(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の溝部の角部加工を行う加工装置であって、前記ディスク部品を支持する支持手段と、前記溝部の傾斜に応じた複数の加工工具が選択的に駆動回転自在に支持され前記支持手段に対して相対的に任意の位置に位置決めされる主軸ヘッドと、前記ディスク部品の前記溝部に嵌合することにより前記ディスク部品の周方向の位置決めを行う周方向位置決め手段と、前記ディスク部品の前記溝部の底部に当接することにより前記ディスク部品の径方向の位置決めを行う径方向位置決め手段とを有することを特徴とするディスク部品加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、タービンディスクのように傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク部品として、傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたタービンディスクがある。図１０にはタービンディスクの全体状況、図１１には溝部の拡大状況、図１２には溝部の正面視状況を示してある。図１０に示すように、ガスタービンエンジンの部品であるタービンディスク１には、図示しない翼部材が装着される溝部２が外周縁部に多数備えられている。タービンディスク１は、高圧力下で高速運転されるため、翼部材が装着される溝部２は、図１１、図１２に示すように、傾斜した溝面３を有する形状が採用されている。
【０００３】
タービンディスク１を加工するに際しては、外周縁部にスロット加工を行って傾き角α（製品の種類により異なる）で傾斜した溝部２を形成し、その後仕上げとして溝部２の角部（鋭角側及び鈍角側）４に所定の丸みを付ける丸み付け加工が行われる。従来の丸み付け加工は、図１１に示すように、ミニグラインダー５に超硬カッター６を取付け、手作業により超硬カッター６を溝部２の角部４に押し当てて鋭角側及び鈍角側共に要求される丸みを付けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、タービンディスク１の部品に対する信頼性向上の要求が益々高まってきているため、高度な加工精度が要求されるようになってきている。従来、タービンディスク１の溝部２の加工においては、ミニグラインダー５を用いた手作業で丸み付け加工を行っていたので、多大な時間を要し、正確で均質な精度を維持することが困難で要求される精度を満足できないのが現状であった。
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ディスク部品の傾斜した溝面を有する溝部の機械加工を可能にした加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の溝部の角部加工を行う加工装置であって、前記ディスク部品を支持する支持手段と、前記溝部の傾斜に応じた複数の加工工具が選択的に駆動回転自在に支持され前記支持手段に対して相対的に任意の位置に位置決めされる主軸ヘッドと、前記ディスク部品の前記溝部に嵌合することにより前記ディスク部品の周方向の位置決めを行う周方向位置決め手段と、前記ディスク部品の前記溝部の底部に当接することにより前記ディスク部品の径方向の位置決めを行う径方向位置決め手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係るディスク部品加工装置の斜視状態、図２にはディスク部品加工装置の正面視状態、図３には位置決め装置の平面視、図４及び図５には位置決め装置の動作状況、図６には鋭角用カッターの概略構成、図７には鋭角用カッターの加工概念、図８には鈍角用カッターの概略構成、図９には鈍角用カッターの加工概念を示してある。尚、ディスク部品としてのタービンディスク１の構成は、図１０乃至図１２で説明したものと同一であるので重複する説明は省略してある。
【０００８】
図１、図２に基づいてディスク部品加工装置の全体構成を説明する。
【０００９】
図に示すように、ディスク部品加工装置１０のベッド１１には支持手段としてのテーブル１２が設けられ、テーブル１２上には図示しない支持具を介してタービンディスク１が支持される。テーブル１２の両側の前後方向にはレール台１３がそれぞれ立設され、各レール台１３には水平な前後方向に延びるＹ方向スライドレール１４が備えられている。各レール台１３にわたりビーム材１５が支持され、ビーム材１５はＹ方向スライドレール１４に沿って水平な前後方向向（Ｙ方向）に往復移動自在となっている。
【００１０】
ビーム材１５の前面にはＹ方向に直交する水平な左右方向に延びるＸ方向スライドレール１６が備えられ、ビーム材１５のＸ方向スライドレール１６には水平移動コラム１７が移動自在に支持されている。水平移動コラム１７はＹ方向に直交する水平な左右方向（Ｘ方向）に往復移動自在となっている。
【００１１】
水平移動コラム１７の前面には鉛直方向に延びるＺ方向スライドレール１８が備えられ、水平移動コラム１７のＺ方向スライドレール１８には昇降コラム１９が移動自在に支持されている。昇降コラム１９は鉛直なＺ方向に往復移動自在となっている。
【００１２】
昇降コラム１９にはテーブル１２に対向する主軸ヘッド２０が備えられ、ビーム材１５、水平移動コラム１７及び昇降コラム１９の移動により、主軸ヘッド２０はテーブル１２に対して前後・左右・上下の任意の位置に位置決めされる。主軸ヘッド２０には駆動回転自在な主軸２１が備えられ、主軸２１にはタービンディスク１の溝部２の角部４に所定の丸みを付ける加工工具が支持される。加工工具は、タービンディスク１の溝部２の傾斜に応じて鋭角用カッター及び鈍角用カッターの２種類が選択的に主軸２１に支持される。
【００１３】
即ち、図６乃至図９に示すように、加工工具としては、鋭角用カッター２２及び鈍角用カッター２３が準備され、鋭角用カッター２２及び鈍角用カッター２３には刃部２４，２５が備えられ、刃部２４，２５のＲ形状はそれぞれ異なって設定されている。図７に示すように、鋭角側の溝部２の角部４の切削は、鋭角用カッター２２の刃部２４により実施され、図９に示すように、鈍角側の溝部２の角部４の切削は、鈍角用カッター２３の刃部２５により実施される。
【００１４】
一方、ベッド１１のテーブル１２の手前側には位置決め装置３０が備えられている。図１乃至図３に示すように、ベッド１１には位置決め装置３０の基台３１が設けられ、基台３１にはシリンダ３２の駆動によりテーブル１２側に向かって往復移動する周方向位置決め手段としての位相決めブロック３３が設けられている。位相決めブロック３３は、図４、図５に示すように、タービンディスク１の溝部２の傾斜に応じた角度で傾斜し、位相決めブロック３３がタービンディスク１の溝部２に嵌合することにより、タービンディスク１が円周方向に位置決めされる。
【００１５】
位相決めブロック３３の先端には径方向位置決め手段としての底面測定子３４が設けられ、位相決めブロック３３が溝部２に嵌合した際に底面測定子３４が溝部２の底面に当接して底面の位置が測定される。支持具等の調整によりタービンディスク１の径方向の位置が調整され、底面測定子３４が予め決められた測定値となるように、タービンディスク１が径方向に位置決めされる。また、位置決め装置３０には、図２及び図３に示すように、タービンディスク１を上下方向に規制してＺ方向の位置決めを行うＺ方向クランプ３５が備えられている。
【００１６】
上記構成のディスク部品加工装置１０により、タービンディスク１の溝部２の角部４に丸み付け加工を行う場合の状況を説明する。
【００１７】
タービンディスク１を加工するに際しては、外周縁部にスロット加工を行って傾き角αで傾斜した溝部２を形成する。その後仕上げとして溝部２の角部（鋭角側及び鈍角側）４に所定の丸みを付ける丸み付け加工が実施される。スロット加工と丸み付け加工は同時にできないので、スロット加工を行った後溝部２の形状等にならって位置決め装置３０によりタービンディスク１を位置決めする。その後、鋭角用カッター２２を主軸２１に装着して鋭角側の角部４を切削し、鋭角側の角部の切削が完了した後タービンディスク１を位置決めし、鈍角用カッター２３を主軸２１に装着して鈍角側の角部４を切削する。
【００１８】
スロット加工を行った後のタービンディスク１を加工装置１０のテーブル１２に装着する。位置決め装置３０のシリンダ３２の駆動により、図４、図５に示すように、位相決めブロック３３をタービンディスク１の溝部２に嵌合させる。位相決めブロック３３のタービンディスク１の溝部２への嵌合により、タービンディスク１の円周方向（図５中矢印Ａ方向）の位置が調整され、円周方向の位置決めが行なわれる。
【００１９】
図５に示すように、位相決めブロック３３が溝部２に嵌合した際に底面測定子３４が溝部２の底面に当接して底面の位置が測定される。底面測定子３４が予め決められた測定値となるように、支持具等の調整によりタービンディスク１の径方向（図５中矢印Ｂ方向）の位置が調整され、径方向の位置決めが行われる。
【００２０】
タービンディスク１を所定の状態に位置決めした後、鋭角用カッター２２を主軸２１に装着する。ビーム材１５、水平移動コラム１７及び昇降コラム１９の移動により、主軸ヘッド２０をテーブル１２に対して前後・左右・上下の任意の位置に移動させ、主軸２１の駆動回転により鋭角側の角部４を鋭角用カッター２２で切削する（図７参照）。主軸ヘッド２０の移動によりタービンディスク１の全周の溝部２に対する鋭角側の角部４の切削が完了した後、鋭角用カッター２２を主軸２１から取り外して鈍角用カッター２３を主軸２１に装着する。
【００２１】
鈍角用カッター２３を主軸２１に装着した後、ビーム材１５、水平移動コラム１７及び昇降コラム１９の移動により、主軸ヘッド２０をテーブル１２に対して前後・左右・上下の任意の位置に移動させ、主軸２１の駆動回転により鈍角側の角部４を鈍角用カッター２３で切削する（図９参照）。
【００２２】
タービンディスク１の全周の溝部２に対する鈍角側の角部４の切削が完了すると、タービンディスク１を裏返して装着し、再びタービンディスク１の溝部２に位相決めブロック３３を嵌合すると共に底面測定子３４を溝部２の底面に当接させ、タービンディスク１を所定の状態に位置決めする。前述同様に鋭角用カッター２２及び鈍角用カッター２３により角部４の切削を行い、タービンディスク１の丸み付け加工を完了する。
【００２３】
上述したディスク部品加工装置１０では、位置決め装置３０により製品にならってタービンディスク１の位置決めを行い、鋭角用カッター２２及び鈍角用カッター２３を選択的に主軸２１に装着して主軸ヘッド２０をテーブル１２に対して任意の位置に移動させるようにしたので、傾斜した溝面３を有する溝部２の鋭角側及び鈍角側の角部４の丸み付け加工が可能になる。このため、丸み付け加工の機械化が可能になり、正確で均質な精度を維持して短時間で傾斜した溝面３を有する溝部２の丸み付け加工を行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のディスク部品加工装置は、傾斜した溝面を有する溝部を外周縁部に多数備えたディスク部品の溝部の角部加工を行う加工装置であって、前記ディスク部品を支持する支持手段と、前記溝部の傾斜に応じた複数の加工工具が選択的に駆動回転自在に支持され前記支持手段に対して相対的に任意の位置に位置決めされる主軸ヘッドと、前記ディスク部品の前記溝部に嵌合することにより前記ディスク部品の周方向の位置決めを行う周方向位置決め手段と、前記ディスク部品の前記溝部の底部に当接することにより前記ディスク部品の径方向の位置決めを行う径方向位置決め手段とを有するので、周方向位置決め手段及び径方向位置決め手段により製品にならってディスク部品の位置決めを行い、複数の加工工具を選択的に主軸ヘッドに装着して主軸ヘッドをディスク部品に対して任意の位置に位置決めすることで、傾斜した溝面を有する溝部の角部加工が行える。この結果、ディスク部品の傾斜した溝面を有する溝部の角部加工の機械加工が可能になり、正確で均質な精度を維持して短時間で傾斜した溝面を有する溝部の加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るディスク部品加工装置の全体構成を表す斜視図。
【図２】ディスク部品加工装置の全体構成を表す正面図。
【図３】位置決め装置の平面図。
【図４】位置決め装置の動作状況説明図。
【図５】位置決め装置の動作状況説明図。
【図６】鋭角用カッターの概略構成図。
【図７】鋭角用カッターの加工概念図。
【図８】鈍角用カッターの概略構成図。
【図９】鈍角用カッターの加工概念図。
【図１０】タービンディスクの全体状況説明図。
【図１１】溝部の拡大図。
【図１２】溝部の正面図。
【符号の説明】
１  タービンディスク
２  溝部
３  溝面
４  角部
１０  ディスク部品加工装置
１１  ベッド
１２  テーブル
１３  レール台
１４  Ｙ方向スライドレール
１５  ビーム材
１６  Ｘ方向スライドレール
１７  水平移動コラム
１８  Ｚ方向スライドレール
１９  昇降コラム
２０  主軸ヘッド
２１  主軸
２２  鋭角用カッター
２３  鈍角用カッター
２４，２５  刃部
３０  位置決め装置
３１  基台
３２  シリンダ
３３  位置決めブロック
３４  底面測定子
３５  Ｚ方向クランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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