(57)【要約】　【課題】　ジェットエンジンに使用されるタービンディスクに軸方向のブレードスロットを機械加工する改良された方法を提供する。　【解決手段】　ジェットエンジンに使用されるタービンディスク１２に軸方向のブレードスロット１０を機械加工する方法は、タービンディスク１２を準備するステップ、タービンディスク１２に複数の結合された矩形領域を有するラフスロットを形成するステップ、およびラフスロットを仕上げスロットに機械加工するステップを有する。　【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　エンジン用のタービンディスク内に軸方向のブレードスロットを機械加工する方法であって、
　タービンディスクを準備するステップと、
　前記タービンディスク内に複数の結合した矩形領域を有する荒仕上げされたスロットを形成するステップと、
　荒仕上げされたスロットを仕上げスロットに機械加工するステップとを有してなる、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
　前記形成ステップが少なくとも１つの超砥粒の砥石車を用いて前記荒仕上げされたスロットを形成することを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
　前記形成ステップが少なくとも２つの結合した矩形領域を有する荒仕上げされたスロットを形成することを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
　前記形成ステップが少なくとも３つの結合した矩形領域を有する荒仕上げされたスロットを形成することを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
　前記形成ステップがそれぞれ６インチから１２インチ（１５２．４ミリメートルから３０４．８ミリメートル）までの範囲の直径を有し且つカーボンボロンニトライドのグリットの単層を有する複数の砥石車を準備するとともに、各前記砥石車を順次用いて前記結合した矩形領域を有する前記荒仕上げされたスロットを形成することを有してなる、ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
　前記機械加工するステップが、仕上げスロットの幅よりも小さな直径を有し且つ仕上げスロットの外形と同じ外形を有するクイルを準備するステップ、前記荒仕上げされたスロットの中心線に対して第１の方向にクイルをオフセットして仕上げスロットの第１の面を形成するステップ、および前記第１の方向と反対方向である第２の方向にクイルをオフセットして仕上げスロットの第２の面を形成するステップを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
　前記クイルを準備するステップが、仕上げスロットの幅よりも０．０２０から０．０３０インチ（０．５０８から０．７６２ミリメートル）の範囲だけ小さい直径を有するクイルを準備するステップを有してなる、ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
　前記機械加工するステップが、半仕上げスロットを機械加工するステップと、前記半仕上げスロットを前記仕上げスロットに機械加工するステップとを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
　前記半仕上げスロットを機械加工するステップが６０から１２０の範囲のグリットサイズを有するクイルを用いて半仕上げスロットを機械加工することを有してなり、また前記仕上げスロットを機械加工するステップが１７０から３４０の範囲のグリットサイズを有したクイルを用いて仕上げスロットを機械加工することを有してなる、ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
　前記機械加工するステップが、仕上げスロットの寸法よりも小さな寸法を有する半仕上げ工具を整列するステップ、前記半仕上げ工具を用いて単一パスで半仕上げスロットを作るステップ、仕上げスロットと同じ寸法を有する仕上げ工具を半仕上げスロットの中心線上に整列するステップ、および前記仕上げ工具を用いて単一パスで前記仕上げスロットを作るステップを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
　前記タービンディスクを準備するステップが、ニッケルベース合金およびチタンベース合金の少なくとも一方から形成されたタービンディスクを準備するステップを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はジェットエンジン用のタービンディスク内に軸方向のブレードスロットを機械加工するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　保持スロットはタービンディスクの設計の特徴である。このスロットはディスク周辺にタービンブレードを保持または維持するために用いられている。航空宇宙産業における現行の方式では、これらのスロットをブローチ盤を用いてディスク内に機械加工している。ブローチ盤は、線状に切断を行う装置であり、より大きなカッターを連続的にディスクスロットを通して駆動し、最後のカッターはもみの木状または仕上げスロットの他の適切な形状を有している。ブローチ削りを採用する１つの技術が、Ｙａｄｚｉｋ，Ｊｒ．等に付与された米国特許第５，４３０，９３６号に例示されている。ブローチ削りには、カッター工具に費用がかかること、工具のリードタイムが非常に長いこと、工具のセットアップ（設置）に非常に長い時間を要すること、および専用のコンクリート土台およびそれを支持する他の構造基盤を必要とする非常に大きな専用装置であること、などを含む多く問題がある。
【０００３】
　輪郭ないし外形が作られる部品を作製するための他の方法がＫｕｅｈｎｅ等に付与された米国特許第５，３３０，３２６号に例示されている。この方法では、１つのチャッキング位置において少なくとも１つの輪郭が作られた砥石ホイールでブランク材つまり未加工品を予備成形および仕上げ研削することを含む。ブランク材は予備形成ステップの間に少なくとも１つの輪郭が付けられたれた砥石ホイールに対して並進および回転され、ブランク材に略所要の輪郭が形成される。仕上げ研削ステップは、予備形成ステップ後に少なくとも部分的に行われ、表面を滑らかにし、また最終的な輪郭が作られる。Ｋｕｅｈｎｅ等の方法はブレードのカットなど、内面ではなく、外面に対して使用される。よって、Ｋｕｅｈｎｅ等の方法は内部スロットの生成には適用できない。
【０００４】
　従って、タービンディスクにおいて軸方向のブレードスロットを形成するためのより良い方法が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　従って本発明の目的はジェットエンジンに使用されるタービンディスクにおいて軸方向のブレードスロットを機械加工するための改良された方法を提供することである。
　上述の目的は本発明の方法により達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明によれば、タービンディスク内に軸方向のブレードスロットを機械加工するための方法が提供される。本方法は、概略的には、タービンディスクを準備するステップ、タービンディスク内に複数の結合した矩形領域を有する荒仕上げ（荒削り）されたスロットを形成するステップ、および荒仕上げされたスロットを仕上げスロットに機械加工するステップ、を有してなるものである。
【０００７】
　本発明のジェットエンジン用のタービンディスク内に軸方向のブレードスロットを機械加工するための方法の他の詳細、および他の目的並びにこれに伴う特長は、以下の詳細な説明および添付図面に説明されている。添付図面において、類似の参照符号は類似の要素を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
　本発明は、ジェットエンジンにおいて使用されるタービンディスク１２に、図１において参照番号１０によって示されたような、軸方向のブレードスロットを機械加工するための方法に関するものである。この方法は、初めに未加工のタービンディスクつまりブランクなタービンディスク１２を準備するステップを含む。このブランクなタービンディスク１２は、ニッケルベースの超合金、チタンベースの超合金、スチール、あるいはその他の適切な材料から形成される。
【０００９】
　この方法における次のステップは、ブランクなタービンディスク１２内に一連の荒仕上げされたスロット（ラフスロット）１４を形成することである。各ラフスロット１４は、２、３、あるいは４つの結合した矩形領域のような、複数の結合した矩形領域を有している。図２（ｂ）に、３つの矩形領域１６、１８および２０を有するラフスロット１４が例示されている。これら矩形領域１６、１８および２０は、図２（ａ）に示したような研削盤２２、およびスピンドル２６に接続された一連の超砥粒（superabrasive）の砥石車（研削砥石）２４を用いて形成される。超砥粒の砥石車は、研摩剤がダイアモンドまたは立方晶窒化ホウ素（キュービックボロンニトライド）である種類のホイールである。
【００１０】
　図２（ｂ）に示されたようなラフスロットを形成するために、第１の厚みを有する第１の砥石車２４が用いられ矩形領域２０が形成される。矩形領域２０が形成された後、第１の厚みよりも小さな第２の厚みを有する第２の超砥粒の砥石車がスピンドル２６に接続され、これを用いて矩形領域１８が形成される。その後、第２の厚みよりも小さな第３の厚みを有する第３の超砥粒の砥石車がスピンドル２６に接続され、これを用いて矩形領域１６が形成される。砥石車はそれぞれ、好ましくは６インチから１２インチ（１５２．４ミリメートルから３０４．８ミリメートル）の範囲の直径を有しており、また工具鋼から形成され、さらに好ましくはその上にカーボンボロンニトライド（carbon boron nitride）の単層を有し、これがホイールの切削面を形成する。カーボンボロンニトライドはその下にある工具鋼にろう付けあるいは電気メッキされる。ラフスロット１４のそれぞれを形成する間、オイル冷却剤などの冷却剤が過度の熱を低減するために用いられるてよい。
【００１１】
　図３（ａ）、（ｂ）を参照して、ラフスロット１４が形成された後、仕上げスロット３０が形成される。この仕上げスロット３０は２つの異なる方法の１つを用いて形成される。第１の方法では、図３（ａ）を参照して、仕上げスロット３０は、仕上げスロットの幅Ｗよりも小さな直径を有し且つ仕上げスロットの外形（プロファイル）と同一の外形（プロファイル）を有する２つのクイルつまり中空軸を用いて、２つのステップで形成される。この方法では、半仕上げスロット３２が第１のクイル３６を用いて形成される。第１のクイルは、ラフスロット１４の中心線３４に対して第１の方向にオフセットされ（つまり中心線から外され）、次いで第１の方向と反対の第２の方向にオフセットされる。次いで第１のクイルは取り除かれ、第２のクイルを使用して仕上げスロット３０が形成される。第２のクイルは同様に中心線３４に対して第１の方向にオフセットされて第１の側（面）が仕上げられ、次いで第１の方向と反対の第２の方向にオフセットされて第２の側（面）が仕上げられる。好ましくは、クイルのそれぞれは仕上げスロットの幅よりも０．０２０から０．０３０インチ（０．５０８から０．７６２ミリメートル）の範囲だけ小さい直径を有している。必要に応じて、２つの異なるクイルを用いずに単一のクイルを用いて半仕上げおよび仕上げスロットを形成することができる。
【００１２】
　他の方法つまり第２の方法においては、図３（ｂ）を参照して、仕上げスロット３０は２つのクイルを用いて形成される。第１のクイルは仕上げスロット３０の寸法よりもわずかに小さな寸法を有している。第２のクイルは仕上げスロット３０と同じ寸法を有している。この方法では、第１のクイルは、ラフスロットの中心線３４に整列ないし位置合わせされ、単一パスつまり一回のパスで半仕上げスロットを形成するために使用される。また、第２のクイルは半仕上げスロットの中心線上に整列ないし位置合わせされ、スロットの両側を同時にカットするために使用され、単一パスで仕上げカットつまり最終的な切断部が形成される。
【００１３】
　カットを行うために使用されるクイルはそれぞれ、工具鋼の型材の上にろう付けあるいは電気メッキされたカーボンボロンニトライドよりなる単層を有している。半仕上げおよび／または仕上げスロットを機械加工する間、オイル冷却剤などの冷却剤が過度の熱を回避するために用いられてよい。
【００１４】
　仕上げクイルは、６５Ｒａ以下の粗さを有するスロット壁を形成するために、研摩材が適切なグリットサイズおよび分布を有する必要がある。一般的には半仕上げクイルが６０から１２０までの範囲のグリットサイズを、また仕上げクイルが１７０から３４０までの範囲のグリットサイズを有している。
【００１５】
　本発明によれば、上述した各目的、手段、および特長を完全に満足する、ジェットエンジン用のタービンディスクに軸方向のブレードスロットを機械加工する方法が提供されることは明らかである。以上の説明では本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、以上の説明を読むことで当業者にはその他の代替、変更、および変形は自明である。よって、添付の特許請求の範囲の広い範囲はこれらの代替、変更および変形を包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ブレード保持スロットを示したタービンディスクの一部の説明図。
【図２】（ａ）はタービンディスクにおいてスロットを荒削りするための工具の説明図、（ｂ）は（ａ）のシステムを用いて作られた荒削りされたスロットを例示した説明図である。
【図３】（ａ）は本発明の方法で使用される２つのパスで仕上げる処理ステップの説明図、（ｂ）は本発明の方法で使用される単一パスで仕上げる処理ステップの説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１２　タービンディスク
１４　ラフスロット
１６、１８、２０　矩形領域
２４　砥石車
３０　仕上げスロット
３２　半仕上げスロット
【図１】
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【図２】
2004132375.tif 000004
【図３】
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