(57)【要約】【課題】隣接する加工面の加工時間を短縮化した加工品の製造方法、工具経路計算方法、加工品、及びインペラーを提供する。【解決手段】本加工品の製造方法は、切り刃（１１）の側面投影形状が曲率半径の異なる複数の円弧から形成された工具を用いて、隣接する二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）を繋ぐ少なくとも１個の角部（Ｄ１）を有する加工面（１０５）を加工する。角部（Ｄ１）において、二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）に工具を接触させた状態として、加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）との二つの接触点（Ｎａ，Ｎｂ）のうち、断面半径（ｒａ）が小さい方の接触点（Ｎａ）における曲率半径を第１曲率半径（Ｒｓ）としたとき、角部（Ｄ１）での工具のピックフィード方向（Ｆ）の加工ピッチ（Ｐ）を、第１曲率半径（Ｒｓ）が切削加工点になるときの加工ピッチとする。【選択図】  図１３
2019153298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り刃（１１）の側面投影形状が曲率半径（Ｒ）の異なる複数の円弧から形成された工具を用いて、隣接する二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）を繋ぐ少なくとも１個の角部（Ｄ１）を有する加工面（１０５）を加工する加工品の製造方法であって、
前記角部（Ｄ１）において、前記二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）に前記工具を接触させた状態として、前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）との二つの接触点（Ｎａ，Ｎｂ）のうち、断面半径が小さい方の前記接触点（Ｎａ）における曲率半径（Ｒ）を第１曲率半径（Ｒｓ）としたとき、
前記角部（Ｄ１）での前記工具のピックフィード方向（Ｆ）の加工ピッチ（Ｐ）を、前記第１曲率半径（Ｒｓ）が切削加工点になるときの加工ピッチ（ＰＡ）とする
加工品の製造方法。
【請求項２】
前記工具は、工具軸（１２）の先端から見た前記切り刃（１１）の最大外径部の断面半径（ｒ）が、前記角部（Ｄ１）の加工時に形成される加工半径（ｒｓ）に対し同等以下に形成されている
請求項１記載の加工品の製造方法。
【請求項３】
前記加工品は、閉鎖状空間部を形成する３次元曲面の前記加工面（１０５）を有し、
前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）は、前記加工面（１０５）の一部を形成している
請求項１又は請求項２記載の加工品の製造方法。
【請求項４】
前記工具の前記曲率半径（Ｒ）の小さい部分が切削加工点となるときの、前記工具の前記曲率半径（Ｒ）をＲ１とするとともに前記工具の前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）をＰ１とし、かつ、前記工具の前記曲率半径（Ｒ）の大きい部分が切削加工点となるときの、前記工具の前記曲率半径（Ｒ）をＲ２とするとともに前記工具の前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）をＰ２とした場合に、
（Ｐ２／√Ｒ２）≧（Ｐ１／√Ｒ１）
なる式が成立するように、前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）を設定する
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項５】
前記加工面（１０５）は、前記隣接する二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）を繋ぐ角部（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）を複数有し、前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）の一端の前記角部（Ｄ１）における前記加工ピッチ（ＰＡ）と他端の角部（Ｄ２，Ｄ３）における加工ピッチ（ＰＢ，ＰＣ）とが相違する場合に、
前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）における前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）は、前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）上で前記角部（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）間において距離に比例して変化するように設定される
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項６】
前記加工面（１０５）に対する前記工具の相対姿勢及び相対位置を５軸制御しながら前記加工面（１０５）を加工する
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項７】
前記工具を多関節ロボットに取り付けて、前記加工面（１０５）に対する前記工具の相対姿勢及び相対位置を制御するようにした
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の加工品の製造方法における工具経路計算方法であって、
前記加工面（１０５）に対応してワーク（１０１）との干渉を回避できる前記工具の工具姿勢を計算し、このように計算された工具姿勢を維持する切削加工点における前記工具の前記曲率半径（Ｒ）を計算し、前記曲率半径（Ｒ）に基づき所定の表面粗さ条件を満たすように前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチＰを計算する
工具経路計算方法。
【請求項９】
請求項８記載の工具経路計算方法に従い前記工具が制御されて製作された
加工品。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７の何れか1項における加工品の製造方法により製作されたインペラーであって、
前記加工面（１０５）に工具加工痕が残され、
前記工具加工痕は、前記工具の前記ピックフィード方向（Ｆ）に凹面溝（Ｇ）が連続し、かつ、前記凹面溝（Ｇ）の曲率半径が大きい部分ほど隣接する前記凹面溝（Ｇ）の前記加工ピッチ（Ｐ）が大きくなるように形成されている
インペラー。
【請求項１１】
前記インペラーは、圧縮機用クローズドインペラー（１）である請求項１０記載のインペラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加工品の製造方法、工具経路計算方法、加工品、及びインペラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工品の製造方法に関し、工具の投影形状における曲率半径の大きい部分や直線状の部分を工具における切り刃として加工面をエンドミル加工することにより、一度に切削する切削幅を広くし、加工面の加工時間を短くした加工品の製造方法が知られている。このような先行文献として特許文献１及び特許文献２を掲げることができる。特許文献１は、オープンタイプのターボ圧縮機用インペラーの製造方法に関するものである。特許文献２は、切れ刃の回転軌跡が二次曲面を形成するようにした工具の切削加工方法に関するものであって、多軸制御加工機を用いたオープンな自由表面における切削加工方法に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／２０６６号公報
【特許文献２】特開平８−２５２７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら先行技術文献には、例えば圧縮機用インペラーのような隣接する加工面の角部の加工に関しては何ら開示されていない。
本開示は、隣接する加工面の加工時間を短縮化した加工品の製造方法、工具経路計算方法、加工品、及びインペラー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】
【０００５】
第１の観点に係る加工品の製造方法によれば、切り刃の側面投影形状が曲率半径の異なる複数の円弧から形成された工具を用いて、隣接する二つの加工区画面を繋ぐ少なくとも１個の角部を有する加工面を加工する加工品の製造方法であって、前記角部において、前記二つの加工区画面に前記工具を接触させた状態として、前記加工区画面との二つの接触点のうち、断面半径が小さい方の前記接触点における曲率半径を第１曲率半径としたとき、前記角部での前記工具のピックフィード方向の加工ピッチを、前記第１曲率半径が切削加工点になるときの加工ピッチとする。
【０００６】
この構成によれば、工具の曲率半径の大きい部分を適切に使用しながら、角部に隣接する複数の加工区画面を連続的に加工することができる。これにより、表面粗さを設定値以下に保持しながら加工時間の短縮化を図ることができる。本明細書において表面粗さをいうときは、日本工業規格ＪＩＳＢ０６０１：２００１により定義される表面粗さをいうものとする。
【０００７】
第２の観点に係る加工品の製造方法によれば、前記工具は、工具軸の先端から見た前記切り刃の最大外径部の断面半径が、前記角部の加工時に形成される加工半径に対し同等以下に形成されている。
【０００８】
この構成によれば、角部に隣接する複数の加工区画面を連続的に加工することができる。
第３の観点に係る加工品の製造方法によれば、前記加工品は、閉鎖状空間部を形成する３次元曲面の前記加工面を有し、前記加工区画面は、前記加工面の一部を形成している。
【０００９】
この構成によれば、閉鎖状空間部を形成する３次元曲面の加工面を有する加工品においても、角部に隣接する複数の加工区画面を連続的に加工することができる。
第４の観点に係る加工品の製造方法によれば、前記工具の前記曲率半径の小さい部分が切削加工点となるときの、前記工具の前記曲率半径をＲ１とするとともに前記工具の前記ピックフィード方向の前記加工ピッチをＰ１とし、かつ、前記工具の前記曲率半径の大きい部分が切削加工点となるときの、前記工具の前記曲率半径をＲ２とするとともに前記工具の前記ピックフィード方向の前記加工ピッチをＰ２とした場合に、（Ｐ２／√Ｒ２）≧（Ｐ１／√Ｒ１）なる式が成立するように、前記ピックフィード方向の前記加工ピッチを設定する。
【００１０】
この構成によれば、加工するワークの３次元曲面の加工面における表面粗さを測定するときに、前記ピックフィード方向に形成されるカスプのピッチを、うねりとして取り扱うことができる範囲まで大きくすることができる。
【００１１】
第５の観点に係る加工品の製造方法によれば、前記加工面は、前記隣接する二つの加工区画面を繋ぐ角部を複数有し、前記加工区画面の一端の前記角部における加工ピッチと他端の角部における前記加工ピッチとが相違する場合において、前記加工区画面における前記ピックフィード方向の前記加工ピッチは、前記加工区画面上で前記角部間において距離に比例して変化するように設定される。
【００１２】
この構成によれば、角部を跨いで工具を送って連続的に加工する場合に、加工区画面のピックフィード方向の加工ピッチを適正に行うことができる。
第６の観点に係る加工品の製造方法によれば、前記加工面に対する前記工具の相対姿勢及び相対位置を５軸制御しながら前記加工面を加工する。
【００１３】
例えば、ワークを取り付けるテーブルを傾斜及び回転させるタイプ等の５軸加工機により複雑な３次元曲面を加工することができる。
第７の観点に係る加工品の製造方法によれば、前記工具を多関節ロボットに取り付けて、前記加工面に対する前記工具の相対姿勢及び相対位置を制御するようにしている。
【００１４】
この構成によれば、５軸加工機を使用しなくても複雑な３次元曲面を加工することができる。
第８の観点に係る工具経路計算方法によれば、前記加工品の製造方法における工具経路計算方法であって、前記加工面に対応してワークとの干渉を回避できる工具姿勢を計算し、このように計算された前記工具姿勢を維持する切削加工点における前記工具の曲率半径を計算し、この曲率半径に基づき所定の表面粗さ条件を満たすように前記ピックフィード方向の前記加工ピッチを計算する。
【００１５】
この構成によれば、設定された表面粗さ基準を維持しながら加工品の加工時間の短縮化を図ることができる。
第９の観点に係る加工品によれば、前記工具経路計算方法に従い前記工具が制御されて製作されたものである。
【００１６】
この構成によれば、加工品の加工時間を短縮し、加工品の製造コストを低減することができる。
第１０の観点に係るインペラーによれば、前記加工品の製造方法により製作されたインペラーであって、前記加工面に工具加工痕が残され、前記工具加工痕は、前記工具の前記ピックフィード方向に凹面溝が連続し、かつ、前記凹面溝の曲率半径が大きい部分ほど隣接する前記凹面溝の前記加工ピッチが大きくなるように形成されている。
【００１７】
この構成によれば、設定された表面粗さ基準を維持しながら加工時間の短縮化を図った製造方法を適用することができる。
第１１の観点に係るインペラーによれば、ターボ圧縮機用クローズドインペラーである。
【００１８】
この構成によれば、設定された表面粗さ基準を維持しながらターボ圧縮機用クローズドインペラーの加工時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係るターボ圧縮機用クローズドインペラーのハブ側を軸方向から見た面を正面とした場合の正面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】同ターボ圧縮機用クローズドインペラーにおけるエンドミル加工時の工具による切削経路を示した図。
【図４】同ターボ圧縮機用クローズドインペラーのエンドミル加工に用いる楕円形状工具の側面投影形状を示した図。
【図５】同ターボ圧縮機用クローズドインペラーの、楕円形状工具を用いたエンドミル加工時の工具とインペラーとの位置関係を示した斜視図。
【図６】同ターボ圧縮機用クローズドインペラーにおける５軸エンドミル加工の一例を示した図。
【図７】同ターボ圧縮機用クローズドインペラーの工具加工痕を示した図。
【図８】本実施の形態に係る工具経路計算方法の手順を示したフローチャート。
【図９】本実施の形態に係る工具経路計算方法の手順に関係する説明図であって、球形状工具を使用した場合の干渉回避できる工具姿勢の計算工程説明図。
【図１０】同工具経路計算方法の手順に関係する説明図であって、球形状工具を使用した場合の工具姿勢の計算結果を基に、楕円形状工具を使用した場合の工具姿勢の計算を行う工程の説明図。
【図１１】本工具経路計算方法に基づき同ターボ圧縮機用クローズドインペラーを加工した場合の効果の説明図。
【図１２】加工面が複数の角部を有する場合におけるピックフィード方向の加工ピッチの設定方法の説明図。
【図１３】角部におけるピックフィード方向の加工ピッチの設定方法についての説明図であって、（ａ）は角部に楕円形状工具を押し当てる状態図、（ｂ）は同工具の接触点における断面半径と曲率半径の説明図。
【図１４】楕円形状工具の好ましい大きさについての説明図であって、（ａ）は楕円形状工具の側面図、（ｂ）は同工具の矢視Ｑ方向の図、（ｃ）は加工面における角部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施の形態に係る楕円形状工具を使用した、ターボ圧縮機用クローズドインペラーの加工方法について説明する。
ここで、「楕円形状工具」とは、側面投影形状が曲率半径の異なる複数の円弧から形成される工具を略称したものである。また、「側面投影形状が曲率半径の異なる複数の円弧から形成される工具」とは、工具軸に平行な側面の投影形状が、例えば楕円形状、バレル形状（樽形状ともいわれる）のごとく異なる曲率半径の円弧により形成されている、エンドミル、砥石、ブラシ等の工具をいう。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るターボ圧縮機用クローズドインペラー１は、回転軸２に固定されるハブ３と、ハブ３と対向して配置されたシュラウド４と、ハブ３とシュラウド４との間に複数配列された三次元形状の羽根５とを有する。
【００２２】
ターボ圧縮機用クローズドインペラー１は、ハブ３の反対側の面において軸方向に開口する吸入口６と、ハブ３側の周面において径方向外側に開口する吐出口７とを有する。
ハブ３は、回転軸２の一端に固定されて回転される。ハブ３は、吸入口６側の面を上面としその反対側の面を底面とすると、上面から底面に向かって径方向外側に広がる外周面を有する。
【００２３】
シュラウド４は、このハブ３の上面に対向するように径方向外側に拡がる形状を備えたものであって、吸入口６から吐出口７に向かうにつれ、ハブ３の上面との間隔が狭くなるように構成されている。
【００２４】
羽根５は、ハブ３の外周面から径方向外側のシュラウド４の内周面との間に位置し、ハブ３及びシュラウド４と一体的に形成されている。羽根５は、ハブ３の外周面からシュラウド４の内周面に向けて形状が三次元に変化するとともに、ハブ３の外周面及びシュラウド４の内周面に対し傾斜するように複雑に湾曲して連結されている。羽根５のリーディングエッジ５ａは、シュラウド４側がハブ３側よりも吸込側に張り出す形状を成している。
【００２５】
次に、上記ターボ圧縮機用クローズドインペラーを加工品としたエンドミル加工による加工品の製造方法について説明する。
なお、本明細書において、「ワーク１０１」というときは、表面仕上げ加工前の、加工対象となっているターボ圧縮機用クローズドインペラー１をいうものとする。
【００２６】
図３に示すように、ワーク１０１は、ハブ３、シュラウド４、及び、羽根５が前述のように構成されることにより、羽根５間には流体を圧縮する圧縮流路８が形成される。圧縮流路８は、羽根５の翼面を成す壁面８１，８３、ハブ３の外周面を成す壁面８２、シュラウド４の内周面を成す壁面８４に囲まれた流路である。
【００２７】
圧縮流路８は、ハブ３とシュラウド４との間隔寸法が吸入口６から吐出口７側に向けて小さく形成されている。そして、これにより圧縮流路８は、吸入口６から吐出口７側に向けて断面面積が小さくなっている。
【００２８】
圧縮流路８を構成する壁面８１，８２，８３，８４は、ハブ３の外周面とシュラウド４の内周面とが吸入口６側から吐出口７側に向けて径方向に広がるように湾曲している。また、羽根５が複雑な三次元曲面を成しているので、圧縮流路８は複雑な三次元形状を成している。このような圧縮流路８を備えたターボ圧縮機用クローズドインペラー１は、回転による遠心力により、吸入口６から吸入する流体、すなわち冷凍機用ターボ圧縮機の場合は冷媒を、吐出口７側に向けて圧縮する。
【００２９】
本実施の形態に係る加工品の製造方法は、ワーク１０１の圧縮流路８の表面仕上げをエンドミル加工により行うものである。エンドミル加工されるワーク１０１（すなわち、表面仕上げされる前のターボ圧縮機用クローズドインペラー１）は、精密鋳造されたもの又はブロックから削り出されたものである。
【００３０】
図４に示すように、本加工品の製造方法に用いられる楕円形状工具１０は、エンドミル加工するための工具である。楕円形状工具１０の先端の切り刃１１は、工具軸１２に平行な側面の投影形状が、複数の曲率半径Ｒの円弧により形成される楕円形状の略半分を形成する形状となっている。楕円形状工具１０のシャンク１３は、テーパ形状の部分１４と、切り刃１１の部分より太いストレートの部分１５とを備えている。
【００３１】
図５に示すように、この楕円形状工具１０は、ワーク１０１の吸入口６又は吐出口７から圧縮流路８に差し込まれ、切り刃１１の側面を使って、圧縮流路８を形成する壁面８１，８２，８３，８４を効率良く表面仕上げ加工をしている。図５において、ワーク１０１は、５軸制御マシニングセンターのテーブル１０２に取り付けられて傾斜された状態であり、楕円形状工具１０は、工具軸１２が鉛直方向となるように５軸制御マシニングセンターに取り付けられた状態である。楕円形状工具１０は、圧縮流路８の吐出口７付近を加工する場合は、ワーク１０１の吐出口７側から差し込まれるが、大半の部分は吸入口６から差し込まれて加工される。
【００３２】
図６は、ワーク１０１側を２軸とした５軸制御マシニングセンターによる加工説明図である。
圧縮流路８を成す壁面は、複雑な形状をしているため、ワーク１０１は、図６に示すように、楕円形状工具１０を移動させる直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に加え、ワーク１０１を取り付けるテーブル１０２側に回転軸２を設けた５軸制御マシニングセンターにより加工される。ワーク１０１側に設けられる２軸は、Ｙ軸に平行な直線軸を中心としてワーク１０１をＸ方向に回動するように揺動させる旋回軸１０３と、ワーク１０１の中心軸を中心としてワーク１０１を回転させる回転軸１０４とである。
【００３３】
図３に示すように、楕円形状工具１０の切削経路は、楕円形状工具１０との回転方向を考慮して、圧縮流路８を形成する壁面８１，８４，８３，８２を順次図示矢印方向に螺旋状に旋回させるように加工される。なお、本明細書において、圧縮流路８は閉鎖状空間部に該当し、吸入口６及び吐出口７は、閉鎖状空間部における開口部に該当し、壁面８１，８２，８３，８４は、それぞれ加工面１０５（図７参照）を構成する加工区画面１０５ａ，１０５ｂ等（図１２参照）の加工区画面に該当する。
【００３４】
本加工品の製造方法においては、加工効率を向上させるために、楕円形状工具１０の工具軸１２に平行な側面の投影形状におけるできるだけ曲率半径Ｒの大きい部分を使うように、楕円形状工具１０の経路及び姿勢の計算、すなわち、楕円形状工具１０の工具経路計算が行われている。
【００３５】
図７に部分拡大して示すように、一般的に、楕円形状工具１０を用いたエンドミル加工は、加工面１０５における工具の切削送り方向に、すなわちフィード方向Ｆｆに、送りピッチＰｆの凹面溝Ｇｆが形成される。また、楕円形状工具１０を用いたエンドミル加工においては、フィード方向Ｆｆと直角の方向、すなわちピックフィード方向Ｆに加工ピッチＰの送りが与えられる。これにより、ピックフィード方向Ｆに加工ピッチＰの凹面溝Ｇが形成される。
【００３６】
楕円形状工具１０の工具経路計算は、図８に示す手順により行われている。
先ずワーク１０１の加工表面形状のデータ及び楕円形状工具１０の形状のデータを入力する（ステップＳ１）。次いで、一旦工具を楕円形状工具１０に代わり球形状工具１１０に置き換える（図９参照）。そして、加工品の加工面１０５から一定の距離を球形状工具１１０の中心座標と仮設定する。次いで、ワーク１０１との干渉を回避するように球形状工具１１０を使用する場合の中心点の軌跡を計算する（ステップＳ２）。そして、ワーク１０１の加工面１０５に対する球形状工具１１０工具の位置及び工具の姿勢を計算する（ステップＳ３）。次に、球形状工具１１０を楕円形状工具１０に戻す。この場合、球形状工具１１０のワーク１０１に対する工具姿勢、すなわち、加工面１０５に対する工具軸１２の傾斜角度はそのまま維持する（ステップＳ４）。また、球形状工具１１０の場合の先端位置Ｔ１と、楕円形状工具１０に戻す場合の楕円形状工具１０の先端位置Ｔとを一致させる（図１０参照）。
【００３７】
こうすると、図１０に示すように、楕円形状工具１０と加工面１０５との間に隙間Ｓが生じる。そこで、この隙間Ｓを埋めるように、楕円形状工具１０の工具姿勢をそのままとし、隙間（誤差）Ｓ分シフトさせて楕円形状工具１０の側面が加工面１０５に接触するようにする（ステップＳ５）。
【００３８】
このようにすると、曲率半径Ｒの大きな側面が切削加工点となるときにピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを大きくすることができる。より具体的には、（Ｐ２／√Ｒ２）≧（Ｐ１／√Ｒ１）なる式が成立するように、ピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを設定する。
【００３９】
この式において、Ｒ1は、工具の曲率半径Ｒの小さい部分が切削加工点となるときの、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒである。Ｐ１は、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒの小さい部分が切削加工点となるときの、楕円形状工具１０のピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰである。Ｒ２は、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒの大きい部分が切削加工点となるときの、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒである。Ｐ２は、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒの大きい部分が切削加工点となるときの、楕円形状工具１０のピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰである。
【００４０】
次いで、これを加工面１０５の全加工領域について行う（ステップＳ６）。そして、ピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを同等とする領域を設定する（ステップＳ７）。次いで、領域ごとに加工ピッチＰを設定し、ステップＳ２〜ステップＳ６の手順で工具経路を再計算する。そして、最終的工程として楕円形状工具１０とワーク１０１との干渉の有無を確認し、干渉している場合はこれを回避するように微調整する（ステップＳ１０）。
【００４１】
このようにすると、図１１に示すように、楕円形状工具１０の切残しによりピックフィード方向Ｆに形成されるカスプは、ピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰが一定値以上では、ピックフィード方向Ｆに形成されるカスプをうねりと見做せるようになる。この結果、ピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰが一定値Ｐｍ以上では、ピックフィード方向Ｆの最大高さＲｚの変化を表面粗さとして考量する必要がなくなり、フィード方向Ｆｆに形成されるカスプによる最大高さＲｚの変化のみが表面粗さに関係することになり、表面粗さが大きくなることを回避することができる。
【００４２】
以上のように計算された工具経路で加工面１０５を加工すると、加工面１０５に残される工具加工痕は、図７に示すようにピックフィード方向Ｆに凹面溝Ｇが連続して並び、それぞれの凹面溝Ｇにおいては、楕円形状工具１０のフィード方向Ｆｆの送りピッチＰｆを示す細かい凹面溝Ｇｆが形成される。
【００４３】
次に、本開示の加工品の製造方法に係る、加工面１０５におけるピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰの設定方法について、図１２〜図１４に基づいて説明する。
本製造方法では、図１２に示すように、加工面１０５が隣接する二つの加工区画面１０５ａ，１０５ｂを繋ぐ複数の角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を有する場合、加工区画面１０５ａ，１０５ｂを連続的に加工できるように角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを設定する。この点に関し以下角部Ｄ１を例にとり具体的に説明する。
【００４４】
図１３（ａ）に示すように、角部Ｄ１において二つの加工区画面１０５ａ，１０５ｂに楕円形状工具１０を接触させた状態とする。このときの工具姿勢は、できるだけ大きな曲率半径Ｒを有する部分が二つの加工区画面１０５ａ、１０５ｂに接触するように調整する。
【００４５】
次に、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、調整後の二つの加工区画面１０５ａ、１０５ｂに対する接触点Ｎａ，Ｎｂにおける断面半径ｒａ、ｒｂを見る。そして、断面半径ｒａ、ｒｂの小さい方の接触点Ｎａの工具の曲率半径Ｒを調べ、接触点Ｎａにおける曲率半径Ｒを第１曲率半径Ｒｓとする。そして、第１曲率半径Ｒｓである接触点Ｎａを切削加工点とするときに定まるピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰＡを角部Ｄ１の加工ピッチＰに決定する。加工ピッチＰＡは、第１曲率半径Ｒｓの切削加工点で切削する場合に、カスプの高さを予め設定された値とすることにより計算される。
【００４６】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）から分かるように、加工区画面１０５ｂにおける加工は、加工区画面１０５ａにおける加工と比較し切削加工点の曲率半径Ｒが大きくなる。したがって、加工区画面１０５ｂにおける加工は、カスプの高さを加工区画面１０５ａにおける加工の場合より小さく設定することにより、角部Ｄ１におけるピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを加工ピッチＰＡに設定することができる。
【００４７】
このようにして、本開示の加工方法では、角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３における加工ピッチＰＡ，ＰＢ，ＰＣを設定する。そして、各角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３における加工ピッチＰＡ，ＰＢ，ＰＣが同一でない場合における加工区画面１０５ａ、１０５ｂ上における加工ピッチＰは、角部（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）間の距離に比例して一端の角部の加工ピッチから他端の角部の加工ピッチに変化するように設定される。図１２に従いより具体的に説明すると、加工区画面１０５ａ上の加工ピッチＰは、角部Ｄ１と角部Ｄ２との間の距離に比例して角部Ｄ１の加工ピッチＰＡから他端の角部Ｄ２の加工ピッチＰＢに変化するように設定される。同様に、加工区画面１０５ｂ上の加工ピッチＰは、角部Ｄ１と角部Ｄ３との間の距離に比例して角部Ｄ１の加工ピッチＰＡから他端の角部Ｄ３の加工ピッチＰＣに変化するように設定される。なお、各角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３における加工ピッチＰＡ，ＰＢ，ＰＣが同一の場合は、変化させる必要はない。
【００４８】
次に、このような加工を行えるようにするためには、楕円形状工具１０の大きさを図１４に示すように設定することが好ましいことを説明する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、楕円形状工具１０の先端から矢視Ｑ方向に見た場合の切り刃１１の最大直径部の断面半径をｒとする。また、図１４（ｃ）に示すように、角部Ｄ１の加工の際に角部Ｄ１に生じる曲面を加工半径ｒｓとすると、楕円形状工具１０の断面半径ｒは、加工半径ｒｓと同等以下、より具体的には、加工半径ｒｓより少し大きい程度か又はそれ以下であることが好ましい。
【００４９】
（効果）
本加工品の製造方法は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏する。
（１）工具の曲率半径Ｒの大きい部分を適切に使用しながら、角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に隣接する複数の加工区画面１０５ａ、１０５ｂを連続的に加工することができる。これにより、切削表面粗さを設定値以下に保持しながら加工時間の短縮化を図ることができる。ここで閉鎖状空間部とは、少なくとも１個の開口部を有するチューブ状又は袋状に閉じた３次元曲面の壁面により形成された空間部をいう。
【００５０】
（２）閉鎖状空間部を形成する３次元曲面の加工面１０５を有する加工品においても、角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に隣接する複数の加工区画面１０５ａ，１０５ｂを連続的に加工することができる。
【００５１】
（３）本加工品の製造方法によれば、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒの大きい部分が切削加工点となるときには、楕円形状工具１０のピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを大きくしている。また、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒの小さい部分が切削加工点となるときには、楕円形状工具１０のピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを小さくするように変化させて加工している。これにより、閉鎖状空間部の３次元曲面の加工面１０５に対し、楕円形状工具１０の曲率半径Ｒの大きい部分を適切に使用することができ、必要な表面粗さを確保しながら加工時間の短縮化を図ることができる。
【００５２】
（４）また、本加工品の製造方法によれば、（Ｐ２／√Ｒ２）≧（Ｐ１／√Ｒ１）なる式が成立するように、ピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰが設定されている。この結果、加工するワーク１０１の３次元曲面の加工面１０５における表面粗さを測定するときに、ピックフィード方向Ｆに形成されるカスプをうねり形状として取り扱うことができる範囲まで、加工ピッチＰを大きくすることができる。したがって、最大高さが大きくなることを抑制することができ、表面粗さが大きくなることを抑制することができる。
【００５３】
（５）また、本加工品の製造方法によれば、角部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を跨いで楕円形状工具１０を送って連続的に加工する場合に、ピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを適正に行うことができる。
【００５４】
（６）また、本加工品の製造方法によれば、楕円形状工具１０の加工面１０５に対する相対姿勢及び相対位置を５軸制御しながら加工面１０５を加工している。これにより、複雑な３次元曲面を加工することができる。
【００５５】
（７）また、本加工品の製造方法における工具経路計算方法によれば、３次元の加工面１０５に対応してワーク１０１との干渉を回避できる工具姿勢を計算し、計算された工具姿勢を維持する切削加工点における楕円形状工具１０の曲率半径Ｒを計算している。そして、この曲率半径Ｒに基づき所定の表面粗さ条件を満たすようにピックフィード方向Ｆの加工ピッチＰを計算している。これにより、設定された表面粗さ基準を維持しながら加工品の加工時間の短縮化を図ることができる。
【００５６】
（８）また、本加工品によれば、工具経路計算方法に従い楕円形状工具１０が制御されて製作されている。これにより、加工品の加工時間が短縮され、加工品の製造コストが低減される。
【００５７】
（９）また、本インペラーによれば、加工面１０５に工具加工痕が残されたインペラーであって、工具加工痕は、楕円形状工具１０のピックフィード方向Ｆに加工ピッチＰの凹面溝Ｇが形成され、かつ、凹面溝Ｇの曲率半径が大きい部分ほど隣接する凹面溝Ｇの加工ピッチＰが大きくなるように形成されている。このようにすれば、設定された表面粗さ基準を維持しながら加工時間の短縮化を図った製造方法を適用することができる。
【００５８】
（１０）また、本ターボ圧縮機用クローズドインペラー１によれば、設定された表面粗さ基準を維持しながらターボ圧縮機用クローズドインペラー１の加工時間を短くすることができる。
【００５９】
（変形例）
上記の実施の形態に関する説明は、加工品の製造方法、工具経路計算方法、加工品、及びインペラーが取り得る形態の例示であり、その形態に制限されるものではない。本加工品の製造方法、工具経路計算方法、加工品、及びインペラーは、上記実施の形態以外に、例えば以下に示される変形例、及び相互に矛盾しない少なくとも二つの変形例を組み合わせた形態としてもよい。
【００６０】
・前記実施の形態においては、工具の例として、工具軸１２に平行な工具の側面の投影形状が楕円形状のものを例に掲げたが、異なる曲率半径の円弧により形成されているバレル形状のものとしてもよい。
【００６１】
・また、製造方法として、工具軸１２に平行な工具側面の投影形状が楕円形状である工具を使用したエンドミル加工について例示しているが、工具側面の投影形状が楕円形状である砥石、ブラシ等を用いた研磨加工にも適用することができる。
【００６２】
・前記実施の形態においては、閉鎖状空間部の例として、ターボ圧縮機用クローズドインペラー１を掲げたが、少なくとも１個の開口部を有する袋状に閉じた３次元曲面の壁面により形成された空間部に適用することもできる。
【００６３】
・本開示の製造方法は、オープンな加工面を備えた加工品にも適用できることは勿論である。
・前記実施の形態においては、５軸加工の例として、楕円形状工具１０を移動させる直交３軸に加え、旋回軸１０３及び回転軸１０４の２軸をテーブル１０２側に加えた５軸の例を示した。しかし、これに限られたものではなく、２軸の回転軸を、テーブル１０２側と楕円形状工具１０側にそれぞれ１軸持たせた５軸加工としてもよいし、また、楕円形状工具１０側に２軸を持たせた５軸加工としてもよい。
【００６４】
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【００６５】
Ｄ１  角部
Ｄ２  角部
Ｄ３  角部
Ｆ  ピックフィード方向
Ｆｆ  フィード方向
Ｎａ  接触点
Ｎｂ  接触点
Ｐ  （ピックフィード方向の）加工ピッチ
ＰＡ  （角部を加工する際の）加工ピッチ
ＰＢ  （角部を加工する際の）加工ピッチ
ＰＣ  （角部を加工する際の）加工ピッチ
Ｐｆ  （フィード方向の）送りピッチ
Ｐｍ  一定値
Ｇ  （ピックフィード方向に連続する）凹面溝
Ｇｆ  （フィード方向に連続する）凹面溝
Ｒ  （楕円形状工具の）曲率半径
Ｒｓ  第１曲率半径
Ｒｚ  最大高さ
Ｓ  隙間
Ｔ  （楕円形状工具の）先端位置
Ｔ１  （球形状工具の）先端位置
Ｑ  矢視
ｒ  （切り刃の最大直径部の）断面半径
ｒａ  断面半径
ｒｂ  断面半径
ｒｓ  （角部の）加工半径
１  （ターボ圧縮機用）クローズドインペラー
２  回転軸
３  ハブ
４  シュラウド
５  羽根
５ａ  リーディングエッジ
６  吸入口
７  吐出口
８  圧縮流路
１０  楕円形状工具
１１  切り刃
１２  工具軸
１３  シャンク
１４  テーパ形状の部分
１５  ストレートの部分
２０  テーブル
８１  壁面
８２  壁面
８３  壁面
８４  壁面
１０１  ワーク
１０２  テーブル
１０３  旋回軸
１０４  回転軸
１０５  加工面
１０５ａ  加工区画面
１０５ｂ  加工区画面
１１０  球形状工具
【図１】
2019153298.tif 000003
【図２】
2019153298.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月12日(2019.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り刃（１１）の側面投影形状が曲率半径（Ｒ）の異なる複数の円弧から形成された工具を用いて、隣接する二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）が出合う少なくとも１個の内側の角部（Ｄ１）を有する加工面（１０５）を加工する加工品の製造方法であって、
前記角部（Ｄ１）において前記二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）に前記切り刃（１１）を接触させることにより、前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）と前記切り刃（１１）との接触点（Ｎａ，Ｎｂ）を二つ形成し、前記二つの接触点（Ｎａ，Ｎｂ）のうち前記切り刃（１１）の断面半径が小さい方の前記接触点（Ｎａ）における前記切り刃（１１）の側面投影形状を形成する曲率半径（Ｒ）を第１曲率半径（Ｒｓ）とした場合に、
前記角部（Ｄ１）における前記工具のピックフィード方向（Ｆ）の加工ピッチ（Ｐ）を、前記第１曲率半径（Ｒｓ）の前記側面投影形状部分が前記切り刃（１１）の切削加工点となるときの加工ピッチ（ＰＡ）として、前記隣接する加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）におけるフィード方向（Ｆｆ）の切削を、一方の加工区画面では前記角部（Ｄ１）に向かい、他方の加工区画面では前記角部（Ｄ１）から離れる方向に向かうように前記角部（Ｄ１）において連続させた
加工品の製造方法。
【請求項２】
前記工具は、工具軸（１２）の先端から見た前記切り刃（１１）の最大外径部の断面半径（ｒ）が、前記角部（Ｄ１）の加工時に形成される加工半径（ｒｓ）に対し同等以下に形成されている
請求項１記載の加工品の製造方法。
【請求項３】
前記加工品は、閉鎖状空間部を形成する３次元曲面の前記加工面（１０５）を有し、
前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）は、前記加工面（１０５）の一部を形成している
請求項１又は請求項２記載の加工品の製造方法。
【請求項４】
前記工具の前記曲率半径（Ｒ）の小さい部分が切削加工点となるときの、前記工具の前記曲率半径（Ｒ）をＲ１とするとともに前記工具の前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）をＰ１とし、かつ、前記工具の前記曲率半径（Ｒ）の大きい部分が切削加工点となるときの、前記工具の前記曲率半径（Ｒ）をＲ２とするとともに前記工具の前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）をＰ２とした場合に、
（Ｐ２／√Ｒ２）≧（Ｐ１／√Ｒ１）
なる式が成立するように、前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）を設定する
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項５】
前記加工面（１０５）は、前記隣接する二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）を繋ぐ角部（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）を複数有し、前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）の一端の前記角部（Ｄ１）における前記加工ピッチ（ＰＡ）と他端の角部（Ｄ２，Ｄ３）における加工ピッチ（ＰＢ，ＰＣ）とが相違する場合に、
前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）における前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチ（Ｐ）は、前記加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）上で前記角部（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）間において距離に比例して変化するように設定される
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項６】
前記加工面（１０５）に対する前記工具の相対姿勢及び相対位置を５軸制御しながら前記加工面（１０５）を加工する
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項７】
前記工具を多関節ロボットに取り付けて、前記加工面（１０５）に対する前記工具の相対姿勢及び相対位置を制御するようにした
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の加工品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の加工品の製造方法における工具経路計算方法であって、
前記加工面（１０５）に対応してワーク（１０１）との干渉を回避できる前記工具の工具姿勢を計算し、このように計算された工具姿勢を維持する切削加工点における前記工具の前記曲率半径（Ｒ）を計算し、前記曲率半径（Ｒ）に基づき所定の表面粗さ条件を満たすように前記ピックフィード方向（Ｆ）の前記加工ピッチＰを計算する
工具経路計算方法。
【請求項９】
請求項８記載の工具経路計算方法に従い前記工具が制御されて製作された
加工品。
【請求項１０】
隣接する二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）が出合う少なくとも少なくとも１個の内側の角部（Ｄ１）を有する加工面（１０５）を備えたインペラーであって、
前記加工面（１０５）に工具加工痕が残され、
前記工具加工痕は、前記二つの加工区画面（１０５ａ，１０５ｂ）の一方から他方にかけて前記角部（Ｄ１）を横切って連続する複数の凹面溝（Ｇ）であって、かつ、前記凹面溝（Ｇ）の曲率半径が大きい部分ほど隣接する前記凹面溝（Ｇ）の前記加工ピッチ（Ｐ）が大きくなるように形成されている
インペラー。
【請求項１１】
前記インペラーは、圧縮機用クローズドインペラー（１）である請求項１０記載のインペラー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
第１の観点に係る加工品の製造方法によれば、切り刃の側面投影形状が曲率半径の異なる複数の円弧から形成された工具を用いて、隣接する二つの加工区画面が出合う少なくとも１個の内側の角部を有する加工面を加工する加工品の製造方法であって、前記角部において前記二つの加工区画面に前記切り刃を接触させることにより、前記加工区画面と前記切り刃との接触点）を二つ形成し、前記二つの接触点のうち前記切り刃の断面半径が小さい方の前記接触点における前記切り刃の側面投影形状を形成する曲率半径を第１曲率半径とした場合に、前記角部における前記工具のピックフィード方向の加工ピッチを、前記第１曲率半径の前記側面投影形状部分が前記切り刃の切削加工点となるときの加工ピッチとして、前記隣接する加工区画面におけるフィード方向の切削を、一方の加工区画面では前記角部に向かい、他方の加工区画面では前記角部から離れる方向に向かうように前記角部において連続させている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この構成によれば、加工品の加工時間を短縮し、加工品の製造コストを低減することができる。
第１０の観点に係るインペラーによれば、隣接する二つの加工区画面が出合う少なくとも１個の内側の角部を有する加工面を備えたインペラーであって、前記加工面に工具加工痕が残され、前記工具加工痕は、前記二つの加工区画面の一方から他方にかけて前記角部を横切って連続する複数の凹面溝であって、かつ、前記凹面溝の曲率半径が大きい部分ほど隣接する前記凹面溝の前記加工ピッチが大きくなるように形成されている。