(57)【要約】【課題】部品の複雑な形状を加工するための、高寿命な工具と高速かつ経済的な加工プロセスを提供する。【解決手段】ニッケル系材料に対する点接触式超砥粒加工プロセスは、砥粒材料２８が皮膜された研削面を備えた工具１０を用意するステップと、被加工面と研削面との間に点接触が生じるようにニッケル系材料の被加工面に対し工具１０の位置決めを行うステップと、工具１０を回転させ点接触した位置において材料を除去することにより部品を形成させるステップと、を含む。工具は、拡大部１２と、先端部１４と、拡大部１２から先端部１４まで延びた第１のシャフト部１６と、を含み、第１のシャフト部１６と先端部１４とは、砥粒材料２８により皮膜されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）超砥粒グリット材料により皮膜された研削面を備えた工具を用意するステップと、
（ｂ）ニッケル系の材料の被加工面と上記研削面との間に点接触が生じるように上記ニッケル系の材料の被加工面に対して工具の位置決めをするステップと、
（ｃ）上記工具を回転させ上記点接触の位置において材料を除去することにより部品を形成するステップと、
を含んだニッケル系の材料に対する点接触式超砥粒加工プロセス。
【請求項２】
上記ステップ（ｃ）が、４０，０００〜９０，０００回転／分の範囲の速度で上記工具を回転させることを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
上記ステップ（ｂ）が、上記被加工面に対し所定の角度を有するように上記工具の位置決めをすることを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
上記ステップ（ｂ）は、上記被加工面が第１の軸方向に所定の高さを有し、かつ、上記第１の軸に対して所定角度を有するように上記工具の位置決めをすることを含むことを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
上記ステップ（ａ）が、拡大部と、先端部と、上記拡大部と上記先端部との間に延びる一定の直径のシャフト部と、を備え、かつ、上記シャフト部と上記先端部とに、立方晶窒化ホウ素およびビトリファイド立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれた超砥粒研削材料が皮膜された、工具を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
上記ステップ（ｃ）が、ブレード一体型ロータに設けられたエアフォイル要素もしくはインペラを形成することを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
上記ステップ（ｃ）が、さらに、上記工具を用いて、上記エアフォイル要素もしくはインペラの少なくとも１つの表面に湾曲形状を施すことを含むことを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
上記ステップ（ｃ）が、基部要素に上記エアフォイル要素を作り込むように上記工具を使うことを含むことを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
拡大部と、先端部と、上記拡大部から上記先端部まで延びた第１のシャフト部と、を備え、かつ、
上記第１のシャフト部と上記先端部とは、砥粒材料により皮膜されており、
上記第１のシャフト部は、一定の直径を有することを特徴とする点接触式超砥粒加工プロセス用の工具。
【請求項１０】
上記砥粒材料が立方晶窒化ホウ素およびビトリファイド立方晶窒化ホウ素からなる群から選ばれることを特徴とする請求項９に記載の工具。
【請求項１１】
上記拡大部がレンチを受けるための平坦部を有していることを特徴とする請求項９に記載の工具。
【請求項１２】
上記第１のシャフト部は上記拡大部の第１の面から延びており、さらに、上記拡大部の第２の面から延びた第２のシャフト部を備え、上記第２の面は上記第１の面の反対側に位置することを特徴とする請求項９に記載の工具。
【請求項１３】
上記第１のシャフト部と、上記拡大部と、上記第２のシャフト部と、の各々が鋼から構成されることを特徴とする、請求項９に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニッケル合金に対する点接触式超砥粒加工プロセスおよび該プロセスに使用される工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル系材料を複雑な形状に加工するには、通常、ポイントミーリングを用いる。この技術には、材料切削用の回転式の多刃工具が用いられる。電解加工やフランクミーリングのような、その他のより制限的な方法では、短い加工時間で済むが設計可能な形状に制限がある。このような制限から、ポイントミーリングはしばしば用いられている。この加工法は、要素設計において設計者に最大の柔軟性を与えるものである。しかしながら、ポイントミーリングは、ニッケル合金のような高硬度な材料を加工するときには、比較的に時間の掛かるプロセスとなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の１つの目的は、ニッケル系材料に対する点接触式超砥粒加工プロセスを提供することである。
【０００４】
さらに、本発明の１つの目的は、上記のような加工プロセスに用いられる工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプロセスと工具は、上記の目的に適うものである。
【０００６】
本発明によれば、ニッケル合金等のニッケル系材料に対する点接触式超砥粒加工用のプロセスは、超砥粒材料（ｓｕｐｅｒａｂｒａｓｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）により皮膜された研削面を有した工具を用意するステップと、被加工面と工具研削面との間に点接触が生じるように加工対象であるニッケル系材料の被加工面に対し該工具の位置決めを行うステップと、該工具を回転させ上記点接触の位置において材料を除去することにより部品を形成するステップと、を広く含む。
【０００７】
さらに、本発明によれば、点接触式超砥粒加工用の工具は、拡大部と、先端部と、上記拡大部から上記先端部まで延びた第１のシャフト部とを広く含み、上記第１のシャフト部と上記先端部は、超砥粒材料で皮膜されており、かつ、上記第１のシャフト部は、一定の直径を有する。
【０００８】
ニッケル系材料に対する点接触式超砥粒加工に関するその他の詳細は、その他の目的と長所とともに、以下の詳細な説明と、要素を参照符号により示す添付図面とに述べられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は点接触式超砥粒加工に関する。この技術においては、超砥粒のグリットにより皮膜された研削工具が、高速回転することにより材料の研削を行う。
【００１０】
図１に点接触式超砥粒加工プロセスに用いられる工具１０を示す。工具１０は、拡大部１２と、先端部１４と、上記拡大部１２の第１の面１８から先端部１４まで延びた第１のシャフト部１６と、を含む。この工具１０は、また、上記拡大部１２の第２の面２２から延びた第２のシャフト部２０を含む。この第２のシャフト部２０は、マシンニングセンタ（図示せず）の高速回転軸の研削盤主回転軸に取り付けられる。
【００１１】
工具１０、具体的には、第１のシャフト部１６と、第２のシャフト部２０と、拡大部１２と、先端部１４とは、公知の工具材料として適した材料、望ましくは鋼、から構成することができる。図１に示すように、拡大部１２には、レンチを用いて工具１０の締め付けや取り外しができるような平坦部２４が含まれる。さらに、第１のシャフト部１６は、移行部つまりフィレット部２６を介して上記拡大部１２と接続されている。
【００１２】
本発明の好適な態様において、第１のシャフト部１６は、その長手方向に沿って一定の直径を有しており、テーパが付いていない。テーパ付きの工具では所定の適用例において工具と被加工物の面との間に点接触させることが不可能となるが、これと異なり、テーパのない第１のシャフト部１６は、工具１０と被加工物の面との間に点接触を生じさせるのに大変都合が良い。
【００１３】
図１に示すように、第１のシャフト部１６は、その長さの大部分、望ましくはその長さの約７０〜７５％の部分、に塗布されたグリット材料２８を有する。電気メッキやビトリファイド（ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ）処理のような適切な公知技術を用いて、超砥粒のコーティング剤つまりグリット２８が、工具に塗布される。この超砥粒グリット２８は、立方晶窒化ホウ素およびビトリファイド立方晶窒化ホウ素の群から選ばれた超砥粒材料からなることが望ましい。工具１０を皮膜する超砥粒グリット２８は、加工深さと表面仕上げの要求値に応じて、４０／４５〜３２５／４００の範囲のグリット寸法を有する。
【００１４】
マシンニングセンタには、公知であってかつ適切に数値制御された、多軸研削盤もしくは多軸フライス盤が含まれる。
【００１５】
加工においては、ニッケル系材料に対する点接触式超砥粒加工プロセスは、工具１０を用意するステップと、被加工面４０と工具の超砥粒皮膜面つまり研削面２８での点との間に点接触が生じるようにニッケル系材料工作物４２の被加工面４０に対し該工具１０の位置決めを行うステップと、を広く含む。その後、工具１０は、上記マシニングセンタにより、所定の速度で、望ましくは４０，０００〜９０，０００回転／分（ｒｐｍ）の範囲で、回転し、工具１０の点４４と被加工面４０との間の接触点における材料を除去し、被加工面４０に所定の形状を構成する。材料の除去中に、所定の適切な冷却液や潤滑液を、被加工面４０と工具１０とに与えてもよい。
【００１６】
工具１０は、プログラム化された数値制御マシンニングセンタにより動作して、被加工面４０にエアフォイル形の湾曲形状の加工を施すことができ、これにより、ブレード一体型ロータもしくはブレードディスクに設けられるエアフォイルの要素、または、インペラ（図示せず）の湾曲した要素を形成することができる。工作物４２は基部４６を有していてもよく、また、工具１０は図２に示すように使用され得る。この図２に示すように、工具１０は、その工具の長手方向の軸３０が被加工面４０に対して角度αをなすように位置決めされる。
【００１７】
図３に示すように、ニッケル系材料の工作物４２は、第１の軸５０の方向に高さｈを有した被加工面４０を含む。工具１０は、必要に応じて、上記の工具長手方向の軸３０が該第１の軸５０に対して角度βをなすように位置決めされる。
【００１８】
必要に応じて、本発明の工具１０を用いて被加工面４０に複雑な形状の加工を施した部品を形成する前に、工具１０を、工作物４２の粗加工に使用してもよく、これにより所望の部品、例えば、ブレード一体型ロータやブレードディスクやインペラ、の形状にすることができる。粗加工は、工具１０の粗面２９を用いて行うことができる。
【００１９】
本発明の工具１０により、より高速かつより低負荷で材料を除去することができるため、加工対象のエアフォイル要素の損傷を抑えることができる。また、この工具１０により、熱が迅速に消散するため、金属ミクロ組織における湾曲した粒子（ｂｅｎｔ  ｇｒａｉｎ）や白い層（ｗｈｉｔｅ  ｌａｙｅｒ）の形成を抑制できる。さらに、工具１０により、より精度よく表面仕上げを施すことが可能となり、また、該工具１０は、寿命的にも向上したものである。本発明の工具１０を用いた点接触式超砥粒加工プロセスは、フランクミーリング加工よりも高速な加工を行うことが可能となるため、経済的にも有利である。これは、本発明の工具１０の使用により材料除去速度が上昇したことに起因する。本発明の工具１０のその他の利点は、ニッケル合金の基材からエンジンケースの形状を作る場合にも使用できることである。これまで、このような形状の加工は、従来式のミーリングでは長時間の加工時間が必要とされていたために、コストがかかるものであった。
【００２０】
本発明の態様に基づいて、前述した目的、手段、利点を充足する、ニッケル合金に対する超砥粒加工を実現するプロセスが提供されたことが、明らかであろう。本発明は上記特定の態様の内容によって説明されているが、当業者であれば、この上記記載により、その他の代替、改良、変更を容易に想到するであろう。従って、これらの代替、改良、変更も添付の特許請求の範囲に含まれるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の点接触式超砥粒加工用工具の図
【図２】ニッケル系材料からなる工作物に本発明の工具を使用した実施例
【図３】ニッケル系材料からなる工作物に本発明の工具を使用した実施例
【符号の説明】
【００２２】
１０…工具
１２…拡大部
１４…先端部
１６…第１のシャフト部
１８…第１の面
２０…第２のシャフト部
２２…第２の面
２４…平坦部
２６…フィレット部
２８…グリット
２９…粗面
３０…長手方向の軸
４４…点
【図１】
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【図２】
2004291230.tif 000004
【図３】
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