(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンまたはコンプレッサの翼に対して十分な取り代がある素材を準備し、前記翼の凹みの曲率に干渉しないエンドミルを準備し、前記エンドミルの底面は平らになっており、
前記素材の長手方向一端を取付具で支持し、前記エンドミルの回転軸を前記翼の加工面に対し垂直に近い向きにした状態で、前記エンドミルが、前記翼の腹となる部分と該腹の反対側となる前記翼の部分とを交互に通過するように前記素材の周囲を回りながら前記素材の長手方向他端の側から前記長手方向一端の側まで前記素材を切削することを１回行うことで、中仕上げ加工をせずに前記素材を前記翼の完成形状にする、ことを特徴とする翼の切削方法。
【請求項２】
前記状態は、前記翼の厚み方向に切削力がほとんど向かわないように前記エンドミルの回転軸を前記翼の加工面に対し垂直に近い向きにした状態である、ことを特徴とする請求項１に記載の翼の切削方法。
【請求項３】
前記長手方向一端から前記長手方向他端に向かう軸の回りに関する前記素材の回転角度を数値制御する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の翼の切削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さが非常に薄いタービンやコンプレッサの翼の切削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚さが非常に薄い部材であるタービンやコンプレッサの翼を機械加工により削り出す場合、切削代が大きく切削抵抗が大きいと、切削抵抗により翼自体が変形して逃げ、いわゆるビビリ振動を起こして加工できなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、このような翼の切削は、従来不可能と考えられ、切削代を小さくして粗加工から仕上加工まで、加工を繰り返して製作する必要があった。また、この場合、タービンやコンプレッサの薄翼のように形状が複雑な翼の場合には、図５に例示するように、加工中の翼１を支持する取付け治具２を複数準備し、ボールエンドミル３等を用いて薄翼の表裏を交互に繰り返し少しづつ削らなければならなかった。そのため、このような翼の機械加工は、多数の治具を必要とし、加工時間が長く、その結果、加工コストがかかる問題点があった。
【０００４】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、厚さが非常に薄い翼を、粗加工から仕上加工まで加工を繰り返すことなく、かつ特別な治具を使用することなく、切削加工することができる翼の切削方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、タービンまたはコンプレッサの翼に対して十分な取り代がある素材を準備し、前記翼の凹みの曲率に干渉しないエンドミルを準備し、前記エンドミルの底面は平らになっており、
前記素材の長手方向一端を取付具で支持し、前記エンドミルの回転軸を前記翼の加工面に対し垂直に近い向きにした状態で、前記エンドミルが、前記翼の腹となる部分と該腹の反対側となる前記翼の部分とを交互に通過するように前記素材の周囲を回りながら前記素材の長手方向他端の側から前記長手方向一端の側まで前記素材を切削することを１回行うことで、中仕上げ加工をせずに前記素材を前記翼の完成形状にする、ことを特徴とする翼の切削方法が提供される。上記本発明の方法によれば、素材の凹みの曲率にエンドミルが干渉することなく、素材を切削する、切り込みを大きくして切削加工ができる。
【０００６】
エンドミルを、翼面に直角から少し傾けて加工することにより、大きな送りピッチで加工しても仕上げ粗さのよい翼面に完成できる。
また、余肉（取り代）が大きく残っている未加工の剛性の高い素材を、長手方向の少なくとも一端で支持し、他端側から剛性のある支持側の方向に切削力を向かわせるため、切り込みを大きくして切削加工ができる。また、完成形状まで１回で加工でき、かつ翼の厚さ方向に（翼面に直角な方向）に切削力が向かないので、素材の変形が少なく、ビビリ振動が生じないので、良好な加工面粗さが得られ、例えば翼面の前縁や後縁の寸法精度を確保でき、かつ丸めの手仕上げが不要になる。
【０００７】
また、参考例によれば、前記エンドミルの代わりに、前記素材の長手方向に対して平行な軸を中心に回転するサイドカッターを用い、該サイドカッターの半径を翼のような薄肉部材の最小半径より小さく設定して前記素材を切削する。この方法により、工具の回転軸を制御することなく、切り込みを大きくして切削加工ができる。従って、数値制御軸の少ないＮＣ加工装置を適用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１０】
図１は本発明の翼の切削方法の実施形態を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。図１に示すように、本発明の方法では、まず、所望の薄翼１に対して十分な取り代がありかつ剛性が高い形状の素材４を準備する。この素材の剛性は、少なくとも素材の段階では、所望の翼１を１回の切削で削り出してもその切削抵抗による変形が十分小さいように設定する。
【００１１】
実施形態において、加工装置には、５軸のＮＣ制御装置を用いる。すなわち、工具として平らな底面のエンドミル６を用い、これをｘ，ｙ，ｚの３軸制御し、かつその回転軸の傾きθを数値制御する。また、素材４の長手方向の少なくとも一端（この例では両端）を取付具１１（とセンター支持具１２）で支持し、かつ回転テーブル１３により素材４の長手方向軸ｙを中心に回転角度αを数値制御する。
【００１２】
平らな底面のエンドミル６は、その底面が所望の翼１の加工面に１点で接触するようにその底面を加工面に対してθ（３〜５°）の角度で傾斜させる。すなわち、エンドミル６の半径は、所望の翼１の最小半径より小さく設定すると共に、その底面が加工面に加工点以外で干渉しないように傾斜角度θを数値制御し、底面が翼１の加工面に対して常に３〜５°の角度となるように制御する。
【００１３】
上述した構成で、本発明の方法では、回転角度α、傾斜角度θ及び工具の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を数値制御して、素材４の長手方向の他端側から所望の翼１を素材の周囲を回りながら、素材を切削して翼を製作する。この１回の切削により所望の翼を完成形状まで１回で加工する。
【００１４】
図３は、図１における工具と加工面との関係図であり、（Ａ）はエンドミル６と翼１の加工面との関係を示す図、（Ｂ）はそのＢ部拡大図である。上述したように、エンドミル６の底面が翼１の加工面に対して常に３〜５°の角度となるように傾斜角度θを数値制御することにより、加工ピッチＰを比較的大きく（例えば１〜２ｍｍ）した場合でも、工具の削り残しであるカプスを図のように小さくできる。この結果、比較的大きな送りピッチで加工しても仕上げ粗さのよい加工面が得られる。例えば、エンドミル６の底面肩の工具ｒを約０．５〜１．０ｍｍとし、加工ピッチＰを１ｍｍとした場合、加工面の平均粗さＲａは約０．８μｍ以下となり、ほとんど手仕上げを必要としない円滑な面が得られた。
【００１５】
図４は、参考例による翼のような薄肉部材の切削方法を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線における断面図である。この例では、加工装置に４軸のＮＣ制御装置を用いる。すなわち、工具として素材の長手方向に対して平行な軸を中心に回転するサイドカッター７を用い、これをｘ，ｙ，ｚの３軸制御する（回転軸の傾きは制御しない）。また、素材４の長手方向の少なくとも一端で支持し、かつ素材４の長手方向軸ｙを中心に回転角度αを数値制御する。また、サイドカッター７は、所望の薄肉部材１との干渉を避けるために、サイドカッターの半径を所望の薄肉部材１の最小半径より小さく設定する。その他の方法は、図１の実施形態と同様である。
【００１６】
上述した本発明の翼の切削方法によれば、余肉（取り代）が大きく残っている未加工の剛性の高い素材４を、長手方向の少なくとも一端で支持し、他端側から剛性のある支持側の方向に切削力を向かわせるため、切り込みを大きくして切削加工ができる。また、完成形状まで１回で加工でき、かつ翼１の厚さ方向に（翼面に直角な方向）に切削力が向かないので、素材の変形が少なく、ビビリ振動が生じないので、良好な加工面粗さが得られ、例えば翼面の前縁や後縁の寸法精度を確保でき、かつ丸めの手仕上げが不要になる。
【００１７】
また、エンドミル６を使用し、例えば翼面に直角から少し傾けて加工することにより、大きな送りピッチで加工しても仕上げ粗さのよい翼面に完成できる。
【００１８】
参考例では、サイドカッター７を使用する方法により、工具の回転軸を制御することなく、切り込みを大きくして切削加工ができる。従って、数値制御軸の少ないＮＣ加工装置を適用することができる。
【００１９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に変更できることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
上述したように、本発明は、以下の特徴１〜３を有する。
１．薄い翼を一回削りで、中仕上げ加工をせずに加工することにより、ビリの発生をなくせる。このとき、翼を回りながら、先端から根元に加工する。
２．ビリを発生させないように、翼面に少し傾けて、腹側の凹みの曲率に干渉することなく、かつ、素材の根元の方向に切削の抵抗を受けさせている。
３．ピッチを大きくしても、エンドミルの削り残しのカスプをなくし、手仕上げを削減している。
４．エンドミルの片アールを小さくし、翼の加工面（翼面）に直角なビリを発生させる切削抵抗を小さくし、かつ、カスプを小さくして、仕上げ程度を向上できる。
【００２１】
従って、本発明の翼の切削方法は、厚さが非常に薄い翼を、粗加工から仕上加工まで加工を繰り返すことなく、かつ特別な治具を使用することなく、切削加工することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の翼の切削方法の実施形態を示す図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】  図１における工具と加工面との関係図である。
【図４】  薄肉部材の切削方法の参考例を示す図である。
【図５】  従来の翼の切削方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１  翼（薄肉部材）、２ 取付け治具、３ ボールエンドミル、４ 素材、６ エンドミル、７ サイドカッター、８ カスプ、１１ 取付具、１２ センター支持具、１３ 回転テーブル
【図１】
0004183058.tif 000002
【図２】
0004183058.tif 000003
【図３】
0004183058.tif 000004
【図４】
0004183058.tif 000005
【図５】
0004183058.tif 000006