(57)【要約】【課題】  タービンエンジンのディスク要素（２０）にブレード根部の保持スロット（２４）を機械加工する方法を提供する。【解決手段】  タービンエンジンのディスク要素（２０）にブレード根部の保持スロットを機械加工する方法は、ディスク要素（２０）に予備スロットを加工することを含む。予備スロットは、第１の側壁と第２の側壁と底部とを有する。底部を機械加工するために回転ビットが、予備スロットを通過する。このビットは、通過方向に対して垂直から外れた軸を中心に回転する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンのディスク要素へのブレード根部保持スロットの機械加工方法であって、
第１の側壁と第２の側壁と底部とを有する予備スロットを前記要素に加工し、
前記加工の後に、前記底部を機械加工するために予備スロットに回転ビットを通過させることを含み、前記ビットは、通過方向に対して垂直から外れた軸を中心として回転することを特徴とするブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項２】
前記加工の後でかつ前記通過の前に、第１の側壁および第２の側壁に湾曲プロファイルを機械加工することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項３】
前記機械加工は、前記底部を広げるとともに深くすることを特徴とする請求項２記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項４】
前記機械加工は、前記底部の少なくとも第１の部分を加工しないでそのままとすることを特徴とする請求項２記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項５】
前記機械加工は、前記スロットの側壁の湾曲プロファイルに相補的な長手方向の湾曲プロファイルを有するプロファイリングビットによる機械加工を含むことを特徴とする請求項２記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項６】
前記加工は、研削砥石による機械加工を含み、この研削砥石は、該研削砥石の通過方向に対して実質的に垂直で、かつディスク要素の長手方向中心軸に対して実質的に周方向に沿った回転軸を中心に回転することを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項７】
前記通過は、第１の側壁と第２の側壁と底部との間の移行部を滑らかにすることを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項８】
前記通過時には、ビット軸が通過方向に対して６０°〜８５°の角度で実質的に要素の半径方向の平面に沿って延在することを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項９】
前記通過時には、ビット軸が通過方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１０】
前記加工は、研削砥石による機械加工を含み、この研削砥石は、段付きの第１の側壁と第２の側壁とを有する予備スロットを加工するために異なる直径の部分を有することを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１１】
前記通過は、前記底部の外向きの凹部を拡大することを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１２】
前記ビットは、砥粒ビットであることを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１３】
前記ビットは、前記底部を機械加工するために使用される凸状の部分を両側に有する砥粒ビットであることを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１４】
前記加工は、研削砥石による研削を含むことを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１５】
前記加工は、異なる幅を有する一連の研削砥石による研削を含むことを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１６】
前記軸は、前記通過方向に対して垂直から５°〜３０°外れていることを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【請求項１７】
前記軸は、前記通過方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１記載のブレード根部保持スロットの機械加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工に関し、特に、ターボ機械のディスクへのブレード取付用スロットの機械加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンなどのターボ機械では、ファン、圧縮機、およびタービン部のブレードは、別個のディスクに固定される。１つの取付手段は、ディスクの周辺部に形成されたスロットの湾曲部と相補的な湾曲部を有するブレードの根部を提供することを含む。湾曲プロファイルを含む例示的な形状であって、スロットの底部から開口部に向かって横方向の寸法が実質的に増加する形状は、もみの木形状と呼ばれている。このようなスロットを形成する方法として、いくつかのものが使用および提案されてきた。例示的な方法は、非特許文献１に説明されている。
【非特許文献１】エス．エル．スー（Ｓ．Ｌ．Ｓｏｏ）外著、「ニッケル基超合金の点接触式研削（Ｐｏｉｎｔ  Ｇｒｉｎｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｎｉｃｋｅｌ−Ｂａｓｅ  Ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ）」、インダストリアル  ダイアモンド  レビュー（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｒｅｖｉｅｗ）、２００２年２月、ｐ．１０９−１１６
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一形態は、タービンエンジンのディスク要素にブレード根部の保持スロットを機械加工する方法を含む。予備スロットが要素に加工される。この予備スロットは、第１の側壁と第２の側壁と底部とを有する。この加工に続いて、第１の側壁と第２の側壁に湾曲プロファイルが機械加工される。この機械加工の次に、底部を機械加工するために回転ビットが予備スロットを通過し、このビットは、通過方向に対して垂直から外れた（ｏｆｆ−ｎｏｒｍａｌ）軸を中心に回転する。
【０００４】
種々の実施例では、機械加工によって底部を広げるとともに深くすることができ、または機械加工によって底部の少なくとも第１の部分を加工しないでそのままとすることができる。加工は、研削砥石による機械加工を含むことができ、この研削砥石は、通過方向に対して実質的に垂直でかつディスク要素の長手方向中心軸に対して実質的に周方向に沿った回転軸を中心に回転する。機械加工は、スロットの側壁の湾曲プロファイルと相補的な長手方向の湾曲プロファイルを有するプロファイリングビットを用いた機械加工を含みうる。通過によって、第１の側壁と第２の側壁と底部との間の移行部を滑らかにすることができる。ビットの軸は、通過時に実質的にディスク要素の半径方向の平面に沿って通過方向に対して６０°〜８５°の角度で延在しうる。また、通過時には、ビット軸は、通過方向に対して傾いていてもよい。加工は、異なる直径を有する部分を備える研削砥石による機械加工を含み、段付きの第１の側壁および第２の側壁を有する予備スロットを加工することができる。通過により、底部の外向きの凹部を拡大することができる。
【０００５】
本発明の他の形態は、タービンディスクのエンジン要素にブレード保持スロットを機械加工する方法を含む。第１の側壁と第２の側壁と底部とを有する予備スロットが要素に加工される。この加工後に、底部を機械加工するために回転ビットが予備スロットを通過し、このビットは通過方向に対して垂直から外れた軸を中心に回転する。
【０００６】
種々の実施例では、ビットは、砥粒ビットとすることができる。また、ビットは、底部を機械加工するために使用される凸状の面部分を両側に有しても良い。加工は、研削砥石による研削を含むことができる。また、加工は、異なる幅を有する一連の研削砥石による研削を含みうる。軸は、通過方向に対して垂直から５°〜３０°外れていてもよい。また、軸は、通過方向に対して傾いていてもよい。
【０００７】
本発明の１つまたはそれ以上の詳細は、添付図面と以下の実施形態に記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、実施形態、図面、および請求項によって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、長手方向中心軸５００と周方向の周辺部２２とを有するディスク２０を示している。もみの木状のブレード取付用スロット２４の周方向の列が周辺部２２から径方向内向きに延びており、これらのスロット２４は、スロット２４の側壁および底部を形成する面２５によってそれぞれ画成される。例示的な実施例では、各々のスロット２４は対称面５０２に沿って延びており、この対称面５０２は、軸５００を通る長手方向に沿った半径方向の平面とすることができ、または軸５００に対してある角度で設けることができる。各々のスロット２４は、軸５００を中心とするディスク２０の回転に伴う遠心力に対抗してブレード（図示省略）をディスク２０に固定するために、ブレードの相補的な根部すなわちボタン部を受け入れる湾曲プロファイル（ｃｏｎｖｏｌｕｔｅｄ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する。例示的なスロット２４は、関連する比較的幅の狭い部分から端部方向に（径方向内側に）位置する２つの比較的幅の広い部分を備える。例示的な実施例では、外側の幅の広い部分が、対称面５０２の両側で面２５の側壁部２６Ａ，２６Ｂの間に定められる。外側の幅の広い部分の径方向外側には、関連する比較的幅の狭い部分が側壁部２７Ａ，２７Ｂの間に形成される。また、外側の幅の広い部分の径方向内側には、側壁部２８Ａ，２８Ｂによって定められる比較的幅の狭い部分が設けられている。さらに内側には、（最初の比較的幅の広い部分よりは狭い）第２の比較的幅の広い部分が、側壁部２９Ａ，２９Ｂによって定められ、これらの部分の間には底部３０が滑らかに湾曲するように連続して延びている。
【０００９】
例示的な製造方法では、実質的に中断のない周辺部を有する最終的なディスクの原型が最初に形成される。比較的離間距離が広い平行な側壁部３０Ａ，３０Ｂの間の外側部分と、比較的離間距離が狭い側壁部３２Ａ，３２Ｂを有する内側部分と、を備える初期の予備スロット（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  ｓｌｏｔ）２４’（図２参照）を研削することができる。実質的に周方向の側壁ショルダ部３４Ａ，３４Ｂによって、これらの側壁部が分離される。平らな底部面３６が、側壁部３２Ａ，３２Ｂを接続している。図３は、研削砥石４０による初期の予備スロットの研削を示しており、研削砥石４０は、底部面３６を加工する周辺部４４を有する直径が大きい中央部分４２と、側壁部３２Ａ，３２Ｂを形成する第１の側面および第２の側面と、を有する。研削砥石４０は、さらに、一対の直径が小さい部分５０を有し、これらの部分５０は、関連するショルダ部３４Ａ，３４Ｂの一方を形成する周辺部５２と、関連する表面部分３０Ａ，３０Ｂを形成する外側側面と、をそれぞれ有する。砥石は、中心軸５１０を中心に方向５１１に回転駆動されるとともに、ディスクの第１の側面６０と第２の側面６２との間を砥石が通過するように長手方向５１２に移動する。
【００１０】
続いて、初期の予備スロット２４’から湾曲した第２の予備スロット２４”（図４参照）がそれぞれ形成される。これは、例示的な実施例では、長手方向中心軸５１４を中心に回転駆動されるとともに、方向５１２に移動する超砥粒クイル７０（図５参照）を使用してなされる。例示的なクイル７０は、関連するフライス盤（図示省略）への取付のためのシャフト７２と、遠位の超砥粒被覆先端部７４と、を有する。先端部７４は、第２の予備スロット２４”の面２５”の関連部分を形成するために、近位および遠位の比較的広い部分７６，７８を含む寸法となっている。面２５”は、最終的な面２５に比べて僅かに平面５０２の近くに位置している。例示的な実施例では、先端部７４は、同様に最終的な底部よりも僅かに外側に位置する面２５”の平らな底部３０”を形成する平らな遠位端部８０を含む。
【００１１】
続いて、各々の予備スロット２４”は、第３の予備スロット２４”’（図６参照）を形成するようにさらに拡大される。これは、第２のクイル９０を使用してなされ、このクイル９０は、シャフト９２と先端部９４とを有し、かつクイル７０と同様に軸５１６を中心に回転するとともに方向５１２に移動する。クイル７０の先端部７４に比べて、先端部９４は、僅かに直径が大きくかつ僅かに長い対応部を有する。例示的なクイル９０の寸法は、最終的な湾曲底部３０よりは僅かに外側に位置する平らな底部３０”’を除いて、面２５”’を最終的な面２５と一致させる。底部３０”’は、（面２５”’と面２５では同様である）滑らかな側壁部２９Ａ，２９Ｂと急な角度で交差する。外向きに凹んだ形状と、隣接部２９Ａ，２９Ｂへと滑らかに連続的して湾曲する移行部と、を備える面部分３０を形成するために、少なくとも１つの追加の機械加工段階が設けられる。これは、図８に示すように、クイル１２０によって達成され、このクイル１２０は、シャフト１２２と超砥粒先端部１２４とを有し、かつ軸５２０を中心に回転するとともに方向５１２に移動する。回転時に先端部１２４の遠位端部の中心１２６における動きはゼロであるので、軸５２０は半径方向から外れている（ｏｆｆ−ｒａｄｉａｌ）。図８は、長手方向すなわち送り方向５１２に対して直角でない角度θに設けられた、すなわち成分θにより半径方向から外れた軸を示している。図８を参照すると、クイルは、上り側傾斜ではゼロよりも大きく９０°よりも小さいθの値で送り方向に対して傾いていると定義される。下り側傾斜では、その傾きは、９０°よりも大きく１８０°よりも小さいθの値として定義される。例示的な実施例では、軸５２０は、半径方向から５°〜５０°外れており（４０°≦θ≦８５°）、より狭い範囲は、１０°〜３０°である（６０°≦θ≦８０°）。
【００１２】
本発明の１つまたはそれ以上の実施例を説明したが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能である。例えば、別の実施例では、中間の径方向クイル加工は、初期の予備スロットにおける底部の加工を含まなくてもよい。底部は、角をなすクイルのみによって加工することができる。さらに、本発明の原理は、既存の基本的なディスク構成および製造技術に適用可能である。このような実施例では、実施例の特徴はディスクおよび技術の特徴によって影響を受ける。従って、他の実施例も請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るブレード取付用ディスクの長手方向の部分説明図である。
【図２】第１の予備スロットの説明図である。
【図３】図２の予備スロットの機械加工における径方向切欠き説明図である。
【図４】第２の予備スロットの説明図である。
【図５】図２の予備スロットからの機械加工における径方向切欠き説明図である。
【図６】第３の予備スロットの説明図である。
【図７】図４の予備スロットからの機械加工における径方向切欠き説明図である。
【図８】図６の予備スロットからの機械加工における径方向切欠き説明図である。
【符号の説明】
【００１４】
２０…ディスク
２２…周辺部
２４…ブレード取付用スロット
２５…面
２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ，２９Ａ，２９Ｂ…側壁部
３０…底部
５００…長手方向中心軸
５０２…対称面
【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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