(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に保護膜が形成されたタービン翼の貫通孔を加工するタービン翼の加工方法であって、
先端に研磨領域が設けられた加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入する挿入工程と、
前記貫通孔に挿入した加工工具の前記研磨領域で、前記貫通孔に積層された保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜を除去する除去工程と、
前記挿入工程の前に、先端に研磨領域が設けられた棒状加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入し、前記貫通孔に挿入した棒状加工工具の前記研磨領域を回転させつつ前記保護膜に接触させて前記保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜の一部を除去する前処理工程と、を有することを特徴とするタービン翼の加工方法。
【請求項２】
前記除去工程の後に、先端に研磨領域が設けられた棒状加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入し、前記貫通孔に挿入した棒状加工工具の前記研磨領域で、前記貫通孔に積層された保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜を除去する後処理工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項３】
基体の表面に保護膜が形成されたタービン翼の貫通孔を加工するタービン翼の加工方法であって、
先端に研磨領域が設けられた加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入する挿入工程と、
前記貫通孔に挿入した加工工具の前記研磨領域で、前記貫通孔に積層された保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後に、先端に研磨領域が設けられた棒状加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入し、前記貫通孔に挿入した棒状加工工具の前記研磨領域で、前記貫通孔に積層された保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜を除去する後処理工程をさらに有することを特徴とするタービン翼の加工方法。
【請求項４】
前記加工工具は、前記研磨領域が、前記基体の表面から見た前記貫通孔の形状に沿った形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項５】
前記加工工具は、前記研磨領域が、先端に向かうにしたがって、細くなる角錐形状の少なくとも１面に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項６】
前記除去工程は、加振部により前記加工工具を振動させることにより、前記研磨領域で前記保護膜を研磨することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項７】
前記加振部は、前記研磨領域を、前記貫通孔への挿入方向に沿って往復移動させることを特徴とする請求項６に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項８】
前記保護膜は、前記基体の表面に溶射で形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項９】
前記加工工具は、前記研磨領域にダイヤモンドの粒子が接合されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のタービン翼の加工方法。
【請求項１０】
ダイヤモンドの粒子が接合された研磨領域が形成された研磨面を少なくとも１面備える先端部と、
前記先端部の一方の端部に連結された支持部と、を有し、
前記研磨面は、前記支持部で支持されている端部とは反対側の端部である先端に向かうにしたがって、幅が狭くなる面であり、
前記研磨面は、前記支持部で支持されている端部と前記先端とを結ぶ方向に直交する断面が内側に凸となる曲線となることを特徴とする加工工具。
【請求項１１】
前記支持部に連結され、前記支持部を介して、前記先端部を、前記支持部で支持されている端部と前記先端とを結ぶ方向に往復運動させる加振部をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の加工工具。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか一項に記載のタービン翼の加工方法で貫通孔が加工されたことを特徴とするタービン翼。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の加工工具で貫通孔が加工されたことを特徴とするタービン翼。
【請求項１４】
ダイヤモンドの粒子が接合された研磨領域が形成された研磨面を少なくとも１面備える先端部と、
前記先端部の一方の端部に連結された支持部と、を有し、
前記研磨面は、前記支持部で支持されている端部とは反対側の端部である先端に向かうにしたがって、幅が狭くなる面であることを特徴とする加工工具で貫通孔が加工されたことを特徴とするタービン翼。
【請求項１５】
前記加工工具は、前記研磨面が、前記支持部で支持されている端部と前記先端とを結ぶ方向に直交する断面が直線となることを特徴とする請求項１４に記載のタービン翼。
【請求項１６】
前記加工工具は、前記支持部に連結され、前記支持部を介して、前記先端部を、前記支持部で支持されている端部と前記先端とを結ぶ方向に往復運動させる加振部をさらに有することを特徴とする請求項１４または１５に記載のタービン翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔が形成されたタービン翼の加工方法、加工工具及びタービン翼の加工方法または加工工具で加工されたタービン翼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンや蒸気タービン等は、流体（燃焼ガスや蒸気）が流通する経路にタービン静翼とタービン動翼とが配置されている。静翼は、車室等の固定側の部材に支持されており、タービン動翼は、回転軸等、回転側の部材に支持されている。
【０００３】
タービン静翼とタービン動翼とを含むタービン翼は、表面に内部の空間まで繋がった貫通孔を設ける場合がある。この貫通孔は、例えば、内部から冷却用の空気を排出させることで、タービン翼をフィルム冷却するフィルム冷却孔である。
【０００４】
このタービン翼に貫通孔を形成する方法（タービン翼の加工方法）としては、種々の方法が提案されている（特許文献１、２参照）。例えば特許文献１には、翼基材にボンドコートを施し、フィルム冷却孔を穿孔し、トップコートを形成し、冷却孔列を含む領域のトップコートをエアブラスト若しくはウォータージェットで除去する方法が記載されている。また、特許文献２には、調量孔と冷却孔出口とトラフ部とからなる冷却孔を有するガスタービンエンジンの金属部品に遮熱コーティングを施し、ウォータージェット若しくはレーザにより先ず調量孔に付着したコーティングを除去し、次に冷却孔出口に付着分を除去し、最後にトラフ部のコーティングを除去する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−８２７００号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に示すように、タービン翼は、貫通孔が形成された基体（基材）の表面に溶射等により保護膜（例えば耐熱機能を向上させる膜）を積層させて、保護膜により貫通孔が塞がらないように、保護膜のうち、貫通孔に積層されたり、貫通孔の内部に入ったりした部分を除去する。ここで、特許文献１及び２では、エアブラスト、ウォータージェット及びレーザにより、貫通孔に影響のある保護膜を除去している。
【０００７】
しかしながら、エアブラストやウォータージェットを用いる場合は、貫通孔を加工できるように貫通孔のパターンを形成したマスク（遮蔽板）を使用する必要があったり、基体への影響を抑制するために加工条件を調整したりする必要がある。また、加工時の付与する力を小さくすると加工に時間がかかり、加工時の付与する力を大きくすると基体に影響を与えてしまう恐れが大きくなる。また、レーザを用いる場合、貫通孔の形状に沿った加工条件の制定が困難であり、加工の効率の向上に限界がある。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、タービン翼の表面から内部に貫通する貫通孔を効率よく加工することができるタービン翼の加工方法、加工工具及びタービン翼を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明のタービン翼の加工方法は、基体の表面に保護膜が形成されたタービン翼の貫通孔を加工するタービン翼の加工方法であって、先端に研磨領域が設けられた加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入する挿入工程と、前記貫通孔に挿入した加工工具の前記研磨領域で、前記貫通孔に積層された保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜を除去する除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
従って、研磨領域を設けた加工工具を貫通孔に挿入し研磨して貫通孔に重なった保護膜を除去することで、貫通孔に重なった保護膜を選択的に除去することができる。また、加工工具を用いた研磨により保護膜を除去することで、保護膜の除去の状態を確認しながら作業が可能となるため、効率よく加工を行うことができる。これにより、タービン翼の表面から内部に貫通する貫通孔を効率よく加工することができる。
【００１１】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記加工工具は、前記研磨領域が、前記基体の表面から見た前記貫通孔の形状に沿った形状であることを特徴とする。
【００１２】
従って、加工工具の研磨領域を貫通孔の形状に沿った形状とすることで、貫通孔の基体を保護しつつ、加工を行うことができる。また、貫通孔に重なった保護膜を効率よく除去することができる。
【００１３】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記加工工具は、前記研磨領域が、先端に向かうにしたがって、細くなる角錐形状の少なくとも１面に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
従って、研磨領域を先端に行くほど細くなり平坦な面とすることができ、研磨領域の一部が貫通孔の基体と接触して、溝等が形成されてしまうことを抑制することができる。これにより、貫通孔を保護しつつ、加工を行いやすくすることができる。
【００１５】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記除去工程は、加振部により前記加工工具を振動させることにより、前記研磨領域で前記保護膜を研磨することを特徴とする。
【００１６】
従って、加振部により振動させることで、研磨処理を効率よく実行することができる。
【００１７】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記加振部は、前記研磨領域を、前記貫通孔への挿入方向に沿って往復移動させることを特徴とする。
【００１８】
従って、前記貫通孔への挿入方向に沿って往復移動させることで、貫通孔の基体等を保護しつつ、加工を行うことができる。
【００１９】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記挿入工程の前に、先端に棒状の研磨領域が設けられた棒状加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入し、前記貫通孔に挿入した加工工具の前記研磨領域を回転させつつ前記保護膜に接触させて前記保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜の一部を除去する前処理工程をさらに有することを特徴とする。
【００２０】
従って、挿入工程前に、保護膜の一部を除去することで、効率よく保護膜を除去することができる。
【００２１】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記除去工程の後に、先端に棒状の研磨領域が設けられた棒状加工工具を、前記研磨領域が前記貫通孔の表面と対面する向きで前記貫通孔に挿入し、前記貫通孔に挿入した加工工具の前記研磨領域で、前記貫通孔に積層された保護膜を研磨して、前記貫通孔に積層された保護膜を除去する後処理工程をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
従って、後処理工程により、貫通孔に保護膜が残った場合も好適に除去を行うことができる。
【００２３】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記保護膜は、前記基体の表面に溶射で形成されていることを特徴とする。
【００２４】
従って、溶射で形成された保護膜を好適に除去することができる。
【００２５】
本発明のタービン翼の加工方法では、前記加工工具は、前記研磨領域にダイヤモンドの粒子が接合されていることを特徴とする。
【００２６】
従って、保護膜を好適に除去することができる。
【００２７】
上記の目的を達成するための本発明の加工工具は、ダイヤモンドの粒子が接合された研磨領域が形成された研磨面を少なくとも１面備える先端部と、前記先端部の一方の端部に連結された支持部と、を有し、前記研磨面は、前記支持部で支持されている端部とは反対側の端部である前記先端部に向かうにしたがって、幅が狭くなる面であることを特徴とする。
【００２８】
従って、研磨面を貫通孔に好適に接触させることができ、研磨しやすくなる。これにより、タービン翼の表面から内部に貫通する貫通孔を効率よく加工することができる。
【００２９】
本発明の加工工具では、前記研磨面は、前記支持部で支持されている端部と前記先端部とを結ぶ方向に直交する断面が直線となることを特徴とする。
【００３０】
従って、研磨面を平坦な面とすることで、平坦な面が形成された貫通孔に積層された保護膜を好適に除去することができる。
【００３１】
本発明の加工工具では、前記研磨面は、前記支持部で支持されている端部と前記先端部とを結ぶ方向に直交する断面が内側に凸となる曲線となることを特徴とする。
【００３２】
従って、研磨面を内側に凸となる曲面とすることで、外側に盛り上がっている曲面が形成された貫通孔に積層された保護膜を好適に除去することができる。
【００３３】
本発明の加工工具では、前記支持部に連結され、前記支持部を介して、前記先端部を、前記支持部で支持されている端部と前記先端部とを結ぶ方向に往復運動させる加振部をさらに有することを特徴とする。
【００３４】
従って、支持部で支持されている端部と先端部とを結ぶ方向に往復移動させることで、加工対象の貫通孔の基体等を保護しつつ、加工を行うことができる。
【００３５】
上記の目的を達成するための本発明のタービン翼は、上記のいずれかに記載のタービン翼の加工方法で貫通孔が加工されたことを特徴とする。
【００３６】
従って、貫通孔をより高い精度の形状とすることができ、タービン翼の性能をより高くすることができる。
【００３７】
上記の目的を達成するための本発明のタービン翼は、上記のいずれかに記載の加工工具で貫通孔が加工されたことを特徴とする。
【００３８】
従って、貫通孔をより高い精度の形状とすることができ、タービン翼の性能をより高くすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のタービン翼の加工方法及び加工工具によれば、タービン翼の表面から内部に貫通する貫通孔を効率よく加工することができる。本発明のタービン翼によれば、貫通孔をより高い精度の形状とすることができ、タービン翼の性能をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本実施例に係る加工工具の概略構成を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、工具本体の概略構成を示す上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す工具本体の概略構成を示す側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示す工具本体の概略構成を示す正面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、変形例の工具本体の概略構成を示す上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す工具本体の概略構成を示す側面図である。
【図４】図４は、変形例の工具本体の概略構成を示す正面図である。
【図５】図５は、タービン静翼の一例の概略構成を示す横断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示すタービン静翼の冷却孔の概略構成を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す冷却孔の概略構成を示す正面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａに示す冷却孔の概略構成を示す断面図である。
【図７】図７は、タービン翼の加工方法の一例を説明するための説明図である。
【図８】図８は、タービン翼の加工方法の他の例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るタービン翼の加工方法及び加工工具の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００４２】
図１は、本実施例に係る加工工具の概略構成を示す斜視図である。図２Ａは、工具本体の概略構成を示す上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す工具本体の概略構成を示す側面図である。図２Ｃは、図２Ａに示す工具本体の概略構成を示す正面図である。加工工具１０は、工具本体１２と加振部１３とを有する。
【００４３】
工具本体１２は、図１及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、支持部１４と支持部１４の一方の端部に固定された先端部１６とを有する。支持部１４は、棒状の部材であり、先端部１６が固定されていない側の端部が加振部１３に装着されている。先端部１６は、先端に向かうにつれて、つまり支持部１４と連結している部分から、反対側の端部に向かうにつれて、断面が小さくなる形状である。
【００４４】
先端部１６は、先端側の一定範囲が研磨領域１８となる。研磨領域１８は、表面にダイヤモンドの粒子が接合されている。ダイヤモンドの粒子は、先端部１６に電着等で接合させる。先端部１６の研磨領域１８は、四角錐形状となる。なお、本実施例の先端部１６は、正確には、四角錐の先端が切り落とされた形状、つまり、先端が面となる形状である。したがって、研磨領域１８も先端に向かうにつれて、つまり支持部１４と連結している部分から、反対側の端部に向かうに従って、断面が小さくなる形状である。研磨領域１８は、面積が最も広い一方の面を上面１８ａとし、上面１８ａとは反対側の面を底面１８ｂとし、上面１８ａと底面１８ｂとで挟まれて、支持部１４の延在方向に延在する面を側面１８ｃとし、先端の面を先端１８ｄとする。本実施例の研磨領域１８は、図２Ａに示すように上面１８ａ及び底面１８ｂが、先端１８ｄに向うにつれて幅が狭くなる台形形状である。上面１８ａ及び底面１８ｂは、等方台形であり、斜辺のなす角がθ１となる。上面１８ａは、支持部１４の延在方向に平行な面であり、底面１８ｂは、支持部１４の延在方向に対して所定の角度傾斜している面である。これにより、上面１８ａと底面１８ｂとは、先端１８ｄから離れるにつれて間隔が広くなる。また、上面１８ａと底面１８ｂとは、それぞれ、支持部１４の延在方向に直交する断面が直線の平坦な面（平面）となる。
【００４５】
加振部１３は、工具本体１２を延在方向（矢印Ａの方向）に振動させる機器である。延在方向とは、支持部１４が伸びている方向であり、先端部１６の先端（支持部１４と連結している端部と反対側の細くなっている部分）と支持部１４と連結している端部とを結んだ方向である。加振部１３としては、種々の駆動源を用いることができ、例えば電動研磨機（電動で加工工具を往復運動させる機械）、超音波研磨機の加振源、を用いることができる。
【００４６】
加工工具１０は、以上のような構成であり、工具本体１２の先端部１６の先端側に研磨領域１８を形成し、研磨する対象に研磨領域１８を接触させ、摺動させることで、研磨する対象を研磨することができる。ここで、本実施例の研磨領域１８は、主として底面１８ｂが研磨する対象に接触させる面つまり研磨面となる。
【００４７】
また、加工工具１０は、研磨領域１８の研磨面である底面１８ｂを先端１８ｄから離れるにつれて、幅が大きくなる形状、つまり先細り形状であり、かつ、面（本実施例では平坦な面）とすることで、先端１８ｄが細くなり、平坦な面の形状の加工対象を好適に加工することができる。また加工工具１０は、研磨面を用いて好適に加工を行うことが出来るため、工具の寿命も長くすることができる。
【００４８】
また、加工工具１０は、加振部１３で、工具本体１２を延在方向に振動させることで、研磨領域１８を延在方向に振動させることができる。加工工具１０は、研磨領域１８を研磨する対象に接触させつつ、加振部１３で研磨領域１８を延在方向に振動させることで、研磨する対象に対して、研磨領域１８を好適に振動させることができる。これにより、研磨を効率よく実行することができる。また、加振部１３で研磨領域１８を延在方向に振動させることで、研磨する対象が先端に向かうほど細くなる形状である場合に、当該研磨する対象の側壁等に研磨領域１８が接触することを抑制することができる。
【００４９】
ここで、加工工具１０の工具本体１２の形状、より具体的には研磨領域１８の研磨面の形状は、これに限定されない。研磨面は、先細り形状であり、かつ、面であればよい。図３Ａは、変形例の工具本体の概略構成を示す上面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す工具本体の概略構成を示す側面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示す工具本体２２は、支持部２４と先端部２６とを有する。先端部２６には、研磨領域２８が設けられている。図３Ａ及び図３Ｂに示す研磨領域２８は、上面２８ａ及び底面２８ｂ（研磨面）が先端に向かうにつれて幅が狭くなる台形形状である。また、上面２８ａ及び底面２８ｂは、等方台形であり、斜辺のなす角がθ２となる。ここで、θ２は、θ１よりも小さい角度である。このように、加工工具１０は、研磨面の先細り形状の角度を種々の角度とすることができる。例えば、θ１を３０°とし、θ２を１５°とした場合、工具本体１２、２２のいずれを用いても加工対象を好適に加工することができる。
【００５０】
次に、図４は、変形例の工具本体の概略構成を示す正面図である。図４に示す工具本体３２の研磨領域３８は、上面３８ａ、側面３８ｃ及び先端部３８ｄが平坦な面で形成されている。また、研磨領域３８の底面３８ｂは、延在方向に直交する断面（支持部で支持されている端部と先端部とを結ぶ方向に直交する断面）が内側に凸となる曲線となる。このように、工具本体３２は、底面３８ｂ、つまり研磨面を曲面形状としてもよい。このように内側に凸となる曲面形状とすることで、外側に盛り上がっている曲面が形成された加工対象を好適に研磨することができる。
【００５１】
また、本実施例では、研磨面を面とするため、先端部１６（研磨領域１８）を四角錐形状、四角錐の一面が曲面となる形状としたが、これに限定されない。例えば、先端部１６（研磨領域）１８は、三角錐、六角形の角錐等、多角形の角錐とすることで、研磨面を形成することができる。なお、四角錐とすることで、加工対象の側壁に与える影響を少なくすることができる。
【００５２】
また、本実施例の加工工具１０は、加振部１３を用いて工具本体１２を延在方向に振動させることで、上述したように好適な加工を行うことができるがこれに限定されない。加工工具１０は、工具本体１２を延在方向に直交する方向に振動させてもよいし、回転させてもよい。また、種々の方向への振動を組み合わせてもよい。また、加工工具１０は、工具本体１２を振動させる駆動源を備えていなくてもよい。具体的には、手動で加工対象に対して研磨領域１８を摺動させるようにしてもよい。
【００５３】
また、加工工具１０は、タービン翼の貫通孔、例えばフィルム冷却孔を好適に加工することができる。より具体的には、加工工具１０は、貫通孔を備えるタービン翼の作成時に、タービン翼の基体の表面に保護膜、例えばＴＢＣ（Thermal Barrier Coating、ガスタービン用高性能遮熱コーティング）を形成した後、貫通孔に重なった部分に形成された保護膜や、貫通孔の内部に形成された保護膜を除去する処理に好適に用いることができる。
【００５４】
次に、図５から図８を用いて、タービン翼の加工方法について説明する。
【００５５】
まず、図５、図６Ａから図６Ｃを用いて、加工対象となるタービン翼の貫通孔について説明する。図５は、タービン静翼の一例の概略構成を示す横断面図である。図６Ａは、図５に示すタービン静翼の冷却孔の概略構成を示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示す冷却孔の概略構成を示す正面図である。図６Ｃは、図６Ａに示す冷却孔の概略構成を示す断面図である。なお、以下では、タービン静翼に設けた冷却孔について、説明するがタービン動翼の場合も同様である。つまり、タービン翼は、タービン静翼とタービン動翼の両方を含む。
【００５６】
タービン静翼４３は、翼本体（翼構造部）４４を有する。また翼本体４４は、長手方向（ロータの径方向）における一端部（径方向の外側）に外側シュラウド（端壁構造部）が固定され、他端部（径方向の内側）に内側シュラウド（端壁構造部）が固定されている。
【００５７】
翼本体４４は、中空形状をなし、燃焼ガスの流動方向の上流側（図５にて、左側）が湾曲断面形状をなし、燃焼ガスの流動方向の下流側（図５にて、右側）が先細断面形状をなしている。そして、翼本体４４は、内部が２つの隔壁５１により３つの空間部に区画されている。また、翼本体４４は、所定の位置にそれぞれ内部と外部を貫通する冷却孔５２が複数形成されている。
【００５８】
翼本体４４は、その内側に仕切板５５ａ、５５ｂ、５５ｃが固定されている。この仕切板５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、筒形状をなし、各シュラウド側の端部が拡径してこの各シュラウドに固定されている。翼本体４４は、内側にこの仕切板５５が固定されることで、キャビティ６２が区画形成されている。仕切板５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、その全域にわたってほぼ均等間隔で多数の貫通孔５９が形成されている。
【００５９】
タービン静翼４３は、冷却通路からの冷却空気（冷却媒体）が供給されると、この冷却空気が、まず、翼本体４４の内側、つまり、仕切板５５の内側に導入される。そして、仕切板５５内の冷却空気は、次に、この仕切板５５に形成された多数の貫通孔５９を通してキャビティ５８に噴射され、ここで、翼本体４４の内壁面をインピンジメント冷却する。その後、キャビティ５８の冷却空気は、多数の冷却孔５２を通して外部（燃焼ガス通路）へ排出され、翼本体４４、背側プロファイル４５、腹側プロファイル４６の外壁面に沿って流れることで、この外壁面を膜冷却（フィルム冷却）する。
【００６０】
次に、冷却孔（貫通孔）５２について説明する。冷却孔５２は、上述したように翼本体４４に形成されている。ここで、翼本体４４は、基体７０の表面に保護膜７２が形成されている。保護膜７２は、翼本体４４の表面の冷却孔５２が形成されていない領域に設けられている。保護膜７２は、基体７０の表面を保護する機能を備える膜であり、例えば、ＴＢＣで形成されている。翼本体４４は、保護膜７２が配置されていることで、表面の耐久性を向上させることができ、タービン静翼としての耐久性を高くすることができる。
【００６１】
冷却孔５２は、翼本体４４の内部から表面（保護膜が形成されている面）に対して、傾斜した円筒部６２を有し、円筒部６２の表面側の端部が開口部６３となる。円筒部６２は、中心軸６２ａが、表面に直交する方向に対して傾斜している。冷却孔５２は、開口部６３のうち、翼本体４４の内部から表面に流れる冷却空気の下流側、つまり、傾斜している円筒部６２の垂線に対して傾いている側の端部に拡張部６６が形成されている。
【００６２】
拡張部６６は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、表面に直交する方向とのなす角が、円筒部６２よりも大きくなる、つまり傾斜が緩やかになる面が形成されている。拡張部６６は、面が平面となっている。また、拡張部６６は、開口部分が図６Ｂに示すように、開口部６３から離れるにしたがって、幅が広くなる形状である。
【００６３】
タービン静翼４３は、冷却孔５２を円筒部６２と拡張部６６とを繋げた形状とすることで、翼本体４４の内部から表面に排出された冷却空気を翼本体４４の表面に沿って流しやすくすることができる。
【００６４】
次に、図７を用いて、タービン翼の加工方法、具体的には、タービン静翼の冷却孔を上述した冷却孔に加工する方法について説明する。図７は、タービン翼の加工方法の一例を説明するための説明図である。
【００６５】
本実施例の加工方法は、ステップＳ１２に示すように、冷却孔となる貫通孔１０３が形成された基体１０２を作成し、ステップＳ１４に示すように、基体１０２の表面に保護膜１０４を形成する。ここで、保護膜１０４は、例えば溶射で基体１０２の表面に形成することができる。このとき、加工方法は、基体１０２の表面に一様に保護膜１０４を形成するため、貫通孔１０３と重なる領域にも保護膜１０４が形成される。
【００６６】
次に、加工方法は、ステップＳ１６に示すように、貫通孔１０３が形成されている領域に加工工具１０の先端部１６を挿入する（挿入工程）。このとき、先端部１６の研磨領域１８の底面１８ｂ（研磨面）が貫通孔１０３（貫通孔１０３と重なる保護膜１０４）と対面する向きで先端部１６を挿入する。加工方法は、先端部１６を挿入させる際に、加振部１３により先端部１６を振動させる。このとき、挿入前から振動させておいても、挿入後に振動させてもよい。加工方法は、ステップ１８に示すように、先端部１６の研磨領域１８を貫通孔１０３と重なる保護膜１０４と接触させつつ、加振部１３により先端部１６を振動させることで、貫通孔１０３と重なる保護膜１０４を研磨し、除去する（除去工程）。
【００６７】
加工方法は、加工工具１０を用いて、貫通孔１０３に重なる保護膜１０４を除去することで、ステップＳ２０に示すように、円筒部６２の開口部６３及び拡張部６６に重ならない位置に保護膜７２が形成されたタービン静翼を作成することができる。
【００６８】
以上のように、本実施例の加工方法は、加工工具１０を用いて研磨により、貫通孔１０３に重なる保護膜１０４を除去することで、効率よく、冷却孔５２が保護膜７２で覆われていない状態とすることができる。
【００６９】
また、加工工具の研磨面を、貫通孔１０３の形状に沿った、平坦かつ先細り形状とすることで、貫通孔１０３と研磨面とを略平行とすることができ、加工時に研磨面が貫通孔１０３と接触し、貫通孔１０３を削ることを抑制することができる。また、貫通孔１０３のうち同時に加工できる範囲をより広くすることができるため、保護膜１０４の除去にかかる時間を短くすることができる。
【００７０】
また、上述したように、研磨面を延在方向に移動させることで、貫通孔１０３の傾斜方向（先細りになっている形状）に沿って研磨面を移動させることができる。これにより、貫通孔１０３の側壁等に研磨面が接触することを抑制することができる。
【００７１】
加工方法は、本実施例のように、冷却孔５２の基体１０２を保護しつつ、効率よく加工を行うことができるため、上述した形状の加工工具１００、具体的には、研磨面が面形状でありかつ先細り形状の加工工具を用いることが好ましいが、これに限定されない。保護膜を研磨する工具の形状は種々の形状とすることができる。例えば、先端部が円柱、円錐形状の工具本体を用いてもよいし、先端部が平板形状の工具本体を用いてもよい。また、種々の形状の工具本体を組み合わせてもよい。
【００７２】
次に、図８を用いて、加工方法の他の例について説明する。なお、図８に示す処理のうち、図７に示す処理と同様の工程については、詳細な説明を省略する。
【００７３】
図８に示す加工方法は、ステップＳ１２に示すように、冷却孔となる貫通孔１０３が形成された基体１０２を作成し、ステップＳ１４に示すように、基体１０２の表面に保護膜１０４を形成する。
【００７４】
次に、加工方法は、ステップＳ３２に示すように、貫通孔１０３が形成されている領域に加工工具９０の先端部９２を挿入し、先端部９２の研磨領域を貫通孔１０３と重なる保護膜１０４と接触させつつ、加振部により先端部９２を振動させることで、貫通孔１０３と重なる保護膜１０４を研磨し、一部を除去する（前処理工程）。ここで、加工工具９０は、先端部９２の研磨領域が、円柱形状となる。また、加工工具９０は、振動させずに、ポータブルグラインダ等の回転機器で先端部９２を回転させてもよい。
【００７５】
次に、加工方法は、ステップＳ１８に示すように、加工工具１０の先端部１６の研磨領域１８の底面１８ｂが貫通孔１０３と対面する向きで先端部１６を挿入し、研磨領域１８を貫通孔１０３と重なる保護膜１０４と接触させつつ、加振部１３により先端部１６を振動させる、つまり、研磨領域１８の底面１８ｂを挿入方向に沿って往復運動させることで、貫通孔１０３と重なる保護膜１０４を研磨し、除去する（挿入工程、除去工程）。
【００７６】
次に、ステップＳ３３に示すように、貫通孔１０３が形成されている領域に、より具体的には円筒部が形成されている領域に加工工具９０の先端部９２ａを挿入し、先端部９２ａの研磨領域を貫通孔１０３と重なる保護膜１０４と接触させつつ、加振部により先端部９２を振動させることで、貫通孔１０３と重なる保護膜１０４を研磨し、除去する（後処理工程）。先端部９２ａは、研磨領域が、円筒部より径の小さい円柱形状である。加工方法は、先端部９２ａを円筒部に挿入して、貫通孔１０３と重なる保護膜１０４を研磨し、除去することで、円筒部の内部に付着した保護膜１０４をより確実に除去することができる。
【００７７】
加工方法は、このように、加工工具１０、９０を用いて、貫通孔１０３に重なる保護膜１０４を除去することで、ステップＳ２０に示すように、円筒部６２の開口部６３及び拡張部６６に重ならない位置に保護膜７２が形成されたタービン静翼を作成することができる。
【００７８】
図８に示す加工方法は、加工工具９０を用いて、貫通孔１０３に重なる保護膜１０４を除去し（荒加工し）、加工工具１０を用いて、面が平坦になる拡張部に相当する領域に重なる保護膜１０４を除去し、加工工具９０を用いて、円筒部に付着した保護膜１０４を除去することができる。これにより、効率よく、かつ、高い精度で冷却孔から保護膜１０４を除去することができる。また、保護膜１０４の除去を複数の工程に分けることで、各部の加工に適した工具を用いることができる。これにより、貫通孔１０３を研磨することを抑制しつつ、加工を行うことができる。
【００７９】
また、上述した加工工具で加工を行い製造したタービン翼、また、上述した加工方法で加工を行い製造したタービン翼は、より高い精度で冷却孔等の貫通孔がされているため、貫通孔の性能をより高くすることができる。これによりタービン翼の性能を高くすることができる。具体的には、タービン翼は、貫通孔１０３の内部に悪影響を与えることを抑制しつつ溶射膜等の保護膜１０４を除去されている。これにより保護膜１０４が適切に形成されていることで耐久性を高くすることができ、貫通孔１０３の形状を維持しつつ保護膜１０４が高い精度で除去されているため、貫通孔１０３を冷却孔として用いた場合の冷却性能を高くすることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０  加工工具
１２、２２  工具本体
１３  加振部
１４、２４  支持部
１６、２６  先端部
１８、２８  研磨領域
１８ａ  上面
１８ｂ  底面（研磨面）
１８ｃ  側面
１８ｄ  先端
４３  静翼（タービン翼）
４４  翼本体
５２  冷却孔（貫通孔）
７０  基体
７２  保護膜
１０２  基体
１０３  貫通孔
１０４  保護膜
【要約】
【課題】タービン翼の表面から内部に貫通する貫通孔を効率よく加工することができること。
【解決手段】基体の表面に保護膜が形成されたタービン翼の貫通孔を加工するタービン翼の加工方法であって、先端に研磨領域が設けられた加工工具を、研磨領域が貫通孔の表面と対面する向きで貫通孔に挿入する挿入工程と、貫通孔に挿入した加工工具の研磨領域で、貫通孔に積層された保護膜を研磨して、貫通孔に積層された保護膜を除去する除去工程と、を有する。
【選択図】図７【図１】
0005456192.tif 000002
【図２Ａ】
0005456192.tif 000003
【図２Ｂ】
0005456192.tif 000004
【図２Ｃ】
0005456192.tif 000005
【図３Ａ】
0005456192.tif 000006
【図３Ｂ】
0005456192.tif 000007
【図４】
0005456192.tif 000008
【図５】
0005456192.tif 000009
【図６Ａ】
0005456192.tif 000010
【図６Ｂ】
0005456192.tif 000011
【図６Ｃ】
0005456192.tif 000012
【図７】
0005456192.tif 000013
【図８】
0005456192.tif 000014