WO2018016158A1 - 一体型インペラの製造方法 - Google Patents

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WO2018016158A1
WO2018016158A1 PCT/JP2017/018219 JP2017018219W WO2018016158A1 WO 2018016158 A1 WO2018016158 A1 WO 2018016158A1 JP 2017018219 W JP2017018219 W JP 2017018219W WO 2018016158 A1 WO2018016158 A1 WO 2018016158A1
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shroud
impeller
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linear electrode
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PCT/JP2017/018219
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太田　俊明
渡辺　勲
隆徳 岩田
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株式会社放電精密加工研究所
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    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
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Definitions

  • the present invention relates to an integrated impeller manufacturing method for manufacturing an integrated impeller used for a centrifugal compressor or the like.
  • an impeller used for a centrifugal compressor has a hub attached to a rotary shaft, a shroud spaced apart from the hub, and a plurality of blades connecting the hub and the shroud. .
  • a portion surrounded by the side surface of the blade, the flow surface of the hub, and the flow surface of the shroud is a flow path for compressing gas or the like.
  • the flow path of the impeller used in such a centrifugal compressor has a complicated shape that is curved with respect to the axial direction and the radial direction, respectively. Therefore, it is generally manufactured by fixing a blade and a shroud to a disk-shaped main body portion by fillet welding or groove welding. Alternatively, the main body portion and the blade are machined together and manufactured by welding a shroud thereto.
  • the electric discharge machining method disclosed in Patent Document 1 relates to a centrifugal compressor rotor, and has an electrode having substantially the same shape as a cavity, and arc cavities serving as flow paths in a disk are formed by electric erosion by the electrode. To form.
  • the flow path is formed from both the inner peripheral side and the outer peripheral side, and the formation of the flow path from the outer peripheral side is performed using an electrode having a shape corresponding to the curved surface of the blade of the flow path.
  • a method has been proposed in which a flow path can be formed more efficiently and accurately by satisfying a certain inequality in the curved shape of the electrode and the curved shape of the blade of the flow path.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method for producing an integrated impeller for a centrifugal compressor, which has high processing accuracy, is inexpensive, and has a short lead time.
  • the manufacturing method of the integrated impeller according to the present invention is as follows.
  • a first shroud forming a bottom portion, a second shroud forming a lid portion, a hub formed at a central portion of the first shroud, and a fluid formed between the first shroud and the second shroud.
  • a blade for dividing a flowing flow path, and an integrated impeller manufacturing method comprising: Forming a flow path on the inner peripheral side of the impeller; Forming a flow path on the outer peripheral side of the impeller; Have The step of forming the flow path on the outer peripheral side of the impeller is performed by rotating a linear electrode having a distal end portion and a proximal end portion around a longitudinal axis, Forming the first shroud by electrical discharge machining; A step of generating electric discharge machining the second shroud; A step of generating electrical discharge machining the blade; It is characterized by having.
  • the manufacturing method of the integrated impeller according to the present invention is as follows.
  • the impeller is installed so that a central axis of the impeller and a longitudinal axis of the linear electrode are orthogonal to each other.
  • the linear electrode is characterized in that the angle can be changed.
  • the tip portion of the linear electrode is formed of a material different from that of the base end portion.
  • the linear electrode is characterized in that a diameter of the distal end portion is formed larger than that of the proximal end portion.
  • the linear electrode is characterized in that the tip is formed in a prismatic shape.
  • the linear electrode has an escape portion on the base end side of the distal end portion.
  • the linear electrode has a chamfered portion at the tip of the tip portion.
  • the linear electrode is characterized in that a side surface of the tip is formed with a curved surface.
  • the processing accuracy is good, the cost is low, and the lead time can be shortened.
  • Fig. 2 shows a II-II cross section of Fig. 1.
  • the flowchart of the manufacturing method of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the state before manufacture of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the state after the external shape formation process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the state which projected the electrode in the internal peripheral side flow-path formation process of the integrated impeller of this embodiment to the cross section parallel to a central axis is shown.
  • the state which projected the electrode in the inner peripheral side flow-path formation process of the integrated impeller of this embodiment to the cross section orthogonal to a central axis is shown.
  • the sub-flowchart of the outer peripheral side flow-path formation process of the manufacturing method of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the state which projected the flow path after the roughing process of the integrated impeller of this embodiment on the cross section parallel to a central axis is shown.
  • the state which projected the flow path after the roughing process of the integrated impeller of this embodiment on the cross section orthogonal to a central axis is shown.
  • the setting state of the linear electrode before the 1st shroud process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the cross section containing the linear electrode and center axis in the 1st shroud process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • a state in which the flow path is projected on a cross section including the linear electrode and orthogonal to the central axis is shown.
  • the case where a linear electrode is inserted to the inner peripheral side of the flow path is shown.
  • the setting state of the linear electrode before the 2nd shroud process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the state of the blade after the 2nd shroud process of the integrated impeller of this embodiment and before a blade process is shown.
  • the state of the blade after the blade machining process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the movement of the linear electrode in the blade machining process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • the other example of the linear electrode used for the process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • tip part of the linear electrode used for the process of the integrated impeller of this embodiment is shown.
  • FIG. 1 shows an integrated impeller manufactured by the method of this embodiment.
  • FIG. 2 shows a II-II cross section of FIG.
  • the integrated impeller 10 includes a first shroud 11 that forms a bottom portion, a second shroud 12 that forms a lid portion, a hub 13 that is formed at the center of the first shroud 11, and a first shroud 11 and a second shroud. And a blade 14 that divides the flow path 15 through which the fluid formed between the two flows.
  • the first shroud 11, the second shroud 12, the hub 13 and the blade 14 are integrally formed.
  • the first shroud 11 has a bottom surface 11a formed in a planar shape, and is a disk-shaped portion as a whole.
  • a hub 13 through which a hole 13a passes is formed at the center.
  • a first surface 11 b is formed on the opposite side of the bottom surface 11 a of the first shroud 11.
  • the first surface 11b is preferably formed in a plane parallel to the bottom surface 11a at a predetermined length from the outer periphery in the radial direction and then formed away from the bottom surface 11a toward the hub 13.
  • the portion of the first surface 11b away from the bottom surface 11a is preferably a smooth curved surface.
  • the 1st surface 11b does not have a plane, but may be formed so that it may leave
  • the second shroud 12 is a disk-shaped part that covers the first surface 11 b of the first shroud 11.
  • the second shroud 12 is formed with an outer surface 12a so as to be away from the bottom surface 11a from the outer periphery toward the hub 13 in the radial direction.
  • a second surface 12b is formed on the opposite side of the outer surface 12a. That is, the second surface 12 b of the second shroud 12 is formed to face the first surface 11 b of the first shroud 11.
  • the hub 13 is a cylindrical portion formed at the center of the first shroud 11, and a hole 13a into which a shaft member (not shown) is inserted is formed at the center.
  • a wall portion 13b is formed on the outer periphery of the surface of the hub 13 opposite to the bottom surface 11a.
  • the blade 14 is connected to the first surface 11 b of the first shroud 11 and the second surface 12 b of the second shroud 12.
  • the blade 14 is curved from the outer peripheral side toward the central axis C.
  • the concave side of the curved blade 14 is a concave surface 14a
  • the convex side is a convex surface 14b.
  • the distance between the adjacent blades 14 becomes shorter. That is, the blade 14 divides the flow path 15 in the circumferential direction so that the width of the flow path 15 becomes narrower toward the center.
  • the blade 14 may extend to the hub 13 and be formed integrally with the hub 13.
  • the integrated impeller 10 is formed with a plurality of flow paths 15 surrounded by the first shroud 11, the second shroud 12, the hub 13 and the blade 14.
  • the flow path 15 includes an inlet 15 a formed in an annular shape between the second shroud 12 and the hub 13, and an outlet 15 b formed on the outer periphery sandwiched between the first shroud 11 and the second shroud 12.
  • eight flow paths 15 are formed by the eight blades 14.
  • the integrated impeller 10 of this embodiment is rotated by a driving unit such as a motor (not shown).
  • a driving unit such as a motor (not shown).
  • the impeller 10 rotates as shown by the arrow A shown in FIG. 1
  • the air flowing in from the inlet 15a flows as shown by the arrow B shown in FIG. 2, and after being accelerated in the impeller 10, is discharged from the outlet 15b. .
  • FIG. 3 shows a flowchart of the manufacturing method of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • FIG. 4 shows a state before the integrated impeller 10 of the present embodiment is manufactured.
  • step 1 an outer shape forming process is executed (ST1).
  • the material M is in a columnar shape.
  • the material M is a metal such as carbon steel or stainless steel.
  • the cylinder may be formed with the same dimensions as the height and diameter of the impeller.
  • FIG. 5 shows a state after the outer shape forming process of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • the hub 13 is formed around the central axis C of the material M shown in FIG.
  • the hub 13 may be formed by processing the outer surface 12a of the second shroud 12 with a lathe or the like.
  • the outer surface 12a of the second shroud 12 is preferably formed so as to be separated from the bottom surface 11a of the first shroud 11 from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • the hole 13a into which the rotation shaft is inserted with the center axis C as a center is formed.
  • the holes 13a may be formed by machining with a lathe or the like.
  • the outer surface 12a of the second shroud 12 may be formed as a plane parallel to the bottom surface 11a on the outer peripheral side in order to be used as a reference surface. Moreover, you may form a recessed part previously in the hub 3 and the outer peripheral part 10a in the part corresponding to the inlet 15a and the outlet 15b of the flow path 15 shown in FIG. By forming the recesses in advance, it is possible to shorten the time for the step of forming the flow path.
  • step 2 an inner peripheral side flow path forming step is executed (ST2).
  • FIG. 6 shows a state in which the electrode in the inner peripheral flow path forming step of the integrated impeller 10 of the present embodiment is projected onto a cross section parallel to the central axis.
  • FIG. 7 shows a state in which the electrode in the inner peripheral flow path forming step of the integrated impeller 10 of the present embodiment is projected onto a cross section orthogonal to the central axis.
  • the shape at the time of completion is shown with a dashed-two dotted line in the figure (hereinafter the same).
  • a recess is formed in the portion corresponding to the inlet 15a of the flow path 15 of the hub 3 by electrical discharge machining or machining. This recess may be formed by roughing.
  • the electrode 20 is inserted from the inlet 15a, and the flow path 15 on the inner peripheral side is finished by electric discharge machining.
  • the electrode 20 is formed in a shape whose tip is curved according to the flow path.
  • the electrode 20 may have a plurality of different shapes.
  • step 3 an outer peripheral side flow path forming step is executed (ST3).
  • FIG. 8 shows a sub-flowchart of the outer peripheral side flow path forming step of the manufacturing method of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • step 31 a roughing process is executed (ST31).
  • FIG. 9 shows a state in which the flow path after the roughing process of the integrated impeller 10 of the present embodiment is projected onto a cross section parallel to the central axis.
  • FIG. 10 shows a state in which the flow path after the roughing process of the integrated impeller 10 of the present embodiment is projected onto a cross section orthogonal to the central axis.
  • the flow path 15 is machined smaller than the completed dimension by machining or electrical machining.
  • the temporary first surface 11 b ′ formed on the outer peripheral side of the first surface 11 b of the first shroud 11 shown in FIG. 9 and the temporary second surface formed on the outer peripheral side of the second surface 12 b of the second shroud 12. 12b ′, the concave surface 14a and the convex surface 14b of the blade 14 shown in FIG. 10 are processed into the temporary concave surface 14a ′ and the temporary convex surface 14b ′ having a narrower width than the completed channel 15 formed on the outer peripheral side. Roughing may be performed within the reach of the tool.
  • step 32 the first shroud processing step is executed (ST32).
  • FIG. 11 shows a setting state of the linear electrode 21 before the first shroud machining step of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • FIG. 12 shows a cross section including the linear electrode 21 and the central axis C in the first shroud processing step of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • FIG. 13 shows a state in which the flow path is projected on a cross section including the linear electrode 21 and perpendicular to the central axis C in the first shroud processing step of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • generating electric discharge machining is performed by rotating the columnar linear electrode 21 about the longitudinal axis.
  • the linear electrode 21 is made of copper, tungsten, copper tungsten, carbon, or other alloy, and has a diameter that can be inserted into the flow path 15.
  • the linear electrode 21 has a distal end portion 211 and a proximal end portion 212, and only the distal end portion 211 uses a material such as copper, tungsten, copper tungsten, carbon, or other alloy, and the proximal end portion 212 has A material that is hard and resistant to bending, such as an alloy material such as iron, cemented carbide or titanium alloy, or a fiber composite resin material such as CFRP, may be used.
  • the distal end portion 211 may be attached to the proximal end portion 212 by screwing or the like.
  • the use of the iron-based material for the base end portion 212 of the linear electrode 21 increases the strength, and the electrode inserted from the narrow opening can be thinly formed.
  • the installation angle of the linear electrode 21 can be changed. Moreover, the linear electrode 21 can move in the vertical direction. Furthermore, the linear electrode 21 can move in at least one of the horizontal directions.
  • the linear electrode 21 of the present embodiment is movable in a direction orthogonal to the central axis C.
  • the first surface 11 b of the first shroud 11 after completion of the integrated impeller 10 and the extended line of the outer surface of the linear electrode 21 are set so as to overlap each other.
  • the first surface 11b of the first shroud 11 is a plane parallel to the bottom surface 11a
  • the central axis C of the integrated impeller 10 is installed in the horizontal direction and the linear electrode 21 is installed in the vertical direction
  • the installation time can be shortened, which is preferable.
  • the linear electrode 21 is moved to process the first surface 11b of the first shroud 11 as shown in FIGS.
  • the blade 14 is processed only on the first shroud 11 side, and a first state concave surface 14a 1 and a first state convex surface 14b 1 which are not yet completed are formed.
  • FIG. 14 shows a case where the linear electrode 21 is inserted to the inner peripheral side of the flow path 15.
  • the angle of the linear electrode 21 may be changed.
  • the linear electrode 21 installed in the vertical direction may not reach the inner peripheral blade 14 near the central axis C even if it is simply moved. In such a case, the installation angle of the linear electrode 21 may be changed so as to reach the blade 14 as shown in FIG.
  • step 33 the second shroud processing step is executed (ST33).
  • FIG. 15 shows a setting state of the linear electrode 21 before the second shroud processing step of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • generating electric discharge machining is performed by rotating the columnar linear electrode 21 around the longitudinal axis.
  • the linear electrode 21 has a diameter that can be inserted into the flow path 15. The installation angle of the linear electrode 21 can be changed. Moreover, the linear electrode 21 can move in the vertical direction. Furthermore, the linear electrode 21 can move in at least one of the horizontal directions.
  • the linear electrode 21 of the present embodiment is movable in a direction orthogonal to the central axis C.
  • the second surface 12 b of the second shroud 12 after completion of the integrated impeller 10 and the extended line of the outer surface of the linear electrode 21 are set so as to overlap.
  • the linear electrode 21 is moved, and the second surface 12b of the second shroud 12 is processed in the same manner as the first surface 11b of the first shroud 11 shown in FIGS.
  • FIG. 16 shows the state of the blade 14 after the second shroud processing step of the integrated impeller 10 of this embodiment and before the blade processing step.
  • the blade 14 is processed on the first shroud 11 side and the second shroud 12 side, but the remaining portion 14c remains in the center on the first shroud 11 side and the second shroud 12 side. Therefore, as shown in FIG. 16, the blade 14 has a second state concave surface 14 a 2 and a second state convex surface 14 b 2 which are not yet completed.
  • a blade machining process is executed in step 34 (ST34).
  • FIG. 17 shows the state of the blade 14 after the blade machining process of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • FIG. 18 shows the movement of the linear electrode 21 in the blade machining step of the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • the remaining portion 14c shown in FIG. 16 is machined.
  • the linear electrode 21 moves to the first shroud 11 side and the second shroud 12 side, and a cylindrical linear electrode is used with respect to the remaining portion 14c using the tip side of the linear electrode 21.
  • Generating electric discharge machining is performed by rotating 21 about the longitudinal axis.
  • Blade 14 is processed and the remaining portion 14c, from the concave 14a 2 and convex 14b 2 of the second state of the second state shown in FIG. 16, as shown in FIG. 17, the concave surface 14a and convex 14b has been completed It is formed.
  • the linear electrode 21 may be moved so as to trace the blade 14 from the inlet side to the outlet side to process the remaining portion 14c shown in FIG.
  • FIG. 19 shows another example of the linear electrode 21 used for processing the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • the linear electrode 21 shown in FIG. 19 is formed by making the diameter of the distal end portion 211 thicker than that of the proximal end portion 212.
  • the linear electrode 21 installed as shown in FIG. 11 is moved to the flow path 15 on the inner circumference side formed in the inner circumference side path forming step shown in Step 2 of FIG. was not reached, the angle of the linear electrode 21 was changed.
  • the linear electrode 21 shown in FIG. 19 uses a material such as copper, tungsten, copper tungsten, carbon, or other alloy only at the distal end portion 211, and a hard and strong material such as iron at the proximal end portion 212.
  • a material such as an alloy material such as an alloy, cemented carbide or titanium alloy, or a fiber composite resin material such as CFRP may be used.
  • the distal end portion 211 may be attached to the proximal end portion 212 by screwing or the like.
  • the use of the iron-based material for the base end portion 212 of the linear electrode 21 increases the strength, and the electrode inserted from the narrow opening can be thinly formed. Further, since the base end portion 212 can be used in common and only the tip end portion 211 can be exchanged, the manufacturing cost can be reduced and the delivery time can be shortened.
  • FIG. 20 shows another example of the tip portion 211 of the linear electrode 21 used for processing the integrated impeller 10 of the present embodiment.
  • FIG. 20A shows an example in which a C relief portion 21a is formed on the proximal end 212 side of the distal end portion 211 in an example in which the diameter of the distal end portion 211 of the linear electrode 21 is formed thicker than the proximal end portion 212.
  • the C relief portion 21a it becomes possible to move to the inner peripheral side of the flow path 15 without contacting the convex surface 14b of the blade 14 shown in FIG. Therefore, it can process to the inner peripheral side of the braid
  • FIG. 20B shows an example in which the diameter of the distal end portion 211 of the linear electrode 21 is made thicker than the proximal end portion 212, and the R relief portion 21b on the proximal end portion 212 side of the distal end portion 211 is formed with a curved surface. It is.
  • the R relief portion 21b it is possible to move to the inner peripheral side of the flow path 15 without contacting the convex surface 14b of the blade 14 shown in FIG. Therefore, it can process to the inner peripheral side of the braid
  • FIG. 20C shows a case where a C chamfered portion 21 c is formed at the distal end of the distal end portion 211 in the example in which the diameter of the distal end portion 211 of the linear electrode 21 is made thicker than the proximal end portion 212.
  • the C chamfered portion 21c it is possible to reduce the level difference caused by the movement pitch. Further, the interference with the blade 14 can be reduced, and the processing time can be shortened.
  • FIG. 20D shows an example in which an R chamfer 21d is formed at the tip of the tip 211 in the example in which the diameter of the tip 211 of the linear electrode 21 is thicker than the base 212.
  • FIG. 20 (e) shows an example in which the side surface of the distal end portion 211 is formed by a curved surface 21e in the example in which the diameter of the distal end portion 211 of the linear electrode 21 is thicker than the base end portion 212.
  • the curved surface 21e is preferably formed in a convex shape or a concave shape in accordance with the curvature of the flow path.
  • FIG. 20 (f) shows a case where the tip 211 of the linear electrode 21 is formed into a sphere.
  • the tip end portion 211 in a spherical shape, it is possible to reduce the level difference caused by the movement pitch. Further, the interference with the blade 14 can be reduced, and the processing time can be shortened.
  • FIG. 20 (g) shows the linear electrode 21 with the tip 211 formed in a prismatic shape or a rectangular parallelepiped.
  • the linear electrode 21 when the tip 211 of the linear electrode 21 is formed in a prismatic shape or a rectangular parallelepiped, the linear electrode 21 may not be rotated. Further, the tip portion 211 formed in a prismatic shape or a rectangular parallelepiped shape may be chamfered and rounded on the corners, or may be formed on a curved surface on the flat surface.
  • Step 3 the process proceeds to Step 4 of the flowchart shown in FIG.
  • step 4 a mechanical polishing process is executed (ST4).
  • a minute step is generated at the connecting portion.
  • the mechanical polishing process smoothes a minute step generated in the connecting portion.
  • a grinder or the like equipped with a bar grindstone, a flat grindstone, or a rotating grindstone is used. Moreover, you may smooth
  • step 5 a cleaning process is executed (ST5).
  • the cleaning process removes oil, dirt, and the like attached to the impeller 10 in the inner peripheral flow path forming process in Step 2, the inner peripheral flow path forming process in Step 3, and the mechanical polishing process in Step 4.
  • a commercially available parts cleaner may be used.
  • Insufficient cleaning may result in lack of uniformity in the subsequent polishing process.
  • polishing using chemicals such as chemical polishing or electrolytic polishing in the polishing process if oil and dirt adhere to the surface, contact of the polishing liquid with the work surface is partially obstructed and uneven. Processing may occur.
  • the polishing step when performing electropolishing in the polishing step, it may also serve as a cleaning step by applying a current and performing liquid circulation for a predetermined time before polishing. Further, when there is little dirt or when mechanical polishing is performed using an abrasive, the cleaning step may be omitted.
  • step 6 a polishing process is executed (ST6).
  • the surface of the flow path 15 after the cleaning process is polished to remove the altered layer generated by the electric discharge machining and to improve the smoothness of the surface of the impeller 10. If the deteriorated layer remains, it may cause metal fatigue and shorten the life of the impeller 10.
  • Polishing uses methods such as fluid polishing, chemical polishing, and electrolytic polishing.
  • the surface of the flow path 15 is smoothed by flowing a medium in which abrasive grains are mixed into a special clay-like material into the flow path 15 of the impeller 10 at a high pressure.
  • the chemical polishing after masking a portion that is not polished, the impeller 10 is immersed in a chemical polishing solution for a certain time to smooth the portion that is not masked.
  • a commercially available chemical polishing liquid suitable for the material may be used.
  • Electropolishing is performed by immersing the impeller 10 in an electrolytic polishing solution using an electrode, and energizing the impeller 10 with the positive side and the negative electrode side to melt the metal on the surface of the flow path 15.
  • the convex portion is located at a position closer to the electrode than the concave portion, so that it is dissolved at a higher speed. Therefore, electropolishing not only smooths the surface of the flow path 15 but also eliminates unevenness and makes it flat, so that it is generally used well.
  • electrolytic polishing may also polish portions that do not require polishing. Therefore, an electrode having a shape similar to the flow path 15 may be used.
  • an electrode having a shape similar to the flow path 15 may be used.
  • a commercially available electrolytic polishing solution may be used according to the material, and although it depends on the applied electrical conditions and processing time, a surface roughness Ra of 2 ⁇ m or less can be achieved.
  • step 7 an outline finishing process is executed (ST7).
  • the outer shape finishing process the outer shape is finished by machining, and the entire dimension is processed to be a predetermined value.
  • the manufacturing method of the integrated impeller 10 of the present embodiment it is possible to manufacture the impeller 10 with good machining accuracy and low cost with a short lead time.
  • the 1st shroud 11 which forms the bottom part of this embodiment, the 2nd shroud 12 which forms a cover part, the hub 13 formed in the center part of the 1st shroud 11, the 1st shroud 11 and the 2nd shroud
  • the blade 14 for separating the flow path 15 through which the fluid formed between the two and the integrated impeller 10 includes a step of forming a flow path on the inner peripheral side of the impeller 10, and an outer periphery of the impeller 10. Forming a flow path on the side of the impeller 10, and forming the flow path on the outer peripheral side of the impeller 10 by rotating the linear electrode around the longitudinal axis to generate the first shroud 11.
  • a step of machining, a step of generating electric discharge machining of the second shroud 12, and a step of generating electric discharge machining of the blade Therefore, since it is not necessary to manufacture an electrode having a special shape, it is possible to manufacture an impeller 10 with high processing accuracy and a short lead time.
  • the central axis C of the impeller 10 and the longitudinal axis of the linear electrode 21 are installed so as to be orthogonal to each other. Processing can be performed simply by moving the linear electrode 21 up and down, and processing time can be shortened.
  • the angle of the linear electrode 21 can be changed, so that the angle can be changed according to the shape of the flow path 15 and the processing time can be shortened. Become.
  • the distal end portion 211 of the linear electrode 21 is formed of a material different from the proximal end portion 212, the proximal end portion 212 is used in common and the distal end portion 211 is used. Therefore, it is possible to reduce the production cost and shorten the delivery time.
  • the linear electrode 21 is formed so that the diameter of the distal end portion 211 is larger than that of the proximal end portion 212, so that it can be processed to the inner peripheral side of the blade 14. Time can be shortened.
  • the linear electrode 21 forms the front-end
  • the linear electrode 21 has the escape portions 21a and 21b on the proximal end portion 212 side of the distal end portion 211, so that interference with the blade 14 can be reduced. Processing time can be shortened. Moreover, the level
  • the linear electrode 21 has the chamfered portions 21c and 21d on the distal end side of the distal end portion 212, interference with the blade 14 can be reduced, and processing time can be reduced. It can be shortened. Moreover, the level
  • the processing time of the flow path 15 having a curvature can be shortened.

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Abstract

【課題】　加工精度が良く、安価で、リードタイムの短い、遠心式圧縮機の一体型インペラの製造方法を提供する。 【解決手段】　一体型インペラ１０の製造方法は、底部を形成する第１シュラウド１１と、蓋部を形成する第２シュラウド１２と、第１シュラウド１１の中心部分に形成されるハブ１３と、第１シュラウド１１と第２シュラウド１２の間に形成される流体が流れる流路１５を区分けするブレード１４と、を備える一体型インペラ１０の製造方法であって、インペラ１０の内周側の流路を形成する工程と、インペラ１０の外周側の流路を形成する工程と、を有し、インペラ１０の外周側の流路を形成する工程は、先端部と基端部を有する直線状電極２１を長手方向の軸を中心に回転させて、第１シュラウド１１を創成放電加工する工程と、第２シュラウド１２を創成放電加工する工程と、ブレード１４を創成放電加工する工程と、を有することを特徴とする。

Description

一体型インペラの製造方法
　本発明は、遠心式圧縮機等に使用される一体型のインペラを製造する一体型インペラの製造方法に関する。
　一般に、遠心式圧縮機に用いられるインペラは、回転軸に取り付けられるハブと、該ハブと外方に間隔をおいて配置されるシュラウドと、これらハブとシュラウドとを連結する複数のブレードとを有する。そして、ブレードの側面、ハブの流面及びシュラウドの流面で囲まれた部分が、気体等を圧縮するための流路となっている。
　このような遠心式圧縮機に用いられるインペラの流路は、軸方向及び径方向に対してそれぞれ湾曲する複雑な形状である。したがって、一般的には円盤状の本体部分にブレードとシュラウドを隅肉溶接やグルーブ溶接で固定することにより製造していた。または、本体部分とブレードを一体として機械加工し、そこにシュラウドを溶接することにより製造していた。
　しかしながら、溶接による固定は溶接欠陥が生じやすく、また、溶接部分が局所的に高温になることで変形が生じやすい。また、腐食性の気体を流路に流す対象にしているインペラが増えており、その場合、溶接部分が早期に腐食する問題があった。さらに、インコネルのような耐食性の高い材料をインペラに使用するケースも増えており、そのような材料の中には溶接が困難で材料が制限される問題があった。
　このため、溶接を使わないで、放電加工を利用し、一体型のインペラを精度良く製造する方法が提案されてきている（特許文献１及び２参照）。
  特許文献１に示される放電加工方法は、遠心式圧縮機ロータに関するもので、キャビティとほぼ同じ形状を有する電極を有し、該電極による電気侵食により、ディスク内に流路となる円弧のキャビディを形成するものである。
　特許文献２に示される方法では、内周側と外周側の両方から流路を形成することと、外周側からの流路の形成を流路のブレードの湾曲面と対応した形状の電極を使った放電加工を用い、かつその電極の湾曲形状と流路のブレードの湾曲形状に一定の不等式を満たすことで、より効率的に精度良く流路を形成可能にする方法を提案している。
特開２００２－２３５６９４号公報 特開２０１０－８９１９０号公報
　特許文献１及び２で提案されている放電加工を使ったインペラの流路の形成方法では、流路の湾曲面形状に沿った電極を用意する必要がある。したがって、流路の形状が複雑になってくると１つのブレード湾曲形状を加工するために、複数の形状の電極が必要になってしまう。このような流路の加工手順の設計とこれに対応する電極形状の設計には、特別な技術が必要である。また、電極も特殊で費用が高く、製作にも一定の期間が必要となる。したがって、設計工程に着手してから全ての工程が完成するまでのリードタイムを長くする原因になっている。
  本発明は、上記の課題を解決し、加工精度が良く、安価で、リードタイムの短い、遠心式圧縮機の一体型インペラの製造方法を提供することが目的である。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法は、
　底部を形成する第１シュラウドと、蓋部を形成する第２シュラウドと、前記第１シュラウドの中心部分に形成されるハブと、前記第１シュラウドと前記第２シュラウドの間に形成される流体が流れる流路を区分けするブレードと、を備える一体型インペラの製造方法であって、
　前記インペラの内周側の流路を形成する工程と、
　前記インペラの外周側の流路を形成する工程と、
を有し、
　前記インペラの外周側の流路を形成する工程は、先端部と基端部を有する直線状電極を長手方向の軸を中心に回転させて、
　　前記第１シュラウドを創成放電加工する工程と、
　　前記第２シュラウドを創成放電加工する工程と、
　　前記ブレードを創成放電加工する工程と、
を有する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法は、
　前記第１シュラウドを創成放電加工する工程では、前記インペラの中心軸と前記直線状電極の長手方向の軸が直交するように設置する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極は、角度を変更可能である
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極の前記先端部は、前記基端部とは異なる材料で形成される
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極は、前記先端部の直径を前記基端部よりも太く形成する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極は、前記先端部を角柱状に形成する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極は、前記先端部の前記基端部側に逃がし部を有する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極は、前記先端部の先端に面取り部を有する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる一体型インペラの製造方法では、
　前記直線状電極は、前記先端部の側面を曲面で形成する
ことを特徴とする。
　本発明にかかる遠心式圧縮機の一体型インペラ製造方法によれば、加工精度が良く、安価で、リードタイムを短くすることが可能となる。
本実施形態の方法で製造する一体型インペラを示す。 図１のII－II断面を示す。 本実施形態の一体型インペラの製造方法のフローチャートを示す。 本実施形態の一体型インペラの製造前の状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの外形形成工程後の状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの内周側流路形成工程での電極を中心軸に平行な断面に射影した状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの内周側流路形成工程での電極を中心軸に直交する断面に射影した状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの製造方法の外周側流路形成工程のサブフローチャートを示す。 本実施形態の一体型インペラの荒加工工程後の流路を中心軸に平行な断面に射影した状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの荒加工工程後の流路を中心軸に直交する断面に射影した状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの第１シュラウド加工工程前の直線状電極のセッティング状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの第１シュラウド加工工程での直線状電極及び中心軸を含む断面を示す。 本実施形態の一体型インペラの第１シュラウド加工工程で、直線状電極を含み中心軸に直交する断面に流路を射影した状態を示す。 直線状電極を流路の内周側まで挿入した場合を示す。 本実施形態の一体型インペラの第２シュラウド加工工程前の直線状電極のセッティング状態を示す。 本実施形態の一体型インペラの第２シュラウド加工工程後、ブレード加工工程前のブレードの状態を示す。 本実施形態の一体型インペラのブレード加工工程後のブレードの状態を示す。 本実施形態の一体型インペラのブレード加工工程での直線状電極の動きを示す。 本実施形態の一体型インペラの加工に用いる直線状電極の他の例を示す。 本実施形態の一体型インペラの加工に用いる直線状電極の先端部の他の例を示す。
　図１は、本実施形態の方法で製造する一体型インペラを示す。図２は、図１のII－II断面を示す。
　本実施形態の方法で製造する一体型インペラ１０の構造について説明する。
　一体型インペラ１０は、底部を形成する第１シュラウド１１と、蓋部を形成する第２シュラウド１２と、第１シュラウド１１の中心部分に形成されるハブ１３と、第１シュラウド１１と第２シュラウド１２の間に形成される流体が流れる流路１５を区分けするブレード１４と、を備える。第１シュラウド１１、第２シュラウド１２、ハブ１３及びブレード１４は、一体に形成される。
　図２に示すように、第１シュラウド１１は、底面１１ａが平面状に形成され、全体が円板状の部分である。第１シュラウド１１の中央には、中心に孔１３ａが貫通するハブ１３が形成される。第１シュラウド１１の底面１１ａの反対側には、第１面１１ｂが形成される。第１面１１ｂは、径方向において外周から所定の長さまでは底面１１ａと平行な平面に形成され、その後ハブ１３に向かって底面１１ａから離れるように形成されると好ましい。第１面１１ｂの底面１１ａから離れる部分は、滑らかな曲面が好ましい。なお、第１面１１ｂは、平面を持たず、外周からハブ１３に向かって連続的に底面１１ａから離れるように形成されてもよい。
　第２シュラウド１２は、第１シュラウド１１の第１面１１ｂを覆う円板状の部分である。第２シュラウド１２は、径方向において外周からハブ１３に向かって底面１１ａから離れるように外側面１２ａが形成される。外側面１２ａの反対側には、第２面１２ｂが形成される。すなわち、第２シュラウド１２の第２面１２ｂは、第１シュラウド１１の第１面１１ｂに対向して形成される。
　ハブ１３は、第１シュラウド１１の中央に形成される円柱状の部分であって、中心に図示しない軸部材が挿入される孔１３ａが形成される。ハブ１３の底面１１ａとは反対側の面の外周には、壁部１３ｂが形成される。
　ブレード１４は、第１シュラウド１１の第１面１１ｂと第２シュラウド１２の第２面１２ｂに連結される。ブレード１４は、外周側から中心軸Ｃに向かって湾曲して形成される。湾曲したブレード１４の凹側を凹面１４ａとし、凸側を凸面１４ｂとする。ブレード１４は、中心軸Ｃに向かうにつれて、隣り合うブレード１４間の距離が短くなる。すなわち、ブレード１４は、流路１５の幅が中心に向かうにつれて細くなるように、流路１５を円周方向で区分けする。なお、ブレード１４は、ハブ１３まで延び、ハブ１３と一体に形成してもよい。
　このように、一体型インペラ１０は、第１シュラウド１１、第２シュラウド１２、ハブ１３及びブレード１４で囲まれた複数の流路１５が形成される。流路１５は、第２シュラウド１２とハブ１３に挟まれて環状に形成された入口１５ａと、第１シュラウド１１と第２シュラウド１２に挟まれた外周に形成された出口１５ｂと、を有する。本実施形態では、８つのブレード１４によって８つの流路１５が形成される。
　次に、本実施形態の方法で製造する一体型インペラ１０の作動について説明する。
　本実施形態の一体型インペラ１０は、図示しないモータ等の駆動部によって回転される。インペラ１０が図１に示した矢印Ａのように回転すると、入口１５ａから流入した空気が図２に示した矢印Ｂのように流れ、インペラ１０内で加速された後、出口１５ｂから排出される。
　次に、本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法について説明する。
　図３は、本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法のフローチャートを示す。図４は、本実施形態の一体型インペラ１０の製造前の状態を示す。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、まず、ステップ１で、外形形成工程を実行する（ＳＴ１）。一体型インペラ１０の製造前は、円柱状に形成された材料Ｍの状態である。材料Ｍは、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属である。なお、円柱は、インペラの高さ及び直径と同じ寸法で形成してもよい。
　図５は、本実施形態の一体型インペラ１０の外形形成工程後の状態を示す。
　本実施形態の一体型インペラ１０の外形形成工程では、図４に示した材料Ｍの中心軸Ｃの周囲にハブ１３を形成する。ハブ１３は、第２シュラウド１２の外側面１２ａを旋盤等で加工し、形成すればよい。第２シュラウド１２の外側面１２ａは、外周側から内周側に向かって、第１シュラウド１１の底面１１ａから離れるように形成することが好ましい。また、本実施形態の一体型インペラ１０の外形形成工程では、中心軸Ｃを中心として回転軸が挿入される孔１３ａを形成する。孔１３ａは、旋盤等で加工し、形成すればよい。
　第２シュラウド１２の外側面１２ａは、基準面として使用するために、外周側に底面１１ａと平行な平面を形成してもよい。また、ハブ３と外周部１０ａに、図２に示した流路１５の入口１５ａと出口１５ｂに対応する部分に予め凹部を形成してもよい。予め凹部を形成することで、流路を形成する工程の時間を短縮することが可能となる。
　次に、図３に示すように、ステップ２で、内周側流路形成工程を実行する（ＳＴ２）。
　図６は、本実施形態の一体型インペラ１０の内周側流路形成工程での電極を中心軸に平行な断面に射影した状態を示す。図７は、本実施形態の一体型インペラ１０の内周側流路形成工程での電極を中心軸に直交する断面に射影した状態を示す。なお、図中、完成時の形状を二点鎖線で示す（以下、同様。）。
　内周側流路形成工程は、まず、ハブ３の流路１５の入口１５ａに対応する部分に、型彫りの放電加工又は機械加工で凹部を形成する。この凹部は、荒削りで形成してよい。続いて、図６及び図７に示すように、電極２０を入口１５ａから挿入して、内周側の流路１５を放電加工によって仕上げる。電極２０は、流路にあわせて、先端が湾曲した形状に形成されている。電極２０は、複数の異なる形状のものを用いてもよい。この電極２０によって、第１シュラウド１１の第１面１１ｂ、第２シュラウド１２の第２面１２ｂ、ブレード１４の凹面１４ａ及び凸面１４ｂを加工する。なお、内周側流路の範囲は、流路の形状に応じて適宜決定すればよい。
　次に、図３に示すように、ステップ３で、外周側流路形成工程を実行する（ＳＴ３）。
　図８は、本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法の外周側流路形成工程のサブフローチャートを示す。
　外周側流路形成工程では、まず、ステップ３１で、荒加工工程を実行する（ＳＴ３１）。
　図９は、本実施形態の一体型インペラ１０の荒加工工程後の流路を中心軸に平行な断面に射影した状態を示す。図１０は、本実施形態の一体型インペラ１０の荒加工工程後の流路を中心軸に直交する断面に射影した状態を示す。
　荒加工工程では、機械加工又は電気加工等で、流路１５を完成寸法より小さく加工する。例えば、図９に示した第１シュラウド１１の第１面１１ｂの外周側に形成された仮第１面１１ｂ’、第２シュラウド１２の第２面１２ｂの外周側に形成された仮第２面１２ｂ’、図１０に示したブレード１４の凹面１４ａ及び凸面１４ｂの外周側に形成された完成時よりも流路１５の幅が狭い仮凹面１４ａ’及び仮凸面１４ｂ’のように加工する。荒加工は、工具が届く範囲で実行すればよい。
　次に、図８に示す外周側流路形成工程では、ステップ３２で、第１シュラウド加工工程を実行する（ＳＴ３２）。
　図１１は、本実施形態の一体型インペラ１０の第１シュラウド加工工程前の直線状電極２１のセッティング状態を示す。図１２は、本実施形態の一体型インペラ１０の第１シュラウド加工工程での直線状電極２１及び中心軸Ｃを含む断面を示す。図１３は、本実施形態の一体型インペラ１０の第１シュラウド加工工程で、直線状電極２１を含み中心軸Ｃに直交する断面に流路を射影した状態を示す。
　本実施形態の一体型インペラ１０の第１シュラウド加工工程では、円柱型の直線状電極２１を長手方向の軸を中心に回転させて創成放電加工を行う。直線状電極２１は、銅、タングステン、銅タングステン、カーボン又はその他の合金等からなり、流路１５に挿入可能な直径を有する。
　また、直線状電極２１は、先端部２１１と基端部２１２を有し、先端部２１１のみに銅、タングステン、銅タングステン、カーボン又はその他の合金等の材料を使用し、基端部２１２には硬く曲げに強い材料、例えば、鉄系、超硬合金又はチタン合金等の合金材料、ＣＦＲＰ等の繊維複合樹脂素材等の材料を使用してもよい。この場合、先端部２１１は、基端部２１２にねじ込み等で取り付けられればよい。このように、直線状電極２１の基端部２１２に鉄系の材料を使用することで高強度となり、狭い開口部から挿入する電極を細く形成することが可能となる。
　直線状電極２１は、設置角度を変更することが可能である。また、直線状電極２１は、鉛直方向に移動することが可能である。さらに、直線状電極２１は、水平方向のうちの少なくとも一方向に移動することが可能である。本実施形態の直線状電極２１は、中心軸Ｃに直交する方向に移動可能である。
　まず、図１１に示すように、一体型インペラ１０の完成後の第１シュラウド１１の第１面１１ｂと直線状電極２１の外側面の延長線が重なるようにセットされる。例えば、第１シュラウド１１の第１面１１ｂが底面１１ａと平行な平面の場合、一体型インペラ１０の中心軸Ｃが水平方向となるように設置し、直線状電極２１を鉛直方向に設置すると、設置時間が短縮でき、好ましい。
　続いて、直線状電極２１を移動させ、図１２及び図１３に示すように、第１シュラウド１１の第１面１１ｂを加工する。なお、ブレード１４は、第１シュラウド１１側のみ加工されており、未だ完成されていない第１状態の凹面１４ａ1及び第１状態の凸面１４ｂ1が形成されている。
　図１４は、直線状電極２１を流路１５の内周側まで挿入した場合を示す。
　図３のステップ２で示した内周側経路形成工程において形成された内周側の流路１５まで、図１１のように設置した直線状電極２１を移動させても届かない場合、図１４に示すように、直線状電極２１の角度を変更して対応すればよい。例えば、ブレード１４の湾曲が大きい場合には、鉛直方向に設置された直線状電極２１は、単純に移動させても中心軸Ｃに近い内周側のブレード１４まで届かない場合がある。このような場合に、図１４に示すように、ブレード１４まで届くように直線状電極２１の設置角度を変更すればよい。
　次に、図８に示す外周側流路形成工程では、ステップ３３で、第２シュラウド加工工程を実行する（ＳＴ３３）。
　図１５は、本実施形態の一体型インペラ１０の第２シュラウド加工工程前の直線状電極２１のセッティング状態を示す。
　本実施形態の一体型インペラ１０の第２シュラウド加工工程では、第１シュラウド加工工程と同様に、円柱型の直線状電極２１を長手方向の軸を中心に回転させて創成放電加工を行う。直線状電極２１は、流路１５に挿入可能な直径を有する。直線状電極２１は、設置角度を変更することが可能である。また、直線状電極２１は、鉛直方向に移動することが可能である。さらに、直線状電極２１は、水平方向のうちの少なくとも一方向に移動することが可能である。本実施形態の直線状電極２１は、中心軸Ｃに直交する方向に移動可能である。
　まず、図１１に示すように、一体型インペラ１０の完成後の第２シュラウド１２の第２面１２ｂと直線状電極２１の外側面の延長線が重なるようにセットされる。
　続いて、直線状電極２１を移動させ、図１２及び図１３にした第１シュラウド１１の第１面１１ｂを加工したのと同様に、第２シュラウド１２の第２面１２ｂを加工する。
　図１６は、本実施形態の一体型インペラ１０の第２シュラウド加工工程後、ブレード加工工程前のブレード１４の状態を示す。
　ブレード１４は、第１シュラウド１１側と第２シュラウド１２側が加工されているが、第１シュラウド１１側と第２シュラウド１２側の中央に残り部１４ｃが残っている。したがって、ブレード１４は、図１６に示すように、未だ完成されていない第２状態の凹面１４ａ2及び第２状態の凸面１４ｂ2が形成されている。
　次に、図８に示す外周側流路形成工程では、ステップ３４で、ブレード加工工程を実行する（ＳＴ３４）。
　図１７は、本実施形態の一体型インペラ１０のブレード加工工程後のブレード１４の状態を示す。図１８は、本実施形態の一体型インペラ１０のブレード加工工程での直線状電極２１の動きを示す。
　本実施形態の一体型インペラ１０のブレード加工工程では、図１６に示した残り部１４ｃを加工する。ブレード加工工程では、直線状電極２１が第１シュラウド１１側と第２シュラウド１２側に移動して、直線状電極２１の先端側を利用して残り部１４ｃに対して、円柱型の直線状電極２１を長手方向の軸を中心に回転させて創成放電加工を行う。ブレード１４は、残り部１４ｃを加工されて、図１６に示した第２状態の凹面１４ａ2及び第２状態の凸面１４ｂ2から、図１７に示すように、完成された凹面１４ａ及び凸面１４ｂが形成される。
　また、直線状電極２１を、図１８に示したように、入口側から出口側へブレード１４をなぞるように移動させて、図１６に示した残り部１４ｃを加工してもよい。
　図１９は、本実施形態の一体型インペラ１０の加工に用いる直線状電極２１の他の例を示す。
　図１９に示した直線状電極２１は、先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成したものである。図１４に示した例では、図３のステップ２で示した内周側経路形成工程において形成された内周側の流路１５まで、図１１のように設置した直線状電極２１を移動させても届かない場合、直線状電極２１の角度を変更して対応した。図１９に示す例では、先端部２１１の直径を太く形成し、先端部２１１の角と側面を利用して直線状電極２１の角度を変更せずに対応することが可能となる。
　図１９に示した直線状電極２１は、先端部２１１のみに銅、タングステン、銅タングステン、カーボン又はその他の合金等の材料を使用し、基端部２１２には硬く曲げに強い材料、例えば、鉄系、超硬合金又はチタン合金等の合金材料、ＣＦＲＰ等の繊維複合樹脂素材等の材料を使用してもよい。この場合、先端部２１１は、基端部２１２にねじ込み等で取り付けられればよい。このように、直線状電極２１の基端部２１２に鉄系の材料を使用することで高強度となり、狭い開口部から挿入する電極を細く形成することが可能となる。また、基端部２１２は共通に使用し、先端部２１１のみを交換して使用することができるので、製作コストを減らし、納期を短くすることが可能となる。
　図２０は、本実施形態の一体型インペラ１０の加工に用いる直線状電極２１の先端部２１１の他の例を示す。
　図２０（ａ）は、直線状電極２１の先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成した例において、先端部２１１の基端部２１２側にＣ逃がし部２１ａを形成したものである。このように、Ｃ逃がし部２１ａを形成することによって、図１９に示したブレード１４の凸面１４ｂに接触せずに、流路１５のより内周側に移動することが可能となる。したがって、ブレード１４の内周側まで加工することができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　図２０（ｂ）は、直線状電極２１の先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成した例において、先端部２１１の基端部２１２側のＲ逃がし部２１ｂを曲面で形成したものである。このように、Ｒ逃がし部２１ｂを形成することによって、図１９に示したブレード１４の凸面１４ｂに接触せずに、流路１５のより内周側に移動することが可能となる。したがって、ブレード１４の内周側まで加工することができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　図２０（ｃ）は、直線状電極２１の先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成した例において、先端部２１１の先端にＣ面取り部２１ｃを形成したものである。このように、Ｃ面取り部２１ｃを形成することによって、移動ピッチによって生じる段差を小さくすることが可能となる。また、ブレード１４との干渉を少なくすることができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　図２０（ｄ）は、直線状電極２１の先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成した例において、先端部２１１の先端にＲ面取り部２１ｄを形成したものである。このように、Ｒ面取り部２１ｄを形成することによって、移動ピッチによって生じる段差を小さくすることが可能となる。また、ブレード１４との干渉を少なくすることができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　図２０（ｅ）は、直線状電極２１の先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成した例において、先端部２１１の側面を曲面２１ｅで形成したものである。曲面２１ｅは、流路の曲率にあわせた凸状又は凹状に形成することが好ましい。このように、先端部２１１の側面を流路の曲率にあわせた曲面で形成することによって、曲率を有する流路１５の加工時間を短縮することが可能となる。
　図２０（ｆ）は、直線状電極２１の先端部２１１を球体に形成したものである。このように、先端部２１１を球体に形成することによって、移動ピッチによって生じる段差を小さくすることが可能となる。また、ブレード１４との干渉を少なくすることができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　図２０（ｇ）は、直線状電極２１の先端部２１１を角柱状又は直方体等に形成したものである。このように、先端部２１１の側面を平面に形成することによって、面を平滑に加工する精度を向上させることが可能となる。また、平滑な面に加工する時間を短縮することが可能となる。
　なお、図２０（ｇ）に示したように、直線状電極２１の先端部２１１を角柱状又は直方体等に形成した場合、直線状電極２１は回転させなくてもよい。また、角柱状又は直方体等に形成した先端部２１１は、角をＣ面取り及びＲ面取りをしてもよく、平面を曲面に形成してもよい。
　このように、本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法において、ステップ３の外周側流路形成工程を終了した後は、図３に示したフローチャートのステップ４に進む。
　ステップ４では、機械研磨工程を実行する（ＳＴ４）。ステップ２の内周側流路形成工程及びステップ３の内周側流路形成工程において、内周側及び外周側から流路の加工を実施した際、その繋ぎの部分に微少な段差が生じる。機械研磨工程は、その繋ぎの部分に生じる微少な段差を平滑化する。機械研磨は、棒砥石、平砥石又は回転砥石を装着したグラインダ等を用いる。また、研磨粉を使用した手研磨等で平滑化してもよい。
　次に、ステップ５で、洗浄工程を実行する（ＳＴ５）。洗浄工程は、ステップ２の内周側流路形成工程、ステップ３の内周側流路形成工程及びステップ４の機械研磨工程においてインペラ１０に付着した油及び汚れ等を除去する。一般には、市販されているパーツクリーナーを用いればよい。
　洗浄が不十分だと、この後に実行する研磨工程で均一性を欠く結果となるおそれがある。特に、研磨工程において、化学研磨又は電解研磨等の薬剤を用いて研磨する場合、表面に油及び汚れが付着していると、研磨液のワーク表面への接触が部分的に阻害され、不均一な処理となることがある。
　なお、研磨工程で電解研磨を行う場合、研磨を行う前に、電流を負荷して液循環を一定時間行うことによって、洗浄工程を兼ねてもよい。また、汚れが少ない場合又は研磨剤を使用して機械的な研磨を行う場合には、洗浄工程を省略してもよい。
　次に、ステップ６で、研磨工程を実行する（ＳＴ６）。研磨工程では、洗浄工程後の流路１５の表面の研磨を行い、放電加工で生じた変質層の除去及びインペラ１０の表面の平滑性の改善を行う。変質層が残っていると、金属疲労の原因となり、インペラ１０の寿命が短縮するおそれがある。
　研磨は、流体研磨、化学研磨及び電解研磨等の方法を用いる。流体研磨は、インペラ１０の流路１５に対して、特殊な粘土状のものに砥粒を混ぜたメディアを高圧で流し込むことによって、流路１５の表面を平滑にする。化学研磨は、研磨しない部分にマスキングをした後、インペラ１０を化学研磨液中に一定時間浸けてマスキングしていない部分を平滑にする。化学研磨液は材質にあった市販のものを使用すればよい。
　電解研磨は、電極を用いてインペラ１０を電解研磨液に浸け、インペラ１０の側をプラス、電極側をマイナスとして通電することで、流路１５の表面の金属を融解させる。電解研磨は加工面に凹凸が存在する場合、凸部は、凹部に比べて電極に近い位置にあるため、より速い速度で溶解される。したがって、電解研磨は流路１５の表面を滑らかにするだけでなく、凹凸を無くし、平らにする効果があるため、一般に良く用いられている。
　なお、電解研磨は、研磨が不用な部分も研磨されてしまうおそれがある。そこで、流路１５に類似した形状の電極を使用してもよい。また、均一に表面を研磨するためには、電解研磨液の表面更新を確実に行う必要があり、加工液の噴き出し、開口部のシール、電解研磨時に発生する水素の円滑な排出等のために、治具の形状は適宜変更してもよい。電解研磨液は材質にあった市販のものを使用すればよく、適用する電気条件や加工時間に依るが、表面粗さとしてＲａ２μｍ以下の平滑度を達成することができる。
　次に、ステップ７で、外形仕上げ工程を実行する（ＳＴ７）。外形仕上げ工程は、機械加工によって外形の仕上げを行い、全体の寸法を既定値となるように加工する。
　このように、本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法によれば、加工精度が良く、安価なインペラ１０を、リードタイムを短く製作することが可能となる。
　以上、本実施形態の底部を形成する第１シュラウド１１と、蓋部を形成する第２シュラウド１２と、第１シュラウド１１の中心部分に形成されるハブ１３と、第１シュラウド１１と第２シュラウド１２の間に形成される流体が流れる流路１５を区分けするブレード１４と、を備える一体型インペラ１０の製造方法は、インペラ１０の内周側の流路を形成する工程と、インペラ１０の外周側の流路を形成する工程と、を有し、インペラ１０の外周側の流路を形成する工程は、直線状電極を長手方向の軸を中心に回転させて、第１シュラウド１１を創成放電加工する工程と、第２シュラウド１２を創成放電加工する工程と、ブレード１４を創成放電加工する工程と、を有する。したがって、特殊な形状の電極を製作する必要が無いので、加工精度が良く、安価なインペラ１０を、リードタイムを短く製作することが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、第１シュラウド１１を創成放電加工する工程では、インペラ１０の中心軸Ｃと直線状電極２１の長手方向の軸が直交するように設置するので、直線状電極２１を上下に移動させるだけで加工することができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１は、角度を変更可能なので、流路１５の形状にあわせて角度を変更することができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１の先端部２１１は、基端部２１２とは異なる材料で形成されるので、基端部２１２は共通に使用し、先端部２１１のみを交換して使用することができるので、製作コストを減らし、納期を短くすることが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１は、先端部２１１の直径を基端部２１２よりも太く形成するので、ブレード１４の内周側まで加工することができ、加工時間を短縮することが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１は、先端部２１１を角柱状に形成するので、面を平滑に加工する精度を向上させることが可能となる。また、平滑な面に加工する時間を短縮することが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１は、先端部２１１の基端部２１２側に逃がし部２１ａ，２１ｂを有するので、ブレード１４との干渉を少なくすることができ、加工時間を短縮することが可能となる。また、移動ピッチによって生じる段差を小さくすることができ、加工精度を向上させることが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１は、先端部２１２の先端側に面取り部２１ｃ，２１ｄを有するので、ブレード１４との干渉を少なくすることができ、加工時間を短縮することが可能となる。また、移動ピッチによって生じる段差を小さくすることができ、加工精度を向上させることが可能となる。
　本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法では、直線状電極２１は、側面を曲面２１ｅで形成するので、曲率を有する流路１５の加工時間を短縮することが可能となる。
　以上、本実施形態の一体型インペラ１０の製造方法をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の組み合わせ又は変形が可能である。
１０…一体型インペラ
１１…第１シュラウド
１２…第２シュラウド
１３…ハブ
１４…ブレード
１５…流路
２１…直線状電極

Claims (9)

  1. 　底部を形成する第１シュラウドと、蓋部を形成する第２シュラウドと、前記第１シュラウドの中心部分に形成されるハブと、前記第１シュラウドと前記第２シュラウドの間に形成される流体が流れる流路を区分けするブレードと、を備える一体型インペラの製造方法であって、
    　前記インペラの内周側の流路を形成する工程と、
    　前記インペラの外周側の流路を形成する工程と、
    を有し、
    　前記インペラの外周側の流路を形成する工程は、先端部と基端部を有する直線状電極を長手方向の軸を中心に回転させて、
    　　前記第１シュラウドを創成放電加工する工程と、
    　　前記第２シュラウドを創成放電加工する工程と、
    　　前記ブレードを創成放電加工する工程と、
    を有する
    ことを特徴とする一体型インペラの製造方法。
  2. 　前記第１シュラウドを創成放電加工する工程では、前記インペラの中心軸と前記直線状電極の長手方向の軸が直交するように設置する
    ことを特徴とする請求項１に記載の一体型インペラの製造方法。
  3. 　前記直線状電極は、角度を変更可能である
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型インペラの製造方法。
  4. 　前記直線状電極の前記先端部は、前記基端部とは異なる材料で形成される
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の一体型インペラの製造方法。
  5. 　前記直線状電極は、前記先端部の直径を前記基端部よりも太く形成する
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の一体型インペラの製造方法。
  6. 　前記直線状電極は、前記先端部を角柱状に形成する
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の一体型インペラの製造方法。
  7. 　前記直線状電極は、前記先端部の前記基端部側に逃がし部を有する
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載の一体型インペラの製造方法。
  8. 　前記直線状電極は、前記先端部の先端に面取り部を有する
    ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つに記載の一体型インペラの製造方法。
  9. 　前記直線状電極は、前記先端部の側面を曲面で形成する
    ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つに記載の一体型インペラの製造方法。
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