된 중삭용 공구(30)(도 7 참조)를 사용하여, 예비 처리 홈(3)을 절삭한다. 예비 처리 홈(3)은 예정 홈 형상(10)의 전체 부위에 있어서 소정의 절삭 여유(50)를 남긴 역크리스마스 트리 형상의 홈이다.

다음에, 중삭용 공구(30)의 구조에 대해 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 중삭용 공구(30)는 원기둥 형상의 섕크부(31)와, 상기 섕크부(31)의 축선 방향 선단부에 설치되어, 섕크부(31)보다도 직경이 큰 원기둥 형상의 몸통부(32)와, 상기 몸통부(32)의 축선 방향 선단부에 설치되어, 선단측을 향해 역크리스마스 트리 형상으로 홈 폭이 증감하면서 서서히 좁아지도록 형성된 4매의 날을 구비한 날부(33)로 구성되어 있다. 섕크부(31)와 몸통부(32) 사이에는 직경 방향 외측으로 연장되어, 공구 홀더(도시하지 않음)의 삽입 구멍의 개구 단부에 접촉하여 걸리게 하기 위한 플랜지부(35)가 설치되어 있다.

도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 날부(33)는 4개의 날 유닛(71 내지 74)을 구비하고 있다. 날 유닛(71 내지 74)은 축선 방향 후단부측으로부터 선단측을 향해 직경이 증감하면서 서서히 작아지도록 각각 형성되어 있다. 날 유닛(71 내지 74)에는, 도 7에 도시한 바와 같이 축선 방향 후단부측으로부터 선단측을 향해, 제1 직경 축소부(41)와, 제2 직경 축소부(42)와, 제3 직경 축소부(43)가 서로 간격을 두고 각각 설치되고, 그들의 직경은 서서히 짧아지고 있다. 그리고, 제1 직경 축소부(41)와 제2 직경 축소부(42) 사이에는 제1 직경 확장부(45)가 설치되고, 제2 직경 축소부(42)와 제3 직경 축소부(43) 사이에는 제2 직경 확장부(46)가 설치되고, 그들의 직경도 서서히 작아지고 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 날부(33)의 선단에는 축선 방향에 직교하는 방향으로 팽출되는 경단 형상의 팽출부(48)가 설치되어 있다. 날 유닛(71, 72) 사이, 날 유닛(72, 73) 사이, 날 유닛(73, 74) 사이, 날 유닛(74, 71) 사이에는 날부(33)를 축선 방향 선단측에서 본 형상이 L자형으로 형성된 홈(67)(도 7, 도 8 참조)이 축선 방향에 대해 평행하게 각각 형성되어 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 직경 축소부(41)와, 제1 직경 확장부(45)와, 제2 직경 확장부(46)와, 팽출부(48)에는 워크(1)와 접촉 마찰을 저감시키는 동시에, 절삭 칩의 배출을 양호하게 하기 위해 단차 형상으로 형성된 닉(61)이 평행하게 복수개 각각 설치되어 있다. 또한, 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)는 워크(1)에 접촉하지 않도록 직경 방향 내측에 직경 축소시켜 도피시키고 있으므로, 이들에는 닉(61)은 형성되어 있지 않다.

다음에, 중삭용 공구(30)의 각 부위와, 예비 처리 홈(3)의 절삭 형상의 관계에 대해 설명한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 중삭 공정에서는, 상기한 바와 같이 예정 홈 형상(10)의 전체 부위에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 1패스로 절삭한다. 이때, 황삭 공정(S10)에 있어서 형성된 테이퍼 홈(2)(도 3, 도 5 참조)에서는, 예정 홈 형상(10)의 전체 부위 중, 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서는, 황삭용 공구(20)에 의해, 소정의 절삭 여유(50)를 남긴 상태로 이미 절삭이 종료되어 있다. 즉, 중삭 공정에서는, 이미 절삭 종료된 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서는 절삭할 필요가 없다. 따라서, 제1 광폭부(15), 제2 광폭부(16), T 슬롯부(18)에 대해서만, 소정의 절삭 여유(50)를 남긴 상태로 절삭하면 되는 것이다.

중삭용 공구(30)를 사용하여 절삭하는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 직경 축소부(41)가 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11)에 대응하고, 제2 직경 축소부(42)가 예정 홈 형상(10)의 제2 협폭부(12)에 대응하고, 제3 직경 축소부(43)가 예정 홈 형상(10)의 제3 협폭부(13)에 대응한다. 또한, 제1 직경 확장부(45)가 예정 홈 형상(10)의 제1 광폭부(15)에 대응하고, 제2 직경 확장부(46)가 예정 홈 형상(10)의 제2 광폭부(16)에 대응하고, 팽출부(48)가 예정 홈 형상(10)의 T 슬롯부(18)에 대응하도록 되어 있다.

따라서, 중삭용 공구(30)의 제1 직경 확장부(45)가, 예정 홈 형상(10)의 제1 광폭부(15)에 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭하고, 제2 직경 확장부(46)가, 예정 홈 형상(10)의 제2 광폭부(16)에 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭하고, 팽출부(48)가, 예정 홈 형상(10)의 T 슬롯부(18)에 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 절삭한다. 여기서, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서는, 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 이미 절삭되어 있다.

즉, 중삭용 공구(30)의 제1 직경 축소부(41), 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)에는 워크(1)가 접촉하지 않는다. 즉, 중삭용 공구(30)의 전체 부위 중에서 충격에 비교적 약한 제1 직경 축소부(41), 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)에 부하가 가해지지 않는다. 따라서, 가공 중에 발생하는 채터링 노이즈나 진동을 억제할 수 있는 동시에, 절삭 가공 중에 파손될 우려도 없다. 또한, 충격에 비교적 강한 제1 직경 확장부(45), 제2 직경 확장부(46), 팽출부(48)에 있어서 절삭하므로, 중삭용 공구(30)에 의한 절삭 이송을 보다 빠르게 할 수 있다. 따라서, 중삭 공정에 있어서의 작업을 효율적으로 행할 수 있다.

다음에, 정삭 공정(S12)에 대해 설명한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 중삭 공정(S11)에서 예비 처리 홈(3)이 형성된 워크(1)에 대해, 역크리스마스 트리 형상으로 형성된 정삭용 공구(40)를 사용하여, 예정 홈 형상(10)에 따라서 절삭함으로써, 소정의 절삭 여유(50)를 한 번에 잘라낸다. 이와 같이 하여, 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공 공정이 종료된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태인 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공 공정에서는, 황삭 공정(S10)에 있어서, 황삭용 공구(20)를 사용함으로써, 테이퍼 홈(2)을 절삭하는 동시에, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 있어서, 소정의 절삭 여유(50)를 남기도록 하여 절삭한다. 이에 의해, 다음의 중삭 공정(S11)에서는 중삭용 공구(30)를 사용함으로써, 이미 절삭 종료된 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13) 이외의 부분에 대해 절삭하면 된다. 즉, 역크리스마스 트리 형상으로 형성된 중삭용 공구(30)의 직경이 가늘게 된 제1 직경 축소부(41), 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)에 대해, 이미 절삭 종료된 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)가 접촉하지 않으므로, 중삭용 공구(30)의 전체 부위 중에서 충격에 비교적 약한 제1 직경 축소부(41), 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)로의 응력 집중을 완화시켜, 부하가 가해지지 않는다. 이에 의해, 버어를 최소한으로 억제하여, 내결손성을 향상시킬 수 있어, 안정된 가공을 행할 수 있다. 그리고, 중삭용 공구(30)의 공구 수명을 연장시킬 수도 있다. 또한, 가공 중에 발생하는 채터링 노이즈나 진동을 억제할 수도 있다.

또한, 충격에 비교적 강한 제1 직경 확장부(45), 제2 직경 확장부(46), 팽출부(48)에 있어서 절삭하므로, 중삭용 공구(30)에 의한 절삭 이송을 보다 빠르게 할 수 있다. 따라서, 중삭 공정에 있어서의 작업을 효율적으로 행할 수 있으므로, 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 황삭 공정(S10)에 있어서, 종래의 중삭 공정(도 12 참조)에서 행하고 있던 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)의 절삭을 행하고, 중삭 공정(S11)에 있어서, 종래의 T 슬롯 공정(도 12 참조)에서 행하고 있던 T 슬롯부(18)의 절삭을 행함으로써, 종래의 4개의 공정으로부터 3개의 공정으로 줄일 수 있다. 이에 의해, 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공을 효율적으로 행할 수 있다.

다음에, 본 실시 형태인 트리 형상 홈(5)의 절삭 가공 공정을 평가하기 위해, 중삭 공정에 있어서, 중삭용 공구(30)(본 발명품)를 사용한 신규의 방법과, 중삭용 공구(112)(종래품)를 사용한 종래법의 비교를 행하였다. 이 비교 시험에서는, 신규의 방법에 있어서의 중삭 공정에서 중삭용 공구(30)를 사용한 경우의 절삭 이송량과, 종래법에 있어서의 중삭 공정에서 중삭용 공구(112)를 사용한 경우의 절삭 이송량을 각각 계측하였다. 각 공구의 조건(직경, 날수), 절삭 조건(절삭 속도, 날당 이송량, 회전수)은 이하의 표 1에 나타내는 바와 같다.

즉, 발명품의 직경은 20.5㎜, 날수는 4매, 절삭 속도는 20㎜/min, 날당 이송량은 0.03㎜/날, 회전수는 310.6min^-1로 설정하였다. 한편, 종래품의 직경은 20.5㎜, 날수는 4매, 절삭 속도는 20㎜/min, 날당 이송량은 0.02㎜/날, 회전수는 310.6min^-1로 설정하였다.

도 11 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 종래품을 사용한 경우의 절삭 이송량(㎜/min)은 24.8㎜/min이었던 것에 비해, 발명품을 사용한 경우의 절삭 이송량(㎜/min)은 37.3㎜/min이었다. 종래품을 사용한 방법에서는, 중삭 공정에 있어서, 중삭용 공구(112)에 의해, 최종의 예정 홈 형상의 전체 부위에 대해, 소정의 절삭 여유를 남기고 트리 형상의 홈을 절삭해야만 한다. 그리고, 중삭용 공구(112)의 직경 축소부는 직경이 가늘게 되어 있으므로, 절삭 가공 시에 부하가 가해지기 쉽다. 따라서, 직경 축소부에 부하가 걸리지 않도록 하기 위해 절삭 이송량을 올릴 수 없었다.

이에 대해, 본 발명품을 사용한 방법에서는, 황삭 공정에 있어서, 예정 홈 형상(10)의 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)에 대해서는, 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 이미 절삭이 종료되어 있다. 따라서, 발명품인 중삭용 공구(30)의 직경이 가늘게 된 제1 직경 축소부(41), 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)에 대해, 이미 절삭 종료된 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)가 접촉하지 않으므로, 중삭용 공구(30)의 전체 부위 중에서 충격에 비교적 약한 제1 직경 축소부(41), 제2 직경 축소부(42), 제3 직경 축소부(43)에 부하가 가해지지 않는다. 따라서, 충격에 비교적 강한 제1 직경 확장부(45), 제2 직경 확장부(46), 팽출부(48)에 있어서 절삭할 뿐이므로, 중삭용 공구(30)에 의한 절삭 이송을 보다 빠르게 할 수 있었다고 추측된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서, 본 개시의 「절삭 회전 공구」인 황삭용 공구(20), 중삭용 공구(30), 정삭용 공구(40)는, 예를 들어 엔드밀이나 사이드 커터이다.

또한, 본 개시는 각종 변형이 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 황삭 공정에 있어서, 제1 협폭부(11), 제2 협폭부(12), 제3 협폭부(13)의 모든 협폭부에 대해 소정의 절삭 여유(50)를 남기고 먼저 절삭하였지만, 적어도 홈 폭이 극도로 좁은 홈 바닥측의 2개의 협폭부에 대해 절삭하면 좋다. 이에 의해, 중삭용 공구(20)의 직경이 극도로 작은 선단측의 적어도 2개의 직경 축소부에 대해 부하가 가해지는 것을 방지할 수 있다.

본 개시의 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법 및 절삭 회전 공구는 트리 형상 홈으로 한정되지 않고, 몇 겹이나 언더 컷트되는 홈 형상을 절삭하는 경우에도 적용 가능하다.

Claims

로터의 외주에 터빈 블레이드를 장착하기 위한 홈이며, 당해 홈 중심에 대해 좌우 대칭이고, 또한 홈 깊이 방향에 있어서 역크리스마스 트리 형상으로 홈 폭이 증감하면서 서서히 좁아지도록 가공되어, 상기 홈 폭이 좁아진 협폭부와, 상기 홈 폭이 넓어진 광폭부를 교대로 갖는 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법에 있어서,
형성되어야 할 상기 트리 형상 홈의 예정 형상을 상기 홈 깊이 방향을 따른 단면에서 본 경우에,
상기 협폭부가 되는 부분에 있어서 소정의 절삭 여유를 남기면서, 상기 홈 깊이 방향을 향해 홈 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 절삭하는 황삭 공정과,
상기 절삭 여유가 남겨진 상기 협폭부가 되는 부분을 피하도록 하고, 상기 광폭부가 되는 부분에 소정의 절삭 여유를 남기도록 절삭하는 중삭 공정과,
상기 협폭부가 되는 부분에 남겨진 상기 절삭 여유와, 상기 광폭부가 되는 부분에 남겨진 상기 절삭 여유를 절삭하는 정삭 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법.
제1항에 있어서, 상기 트리 형상 홈은 저부에 플랜지 형상의 T 슬롯부를 갖는 홈이며,
상기 중삭 공정에 있어서, 상기 T 슬롯부가 되는 부분을 소정의 절삭 여유를 남기면서 절삭하고,
상기 정삭 공정에 있어서, 상기 T 슬롯부가 되는 부분에 남겨진 상기 절삭 여유를 절삭하는 것을 특징으로 하는, 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 협폭부는,
상기 홈 깊이 방향을 향해 순서대로 형성된 제1 협폭부와, 당해 제1 협폭부보다도 홈 폭이 좁은 제2 협폭부와, 당해 제2 협폭부보다도 홈 폭이 좁은 제3 협폭부로 구성되고,
상기 광폭부는,
상기 제1 협폭부와 상기 제2 협폭부 사이에 형성된 제1 광폭부와, 상기 제2 협폭부와 상기 제3 협폭부 사이에 형성되어, 상기 제1 광폭부보다도 홈 폭이 좁은 제2 광폭부로 구성되고,
상기 황삭 공정에 있어서,
상기 예정 형상을 상기 홈 깊이 방향을 따른 단면에서 본 경우에,
상기 제1 협폭부가 되는 부분에 소정의 절삭 여유를 남기면서 상기 제1 협폭부가 되는 부분까지를 상기 홈 깊이 방향에 대해 평행하게 절삭하는 제1 가공과,
상기 제1 광폭부가 되는 부분으로부터 상기 트리 형상 홈의 저부가 되는 부분까지에 있어서, 상기 제2 협폭부가 되는 부분과, 상기 제3 협폭부가 되는 부분에 소정의 절삭 여유를 남기면서 당해 절삭 여유가 각각 남겨진 상기 제2 협폭부가 되는 부분과 상기 제3 협폭부가 되는 부분을 연결하는 테이퍼 형상으로 절삭하는 제2 가공이 행해지고,
상기 중삭 공정에 있어서,
상기 제1 협폭부가 되는 부분과, 상기 제2 협폭부가 되는 부분과, 상기 제3 협폭부가 되는 부분을 피하여, 상기 제1 광폭부가 되는 부분과, 상기 제2 광폭부가 되는 부분을 소정의 절삭 여유를 남기면서 절삭하는 것을 특징으로 하는, 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법.
제3항에 기재된 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법의 상기 황삭 공정에서 사용되는 절삭 회전 공구이며,
축선 주위로 회전되는 공구 본체와,
당해 공구 본체의 선단에 설치된 날부로 구성되고,
상기 날부는,
원기둥부와,
당해 원기둥부의 선단에 설치되어, 축선 방향 선단을 향해 직경이 가늘어지는 테이퍼 형상의 원추부로 구성되고,
상기 원기둥부에 의해 상기 제1 가공이 행해지고,
상기 원추부에 의해 상기 제2 가공이 행해지는 것을 특징으로 하는, 절삭 회전 공구.
제3항에 기재된 트리 형상 홈의 절삭 가공 방법의 상기 중삭 공정에서 사용되고, 상기 트리 형상 홈의 상기 홈 폭의 변화에 대응하여 공구 선단측을 향함에 따라서 증감하면서 서서히 소경으로 되어 있는 절삭 회전 공구이며,
상기 황삭 공정에서 상기 절삭 여유를 남기고 가공된 상기 제1 협폭부가 되는 부분과 접촉하지 않는 제1 직경 축소부와,
상기 황삭 공정에서 상기 절삭 여유를 남기고 가공된 상기 제2 협폭부가 되는 부분과 접촉하지 않는 제2 직경 축소부와,
상기 황삭 공정에서 상기 절삭 여유를 남기고 가공된 상기 제3 협폭부가 되는 부분과 접촉하지 않는 제3 직경 축소부와,
상기 제1 광폭부가 되는 부분을 소정의 절삭 여유를 남기고 절삭하는 제1 직경 확장부와,
상기 제2 광폭부가 되는 부분을 소정의 절삭 여유를 남기고 절삭하는 제2 직경 확장부를 구비한 것을 특징으로 하는, 절삭 회전 공구.