(57)【要約】【課題】対象物表面を効率良くＲ形状に加工することができる切削加工方法を提供する。【解決手段】切削加工方法１０は、丸駒フライス２１と主軸２２とを有するマシニングセンタ２３を用いて対象物２４の表面２４ａをＲ形状に加工する。切削加工方法１０は、対象物２４の表面２４ａがマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対して１０度乃至６０度傾くよう対象物２４を固定する工程１１と、丸駒フライス２１を直線移動させて対象物２４の表面２４ａを切削し一の溝２６ａを形成する工程１２と、一の溝２６ａに隣接する位置に丸駒フライス２１を移動させ、丸駒フライス２１を一の溝２６ａと平行に直線移動させて対象物２４の表面２４ａを切削して他の溝２６ｂを形成する工程１３とを備えている。その後、工程１２と工程１３とを順次繰り返すことにより、対象物２４の表面２４ａに所望のＲ形状を形成する。【選択図】図１
2008049426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をＲ形状に加工する切削加工方法において、
対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して１０度乃至６０度傾くよう対象物を固定する工程と、
マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、
一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、
一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のＲ形状を形成することを特徴とする切削加工方法。
【請求項２】
円筒形状からなる圧力容器本体と、圧力容器本体の外面に溶接により固着された対象物とを備えた圧力容器であって、
対象物は、
丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をＲ形状に加工する切削加工方法であって、
対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して１０度乃至６０度傾くよう対象物を固定する工程と、
マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、
一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、
一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のＲ形状を形成する切削加工方法により切削加工されていることを特徴とする圧力容器。
【請求項３】
対象物は、フランジからなることを特徴とする請求項２に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、丸駒フライスと先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をＲ形状に加工する切削加工方法に係り、とりわけ、円筒形状からなる圧力容器本体に取り付けられるフランジ等の対象物表面をＲ形状に加工する切削加工方法、およびその切削加工方法により製造された圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒形状からなるＧＩＳ用圧力容器本体の表面にフランジ等の部品が溶接により取り付けられている。この場合、フランジ等からなる部品の取り付け面は、予め圧力容器本体の円筒面に沿うようにＲ形状に加工される。
【０００３】
すなわち、図６に示すように、フランジ等からなる部品５０は、円筒形状からなる圧力容器本体に取り付けられるようにＲ形状に加工される。この場合、この部品５０の表面５１が切削加工され、部品５０の表面５１にＲ形状面５４が形成される。
【０００４】
部品５０の表面５１を切削加工する工作機械５３は、先端に取り付けられた細長いエンドミル５２を有し、このエンドミル５２側面には切れ刃５２ａが形成されている。このエンドミル５２の切れ刃５２ａが所定のＲ形状に沿って移動し、これにより部品５０の表面５１が輪郭切削されてＲ形状面５４が形成される。
【特許文献１】特許平９−１５５６２２号公報
【特許文献２】特開平４−２００８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、部品５０の表面５１を切削加工してＲ形状面５４を形成する際、エンドミル５２が用いられる。この際、部品５０の片側（図６の左側または右側）からエンドミル５２により切削加工する場合、部品５０の幅Ｗ（部品５０がフランジの場合、フランジの直径）以上の突き出し長さを有するエンドミル５２を用いる必要がある。他方、部品５０の両側（図６の左側および右側）からエンドミル５２により切削加工する場合、部品５０の幅Ｗ（例えばフランジの直径）の２分の１以上、すなわちＷ／２以上の突き出し長さを有するエンドミル５２を用いる必要がある。したがって、部品５０の幅Ｗ（例えばフランジの直径）が大きくなると、これに伴い長いエンドミル５２を用いる必要が生じる。
【０００６】
しかしながら、このような長いエンドミル５２を使用する場合、エンドミル５２自体の剛性を確保することが難しい。また、長いエンドミル５２を使用する場合、工作機械５３の主軸５３ａにかかる曲げモーメントが増大する。このため、部品５０の表面５１を能率よく切削加工することが難しい。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、円筒形状からなる圧力容器本体等に取り付けられるフランジ等の対象物表面をＲ形状に加工する際、対象物が大きくても効率良く加工することができる切削加工方法、およびその切削加工方法により製造された圧力容器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】
【０００８】
本発明は、丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をＲ形状に加工する切削加工方法において、対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して１０度乃至６０度傾くよう対象物を固定する工程と、マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のＲ形状を形成することを特徴とする切削加工方法である。
【０００９】
本発明は、円筒形状からなる圧力容器本体と、圧力容器本体の外面に溶接により固着された対象物とを備えた圧力容器において、対象物は、丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をＲ形状に加工する切削加工方法であって、対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して１０度乃至６０度傾くよう対象物を固定する工程と、マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のＲ形状を形成する切削加工方法により切削加工されていることを特徴とする圧力容器である。
【００１０】
本発明は、対象物は、フランジからなることを特徴とする圧力容器である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対象物表面をＲ形状に切削加工する際、丸駒フライスを用いて対象物表面を切削し、対象物表面にＲ形状を形成することができる。このため対象物表面を切削するために長いエンドミルを用いる必要がないので、対象物が大きい場合であっても効率良く短時間に切削加工することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、圧力容器本体の外面に溶接される対象物のＲ部を高能率に加工することができるので、圧力容器のコストを全体として低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の実施の形態
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態を示すフロー図である。また、図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態を示す平面図であり、図２（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態を示す側面図である。また、図３は、本実施の形態についての具体的実施例を示す概略図であり、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ様々な形状からなる切削加工される対象物を示す斜視図である。
【００１４】
まず、図１、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）、および図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）により、本実施の形態による切削加工方法の概略について説明する。
図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、切削加工方法１０は、丸駒フライス２１と、先端に丸駒フライス２１を保持する主軸２２とを有するマシニングセンタ２３を用いて対象物２４の表面２４ａをＲ形状に加工するものである。
【００１５】
切削加工方法１０は、まず、対象物２４の表面２４ａがマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５（図２（ｂ）におけるＸ−Ｙ平面）に対して１０°乃至６０°傾くよう対象物２４を固定保持手段２０により固定する（工程１１）。すなわち、図２（ｂ）に示すように、Ｒ形状に加工する対象物２４をマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対してＸ−Ｚ平面上で角θ（θは１０°乃至６０°）だけ傾けた姿勢で固定する。
【００１６】
なお、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、対象物２４の表面２４ａは矩形形状からなっているが、対象物２４の表面２４ａの形状はこれに限られない。例えば、対象物２４としては図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すような様々な形状のものを用いることができる。
【００１７】
すなわち、対象物２４として、円筒状フランジ３５（図４（ａ）参照）、円筒状丸ボス３６（図４（ｂ）参照）、角柱状角ボス３７（図４（ｃ）参照）、および偏心した位置に取り付ける傾斜表面を有する円筒状ボス３８（図４（ｄ）参照）等を用いることができる。これら、フランジ３５、丸ボス３６、角ボス３７、および偏心した位置に取り付けるボス３８の表面を、本実施の形態による切削加工方法によりＲ形状に加工して、円筒形状からなる圧力容器本体の外面に溶接により固着するようになっている。
【００１８】
次に、このようにして表面２４ａがマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対して傾斜するよう対象物２４の表面２４ａに沿って、丸駒フライス２１を直線移動させて、対象物２４の表面２４ａを切削し、細長状の一の溝２６ａを形成する（工程１２）。すなわち、丸駒フライス２１を、マシニングセンタ２３の主軸２２を中心に回転させながら、対象物２４の表面２４ａに沿って直線Ｌ方向に直線移動させる。この際、対象物２４の表面２４ａは側断面が楕円形状に削り取られ、表面２４ａに一の溝２６ａが形成される（図２（ｃ）の符号２７ａ）。
【００１９】
次に、一の溝２６ａに隣接する位置に丸駒フライス２１を移動させ、対象物２４の表面２４ａに沿って丸駒フライス２１を一の溝２６ａと平行に直線Ｌ方向に直線移動させ、対象物２４の表面２４ａを切削して細長状の他の溝２６ｂを形成する（工程１３）。このとき、丸駒フライス２１を加工しようとするＲ形状に沿って若干ずらして移動させ、次に、丸駒フライス２１をマシニングセンタ２３の主軸２２を中心に回転させながら、対象物２４の表面２４ａに沿って直線移動させる。この際、対象物２４の表面２４ａは側断面が楕円形状に削り取られ、表面２４ａに他の溝２６ａが形成される（図２（ｃ）の符号２７ｂ）。
【００２０】
その後、一の溝２６ａを形成する工程１２と他の溝２６ｂを形成する工程１３とを同様に繰り返すことにより、対象物２４の表面２４ａに所望のＲ形状を形成するようになっている。このとき、図２（ａ）において、対象物２４の表面２４ａに、一の溝２６ａと他の溝２６ｂが順次形成され、これにより対象物２４の表面２４ａにＲ形状が形成されるようになっている（図２（ｃ）の符号２８）。
【００２１】
なお、Ｒ形状とは、例えば円筒形状からなる圧力容器本体の外面に取り付けることができる程度に湾曲した曲面形状であればよく、実際には各溝間に凸部が形成されている。例えば、図２（ａ）において、溝２６ａと溝２６ｂとの間には凸部２９ａが形成されている。
【００２２】
次に、本実施の形態についての具体的実施例を図３を用いて説明する。
図３において、丸駒フライス２１により対象物２４の表面２４ａが切削加工される。これにより、対象物２４の表面２４ａに、一の溝２６ａと、この一の溝２６ａに隣接する溝２６ｂとが形成されている。また、溝２６ａと溝２６ｂとの間に凸部２９ａが形成されている。
【００２３】
この場合、例えば、丸駒フライス２１の工具半径Ｒを５０ｍｍとし、対象物２４の表面２４ａとマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５とがなす角度θを３０°とし、丸駒フライス２１のずらし量（溝２６ａ中心と溝２６ｂ中心との間の距離）ｆを１５ｍｍとする。
【００２４】
この場合、凸部２９ａの高さｈは、
ｈ＝ｆ２・ｓｉｎθ／（８・Ｒ）＝１５２×ｓｉｎ３０°／（８×５０）＝０．２８ｍｍとなる。
したがって、凸部２９ａの高さｈは十分に小さいため、対象物２４を圧力容器本体の側面に溶接で取り付けることができる。
【００２５】
ところで、本実施の形態において、対象物２４の表面２４ａとマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５とがなす角θは、加工部品（対象物２４）、工具（丸駒フライス２１等）、ジグ（図示せず）、および工作機械（マシニングセンタ２３等）間の相互干渉を考慮して、１０°乃至６０°の値に設定されている。すなわち、角θが１０°未満であるか、または角θが６０°を上回る場合、上述した加工部品、工具、ジグ、および工作機械が互いに干渉するおそれがある。
【００２６】
また、丸駒フライス２１の工具半径Ｒ、および丸駒フライス２１のずらし量ｆは、加工の効率を考慮して、凸部２９ａの高さｈが３ｍｍを超えないように設定されるのが好ましい。
【００２７】
また、図２（ｂ）において、対象物２４の表面２４ａは、マシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対してＸ−Ｚ平面上で角θ（θ＝１０°乃至６０°）だけ傾けた姿勢で固定されているが（上述した工程１１）、工作機械の構成によっては、マシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対してＹ−Ｚ平面上で角θ（θ＝１０°乃至６０°）だけ傾けた姿勢で固定しても良い。
【００２８】
さらに、マシニングセンタ２３の構成によっては、対象物２４を傾斜させることなく、マシニングセンタ２３の主軸２２を対象物２４に対して傾斜させ、マシニングセンタ２３を上述したのと同様に相対的に移動させても良い。
【００２９】
本実施の形態において、切削工具として使用される丸駒フライス２１は上述したエンドミルと比べて剛性が高い。また加工される対象物２４の側面からではなく、対象物２４の正面に近い方向から角度を付けて加工を行うので、丸駒フライス２１からなる切削工具の突き出し長さは、エンドミルからなる切削工具よりも短くなっている。
【００３０】
このように、本実施の形態によれば、対象物２４をＲ形状に切削加工する際、長いエンドミルを用いることがないので、対象物２４が大きい場合であっても効率よく短時間に加工することができる。すなわち、丸駒フライス２１は工具としての剛性が高く、突き出し長さが比較的短いため、高い効率で対象物２４をＲ形状に加工することができる。具体的には、本実施の形態による切削加工方法に要する時間は、エンドミルを使用して切削加工するのに要する時間と比較して３０％乃至６０％程度短縮することができる。
【００３１】
また、本実施の形態によれば、エンドミルを使用して対象物を切削加工する場合と異なり、切削工具の長さによる制限を受けないので、工作機械の加工可能サイズを超えない範囲において、大きい部品からなる対象物２４をＲ形状に加工することができる。
【００３２】
第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について図５を参照して説明する。
ここで、図５は、本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。図５に示す第２の実施の形態は、対象物２４が圧力容器本体４１に溶接により固着されている点が異なるものであり、他の構成は上述した第１の実施の形態と略同一である。図５において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の部号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
まず、図５により本実施の形態による圧力容器の概略について説明する。
図５に示すように、圧力容器４０は、略円筒形状からなる圧力容器本体４１と、圧力容器本体４１の外面４１ａに溶接により固着された対象物２４とを備えている。
【００３４】
このうち対象物２４は、第１の実施の形態と同様に、丸駒フライス２１と、先端に丸駒フライス２１を保持する主軸２２とを有するマシニングセンタ２３を用いて対象物２４の表面２４ａをＲ形状に加工する切削加工方法１０により加工されている。
【００３５】
この切削加工方法１０は、対象物２４の表面２４ａがマシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対して１０度乃至６０度傾くよう対象物２４を固定する工程１１と、マシニングセンタ２３の主軸２２と直交する平面２５に対して傾斜する対象物２４の表面２４ａに沿って丸駒フライス２１を直線Ｌ方向に直線移動させて対象物２４の表面２４ａを切削し細長状の一の溝２６ａを形成する工程１２とを備えている。
【００３６】
また、一の溝２６ａを形成する工程１２の後、一の溝２６ａに隣接する位置に丸駒フライス２１を移動させ、対象物２４の表面２４ａに沿って丸駒フライス２１を一の溝２６ａと平行に直線Ｌ方向に直線移動させて対象物２４の表面２４ａを切削して細長状の他の溝２６ｂが形成される（工程１３）。
【００３７】
次に、一の溝２６ａを形成する工程１２と他の溝２６ｂを形成する工程１３とを順次繰り返すことにより、対象物２４の表面２４ａに所望のＲ形状が形成される。
【００３８】
なお、対象物２４としては図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すような、フランジ３５、丸ボス３６、角ボス３７、および偏心した位置に取り付けるボス３８等を用いることもできる。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、圧力容器本体４１の外面４１ａに溶接される、ほとんどの対象物２４のＲ部を高能率に切削加工することができるので、圧力容器４０のコストを全体として低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による切削加工方法の第１の実施の形態を示すフロー図。
【図２】本発明による切削加工方法の第１の実施の形態を示す図。
【図３】本発明による切削加工方法の具体的実施例を示す概略図。
【図４】様々な形状からなる対象物を示す図。
【図５】本発明による圧力容器の第２の実施の形態を示す斜視図。
【図６】従来の切削加工方法を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１０    切削加工方法
１１    対象物を固定する工程
１２    一の溝を形成する工程
１３    他の溝を形成する工程
２０    固定保持手段
２１    丸駒フライス
２２    主軸
２３    マシニングセンタ
２４    対象物
２４ａ  表面
２５    平面
２６ａ、２６ｂ  溝
２９ａ  凸部
３５    フランジ
３６    丸ボス
３７    角ボス
３８    ボス
４０    圧力容器
４１    圧力容器本体
４１ａ  外面
５０    部品
５１    表面
５２    エンドミル
５２ａ  切れ刃
５３    工作機械
５３ａ  主軸
５４    Ｒ形状面
【図１】
2008049426.tif 000003
【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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