JP5984697B2 - 切削粉除去装置、高さ調整部材、工作機械、及びタービンの製造方法 - Google Patents
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Description
このような、従来の切削粉除去装置は、例えば、特許文献1に記載されているブローチカッターのツールパス上にブラシを設置したものが知られている。
以上の理由により、自動で除去しきれない切削粉があるため、作業者が手作業で手入れを行う必要があり、省力化、無人化の妨げになっている。
本発明の切削粉除去装置は、進行方向に向かうに従って傾斜する切削加工部を有する加工工具から切削粉除去する切削粉除去装置であって、前記加工工具の進行通路に臨むように配置され、前記進行通路を進行してくる前記加工工具の切削加工部に対して流体を噴出するノズルと、前記進行通路を進行する前記加工工具と前記ノズルとの間隔を前記切削加工部の傾斜に応じて変位させるノズル案内部と、を備えることを特徴とする。
また、流体を吹き付けることにより、非接触で切削粉を除去するため、摩耗などによる除去力の劣化を抑制することができる。
また、流体を吹き付けることにより、非接触で切削粉を除去するため、摩耗などによる除去力の劣化を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の切削粉除去装置6を備えた工作機械1は、例えばタービンのロータを構成するサイドエントリー型ローターディスクに嵌合溝を加工する横ブローチ盤である。ただし、後述するように本実施形態の切削粉除去装置6は、横ブローチ盤のみを対象にしたものではなく、加工対象もローターディスクに限るものではない。
切削粉除去装置6は、工具台3の進行通路に臨むように配置され、進行方向に沿って走行するブローチ5に付着した切削粉を除去するものである。
ブローチ5は、ワークWの表面に対して、所定形状(本実施形態ではクリスマスツリー形状)の嵌合溝をワークWの軸方向に切削加工する、所謂、内面ブローチ削りに使用される軸状工具である。本実施形態の工作機械1は、ブローチ5を水平方向に突出させ、ワークWの側部に嵌合溝を形成する形式のものである。
本実施形態のブローチ5は、一体型であるが、進行方向に直交する分割面によって複数の分割された複数の切刃をボルトなどの締結部材で締結した構成のブローチ5も採用可能である。
ブローチ5の切刃部8は、進行方向前方の荒切刃から進行方向後方に行くにつれて漸次仕上げ形状に近づき、最終的な嵌合溝形状となる。仕上げ切刃は、上方を向く第一面21、及び下方を向く第二面22を有している。ここで、切刃部8の第一面21と第二面22とは、複数の切刃によって凹凸状をなしているが、これらの複数の切刃によって構成される面を用いて切刃部8の形状を説明することとする。
換言すれば、切刃部8の外形は進行方向に沿って一定ではなく、少なくとも形成される嵌合溝の幅に対応する幅(図3に符号Wiで示す)が進行方向後方に向かうに従って徐々に大きくなるように形成されている。
なお、切削粉除去装置6は、このように一対設ける必要はなく、より切削粉の溜まりやすい上方のみに設置してもよい。以下、上方に設けられた切削粉除去装置6について説明する。
ベース部15は、進行方向に長さを有する板状部材であり、複数の圧縮コイルばね12を介して機械ベース2に取り付けられている。具体的には、一面が上方を向き、一面とは反対側の他面が下方のブローチ5に面するように取り付けられている。また、圧縮コイルばね12は、ベース部15の一面と機械ベース2から延出するステー13との間に取り付けられており、ベース部15を下方に付勢するように作用している。
即ち、エアノズルユニット11全体は圧縮コイルばね12によって、機械ベース2のステー13より離間する方向(下方)に付勢されている。
また、エアノズル16には、エア配管20が接続されており、図示しないコンプレッサーなどの圧縮空気供給装置よりエアが供給されるようになっている。
まず、無端チェーン4を走行させ、工具台3が進行方向に移動させることによって、ワークWに対してブローチ加工が行われる。ワークWには、ブローチ5の複数の切刃によって嵌合溝が形成される。ワークWに対して仕事をしたブローチ5は、そのまま無端チェーン4によって走行し、切削粉除去装置6の配置箇所に導入される。
本実施形態の高さ調整ブロック10は、切刃部8の第一面21及び第二面22に倣うように、即ち、切刃部8の第一面21と第二面22とエアノズル16との相対位置を一定にするように形成されているため、エアノズル16と切刃部8との距離が一定に保たれる。換言すれば、ブローチ5とエアノズル16との間隔が第一面21及び第二面22の傾斜に応じて変位させられ、徐々に上下方向の厚みを増す切刃部8とエアノズル16との距離が近付くことなく一定に保たれる。
また、エアを吹き付けることにより、非接触で切削粉を除去するため、摩耗などによる除去力の劣化を抑制することができる。
また、切刃部8とエアノズル16の相対位置を一定にするように、高さ調整ブロック10を形成することによって、高さ調整ブロック10は切刃部8の形状に倣った設計とすればよいため、切刃部8の形状に応じた高さ調整ブロック10の設計が容易となる。
また、二つのエアノズル16は、進行方向の位置が異なるように設置されていることによって、複数のエアノズル16から噴射されるエアの流れが互いに妨げられることを抑制することができる。
ガスタービン100は、ガスタービンは、圧縮機101と、燃焼器102と、タービン103とを備えている。また、ガスタービン100は、圧縮機101、燃焼器102、及びタービン103の中心部に配置されたロータ104を備えている。圧縮機101、燃焼器102、及びタービン103は、ロータ104の軸心Rに沿って、空気の流れの前側から後側に向かって順に配置されている。
燃焼器102は、圧縮機101で圧縮された空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することによって、高温・高圧のガスを生成するものである。
タービン103は、タービンケーシング109内に配置されたタービン静翼110と、ロータ104に取り付けられているタービン動翼111とを備えている。
ローターディスクは、相互連結されることによってロータ104を構成する円板状の部材であり、圧縮機動翼108や、タービン動翼111は、クリスマスツリー形状の翼根部を介してローターディスクの周面に並んで配置されている。
以下、本発明の第二実施形態に係る切削粉除去装置6を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の切削粉除去装置6は、エアノズルユニット11のエアノズル16から噴射されたエアをブローチ5の切刃に反射させるように形成された反射板24を備えている。また、反射板24の設置に伴い、エアノズル16のノズル孔19は反射板24側を向くように指向されている。
本実施形態の切削粉除去装置6の作用について説明すると、図7に示すように、エアは、ブローチ5の切刃上面を這いながら流れるようになる。
また、エアノズル16の配置の自由度が高くなるため、切削粉除去装置6をよりコンパクトにすることができる。
以下、本発明の第三実施形態に係る切削粉除去装置6を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の切削粉除去装置6は、エアノズル16から噴射されたエアをその下流側にて吸引する吸引手段26を備えている。
以下、本発明の第四実施形態に係る切削粉除去装置6を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態のエアノズル16は、進行方向に向かうに従ってブローチ5の切刃の先端に近付くように傾斜して配置されている。
例えば、上記各実施形態においては、エアノズルユニット11を案内する手段として、高さ調整部材を用いたが、これに限ることはない。例えば、ブローチ5の形状データに基づいて、モータなどの駆動手段を用いてエアノズルユニット11を移動させるような構成としてもよい。
また、本発明の切削粉除去装置6がされる工作機械1は横ブローチ盤に限らず、特定の進行方向に走行し、軸方向に沿う切削加工部が傾斜した構造の工作機械1に適用することができる。
また、本発明の切削粉除去装置6を備えた工作機械1によって製造されるローターディスクは、ガスタービンに限らず、蒸気タービンなど他のタービンに適用することができる。
2 機械ベース
3 工具台
4 無端チェーン
5 ブローチ(加工工具)
6 切削粉除去装置
8 切刃部(切削加工部)
9 接続部
10 高さ調整ブロック(ノズル案内部)
11 エアノズルユニット
12 圧縮コイルばね
13 ステー
14 作動面
15 ベース部
16 エアノズル(ノズル)
17 ローラー
18 本体部
19 ノズル孔
20 エア配管
21 第一面
22 第二面
24 反射板
26 吸引手段
27 吸気ダクト
28 吸引ポンプ
Claims (11)
- 進行方向に向かうに従って傾斜する切削加工部を有する加工工具から切削粉除去する切削粉除去装置であって、
前記加工工具の進行通路に臨むように配置され、前記進行通路を進行してくる前記加工工具の切削加工部に対して流体を噴出するノズルと、
前記進行通路を進行する前記加工工具と前記ノズルとの間隔を前記切削加工部の傾斜に応じて変位させるノズル案内部と、を備えることを特徴とする切削粉除去装置。 - 前記ノズル案内部は、前記切削加工部の傾斜に対応した作動面を有する高さ調整部材であり、
前記ノズルは前記作動面に案内されることを特徴とする請求項1に記載の切削粉除去装置。 - 前記ノズル案内部は、前記切削加工部と前記ノズルの相対位置を一定にするように、前記ノズルの位置を変位させることを特徴とする請求項2に記載の切削粉除去装置。
- 前記切削加工部は第一面と、前記第一面の反対側の第二面とを有しており、
前記ノズル及び前記ノズル案内部は、前記第一面と前記第二面と対応して複数設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の切削粉除去装置。 - 前記複数のノズルは、前記進行方向の位置が異なるように設置されていることを特徴とする請求項4に記載の切削粉除去装置。
- 前記ノズルから噴射された流体を前記切削加工部に反射させるように形成された反射板を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の切削粉除去装置。
- 前記ノズルから噴射された流体を下流側にて吸引する吸引手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の切削粉除去装置。
- 前記ノズルは、円筒形状をなす本体部と、前記本体部の長手方向に沿って複数配置されているノズル孔とを有しており、前記進行方向に向かうに従って前記切削加工部の先端に近付くように傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の切削粉除去装置。
- 進行方向に向かうに従って傾斜する切削加工部を有する加工工具から切削粉除去する切削粉除去装置であって、前記加工工具の進行通路に臨むように配置され、前記進行通路を進行してくる前記加工工具の切削加工部に対して流体を噴出する流体噴出手段を有する切削粉除去装置に組み込まれ、
前記切削加工部と前記流体噴出手段との間隔を、前記進行通路を進行する前記切削加工部の位置に応じて変位させるように前記流体噴出手段を案内する作動面を有することを特徴とする高さ調整部材。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の切削粉除去装置と、前記加工工具とを備えることを特徴とする工作機械。
- 請求項10に記載の前記工作機械を用いてローターディスクを製造する工程を有することを特徴とするタービンの製造方法。
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