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      渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法與流程

      文檔序號:12481985閱讀:720來源:國知局
      渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法與流程

      本發(fā)明涉及用于對渦輪轉(zhuǎn)子進行車削的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法。



      背景技術(shù):

      一般來說,氣體渦輪、蒸氣渦輪等各種渦輪所使用的渦輪轉(zhuǎn)子具有通過使用由渦輪葉片產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩來驅(qū)動發(fā)電機的作用。因此,在渦輪轉(zhuǎn)子上,沿轉(zhuǎn)子軸向以規(guī)定的間隔設(shè)置有圓盤狀的盤部,在這些盤部的外周面能夠安裝渦輪葉片。

      另外,在渦輪轉(zhuǎn)子的相鄰的盤部之間,沿轉(zhuǎn)子周向形成有環(huán)狀槽。通過這樣地在相鄰的盤部之間形成環(huán)狀槽,來實現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)子的輕量化。并且,關(guān)于用于對槽進行車削的車床,以往以來提供了各種車床,例如在專利文獻1中有所公開。

      現(xiàn)有技術(shù)文獻

      專利文獻

      專利文獻1:日本特開2011-212778號公報



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      發(fā)明要解決的課題

      在形成于渦輪轉(zhuǎn)子的外周部的環(huán)狀槽中,開口部的槽寬度大多非常窄。因此,有時難以使車削工具保持加工時的姿勢(安裝方向)而通過開口部。于是,在以往的車床中,在環(huán)狀槽內(nèi),將車削工具以保持成加工時的姿勢的狀態(tài)安裝于機械側(cè)。

      由此,在以往的車床中,會在窄的環(huán)狀槽內(nèi)安裝車削工具,所以其安裝作業(yè)變得復雜。其結(jié)果,車削工具的安裝精度會下降,不僅會對加工精度帶來不良影響,還需要與加工的環(huán)狀槽的數(shù)量相應(yīng)地進行這樣的安裝作業(yè),有可能招致加工時間的延長。

      因此,本發(fā)明為了解決上述課題而完成,其目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)加工精度的提高以及加工時間的縮短的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法。

      用于解決課題的手段

      解決上述課題的第1發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床,使在轉(zhuǎn)子軸向上具有多級的盤部的渦輪轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn),通過車削工具來對在轉(zhuǎn)子軸向上相鄰的所述盤部間沿轉(zhuǎn)子周向形成的環(huán)狀槽的內(nèi)周面,其特征在于,具備:

      移動部件,被支承為能夠在轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向上移動,通過所述環(huán)狀槽的開口部而插入到該環(huán)狀槽內(nèi);

      回轉(zhuǎn)部件,以能夠繞與轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向正交的回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的方式支承于所述移動部件的前端部,使所述車削工具在所述車削工具能夠通過所述開口部而插入到所述環(huán)狀槽內(nèi)的插入位置與所述車削工具能夠?qū)λ霏h(huán)狀槽的所述內(nèi)壁面進行車削的加工位置之間回轉(zhuǎn)。

      解決上述課題的第2發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床,其特征在于,

      具備分度部件,該分度部件以使所述車削工具被定位于所述插入位置以及所述加工位置的方式對所述回轉(zhuǎn)部件進行分度。

      解決上述課題的第3發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工方法,使在轉(zhuǎn)子軸向上具有多級的盤部的渦輪轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn),通過車削工具來對在轉(zhuǎn)子軸向上相鄰的所述盤部間沿轉(zhuǎn)子周向形成的環(huán)狀槽的內(nèi)周面進行車削,其特征在于,

      使所述車削工具在所述環(huán)狀槽的外側(cè)回轉(zhuǎn)到所述車削工具能夠?qū)λ霏h(huán)狀槽的所述內(nèi)壁面進行車削的加工位置,

      使回轉(zhuǎn)到了所述加工位置的所述車削工具的刀尖位置與基于所述環(huán)狀槽的開口部的位置而設(shè)定的原點位置一致,

      在使所述車削工具從所述加工位置回轉(zhuǎn)到了所述車削工具能夠通過所述開口部而插入到所述環(huán)狀槽內(nèi)的插入位置后,將所述車削工具經(jīng)由所述開口部而插入到所述環(huán)狀槽內(nèi),

      使所述車削工具在所述環(huán)狀槽內(nèi)從所述插入位置回轉(zhuǎn)到所述加工位置。

      發(fā)明效果

      因此,根據(jù)本發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法,因為能夠使車削工具在插入位置與加工位置之間回轉(zhuǎn),所以能夠在環(huán)狀槽的外側(cè)進行車削工具的安裝作業(yè),因此能夠以高精度且短時間來安裝車削工具。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)加工精度的提高以及加工時間的縮短。

      附圖說明

      圖1是本發(fā)明的一實施例的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床的平面圖。

      圖2是刀具安裝板的放大圖。

      圖3是車削環(huán)狀槽時的動作圖,(a)是示出使車削工具的刀尖位置移動到了原點位置時的情形的圖,(b)是示出將車削工具插入到了環(huán)狀槽內(nèi)時的情形的圖,(c)是示出通過車削工具來車削環(huán)狀槽的內(nèi)周面時的情形的圖。

      圖4是車削加工后的渦輪轉(zhuǎn)子的軸向剖視圖。

      具體實施方式

      以下,使用附圖對本發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法詳細地進行說明。

      實施例

      首先,圖1所示的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1是對氣體渦輪、蒸氣渦輪等各種渦輪所使用的渦輪轉(zhuǎn)子50進行車削加工的車床。

      在此,針對渦輪轉(zhuǎn)子50,在使用渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1進行車削加工之前,使用其他的加工裝置預(yù)先進行了粗加工。即,在車削加工前的渦輪轉(zhuǎn)子50上,在轉(zhuǎn)子軸向上以規(guī)定的間隔形成有呈圓盤狀的多個盤部51,并且在轉(zhuǎn)子軸向上相鄰的各盤部51之間沿轉(zhuǎn)子周向形成有環(huán)狀槽52。即,渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1對在轉(zhuǎn)子徑向上具有深度的環(huán)狀槽52實施車削加工。

      并且,如圖1所示,粗加工后的渦輪轉(zhuǎn)子50以能夠繞轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)的方式支承于渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1。與此相對,在渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1中的渦輪轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)子徑向外側(cè)設(shè)置有刀具臺11。該刀具臺11被支承為能夠在成為切入方向的轉(zhuǎn)子徑向以及成為進給方向的轉(zhuǎn)子軸向上移動。

      另外,在刀具臺11的前部設(shè)置有呈薄平板狀的刀具安裝板(移動部件)12。該刀具安裝板12為了能夠在相鄰的盤部51間的間隙、環(huán)狀槽52的開口部52a處的轉(zhuǎn)子軸向的槽寬度內(nèi)以不與它們接觸的方式通過,而成為在轉(zhuǎn)子徑向上較長的薄平板狀部件。

      而且,如圖1以及圖2所示,在刀具安裝板12的前端部,以能夠繞成為與轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向正交的鉛垂軸的回轉(zhuǎn)軸O回轉(zhuǎn)的方式支承有工具回轉(zhuǎn)部件(回轉(zhuǎn)部件)13。該工具回轉(zhuǎn)部件13由回轉(zhuǎn)軸部13a和工具安裝部13b構(gòu)成。

      具體而言,呈軸狀的回轉(zhuǎn)軸部13a以能夠繞回轉(zhuǎn)軸O回轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))的方式支承于刀具安裝板12的前端部,能夠以該回轉(zhuǎn)軸O為回轉(zhuǎn)中心而在沿轉(zhuǎn)子徑向延伸且在與回轉(zhuǎn)軸O正交的線上設(shè)定的回轉(zhuǎn)位置(例如回轉(zhuǎn)角度成為0度的回轉(zhuǎn)位置,后述的插入位置PC)與沿轉(zhuǎn)子軸向延伸且在與回轉(zhuǎn)軸O正交的線上設(shè)定的回轉(zhuǎn)位置(例如回轉(zhuǎn)角度成為±90度的回轉(zhuǎn)位置,后述的加工位置PL、PR)之間回轉(zhuǎn)。

      并且,在回轉(zhuǎn)軸部13a的上端設(shè)置有鼠牙盤或鍵等分度部件14。即,回轉(zhuǎn)軸部13a能夠通過分度部件14而相對于上述3個回轉(zhuǎn)位置進行分度。而且,通過這樣地利用分度部件14將回轉(zhuǎn)軸部13a分度到各回轉(zhuǎn)位置,不僅能夠?qū)⒃摶剞D(zhuǎn)軸部13a高精度地分度,還能夠提高回轉(zhuǎn)軸部13a的各回轉(zhuǎn)位置處的支承剛性。

      另外,工具安裝部13b形成為從回轉(zhuǎn)軸部13a的外周部朝向徑向外側(cè)突出,在該工具安裝部13b的前端部以能夠裝卸的方式裝配有車削工具T。該車削工具T成為車削用的車刀。

      因此,通過使刀具臺11沿轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向移動,能夠使安裝于刀具安裝板12的車削工具T相對于渦輪轉(zhuǎn)子50在切入方向及進給方向上移動。而且,通過使工具回轉(zhuǎn)部件13繞回轉(zhuǎn)軸O回轉(zhuǎn),能夠使車削工具T以回轉(zhuǎn)軸O為回轉(zhuǎn)中心而在插入位置PC與加工位置PL、PR之間回轉(zhuǎn)。

      并且,因為工具回轉(zhuǎn)部件13相對于與插入位置PC以及加工位置PL、PR對應(yīng)的各回轉(zhuǎn)位置而通過分度部件14高精度地被分度,所以車削工具T也會相對于該插入位置PC以及加工位置PL、PR高精度地被定位。而且,因為工具回轉(zhuǎn)部件13的各回轉(zhuǎn)位置處的支承剛性通過分度部件14而提高,所以車削工具T的插入位置PC以及加工位置PL、PR處的支承剛性也被提高。

      此外,加工位置PL被設(shè)定于插入位置PC的左側(cè)(轉(zhuǎn)子軸向一側(cè)),在車削工具T左回轉(zhuǎn)(向轉(zhuǎn)子軸向一側(cè)回轉(zhuǎn))時,成為其刀尖的配置位置。另一方面,加工位置PR被設(shè)定于插入位置PC的右側(cè)(轉(zhuǎn)子軸向另一側(cè)),在車削工具T右回轉(zhuǎn)(向轉(zhuǎn)子軸向另一側(cè)回轉(zhuǎn))時,成為其刀尖的配置位置。

      此時,若車削工具T通過分度部件14而被定位到插入位置PC,則該車削工具T會與刀具安裝板12在轉(zhuǎn)子徑向上配置成一條直線狀,能夠與該刀具安裝板12一起在轉(zhuǎn)子徑向上通過環(huán)狀槽52的開口部52a而插入到環(huán)狀槽52內(nèi)。

      另一方面,若車削工具T通過分度部件14而被定位到加工位置PL、PR,則該車削工具T會以與刀具安裝板12的長度方向正交的方式在轉(zhuǎn)子軸向上延伸,從刀具安裝板12朝向轉(zhuǎn)子軸向外側(cè)突出,能夠?qū)Νh(huán)狀槽52的槽側(cè)面52b以及槽底面52c進行車削。此外,槽側(cè)面52b以及槽底面52c構(gòu)成環(huán)狀槽52的內(nèi)周面。

      并且,在渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1設(shè)置有NC(Numerical Control:數(shù)字控制)裝置(控制單元)20。該NC裝置20能夠根據(jù)環(huán)狀槽52的槽形狀來控制渦輪轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)速、刀具臺11向轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向的移動、工具回轉(zhuǎn)部件13(車削工具T)的回轉(zhuǎn)、車削工具T的切入速度、切入量、進給速度、進給量等。

      接著,使用圖3以及圖4對渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1的加工動作進行說明。

      首先,如圖3(a)所示,在環(huán)狀槽52的外側(cè),將車削工具T安裝于刀具安裝板12的工具回轉(zhuǎn)部件13,然后使該車削工具T自動回轉(zhuǎn)到加工位置PL。接著,通過使刀具臺11在轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向上移動,來使車削工具T的刀尖與開口部52a的左側(cè)角部(轉(zhuǎn)子軸向一側(cè)角部)相對。

      即,因為通過車削工具T來對位于環(huán)狀槽52的左側(cè)(轉(zhuǎn)子軸向一側(cè))的槽側(cè)面52b以及槽底面52c進行車削,因此使刀具臺11移動來使車削工具T的刀尖位置與基于開口部52a的左側(cè)角部的位置而設(shè)定的原點位置一致。

      接下來,如圖3(b)所示,通過使刀具臺11在轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向上移動,并且使車削工具T從加工位置PL自動回轉(zhuǎn)到插入位置PC,來使刀具安裝板12以及車削工具T在開口部52a內(nèi)通過而插入到環(huán)狀槽52內(nèi)。

      然后,如圖3(c)所示,使車削工具T從插入位置PC自動回轉(zhuǎn)到加工位置PL。其后,一邊使渦輪轉(zhuǎn)子50繞轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn),一邊使刀具臺11在轉(zhuǎn)子徑向以及轉(zhuǎn)子軸向上移動,對車削工具T賦予切入和進給,由此對槽側(cè)面52b以及槽底面52c進行車削。

      進而,通過一邊將車削工具T依次更換成工具長度逐漸變長的車削工具,一邊反復進行上述的車削動作,來完成對左側(cè)的槽側(cè)面52b以及槽底面52c的車削。

      另外,在對位于環(huán)狀槽52的右側(cè)(轉(zhuǎn)子軸向另一側(cè))的槽側(cè)面52b以及槽底面52c進行車削的情況下,使刀具臺11移動來使車削工具T的刀尖位置與基于開口部52a的右側(cè)角部(轉(zhuǎn)子軸向另一側(cè)角部)的位置而設(shè)定的原點位置一致,然后依次進行上述的車削動作即可。

      因而,環(huán)狀槽52從槽寬度在深度方向上從開口部52a到槽底面52c保持恒定的槽被加工成在轉(zhuǎn)子軸向上相對的槽側(cè)面52b間的槽寬度比開口部52a的槽寬度寬的槽。然后,如圖4所示,通過對所有的環(huán)狀槽52進行車削加工,來完成對渦輪轉(zhuǎn)子50的加工。

      因此,根據(jù)本發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床1以及渦輪轉(zhuǎn)子加工方法,通過使車削工具T能夠以回轉(zhuǎn)軸O為回轉(zhuǎn)中心而在插入位置PC與加工位置PL、PR之間回轉(zhuǎn),能夠在將該車削工具T插入環(huán)狀槽52(開口部52a)之前進行車削工具T的安裝作業(yè),因此能夠以高精度且短時間來安裝車削工具T。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)加工精度的提高以及加工時間的縮短。

      另外,通過能夠利用分度部件14來對工具回轉(zhuǎn)部件13進行分度,不僅能夠高精度地進行工具回轉(zhuǎn)部件13向各回轉(zhuǎn)位置的分度以及車削工具T相對于插入位置PC以及加工位置PL、PR的定位,還能夠提高工具回轉(zhuǎn)部材13的各回轉(zhuǎn)位置處的支承剛性以及車削工具T的插入位置PC以及加工位置PL、PR處的支承剛性。由此,工具回轉(zhuǎn)部件13及車削工具T對于加工時的大的切削負荷也能夠耐受,所以能夠提高加工條件的自由度。

      而且,因為能夠在環(huán)狀槽52的外側(cè)進行車削工具T的安裝作業(yè),所以能夠?qū)⒊蔀閷Νh(huán)狀槽52的內(nèi)周面52b、52c進行車削時的加工基準的原點位置設(shè)定在環(huán)狀槽52的外側(cè)。由此,原點位置不會偏離,能夠?qū)⒃撛c位置固定于恒定的位置,因此即使一邊將車削工具T依次變更成工具長度逐漸變長的工具一邊反復進行車削,也能夠防止加工精度的下降。

      產(chǎn)業(yè)上的可利用性

      本發(fā)明的渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床能夠?qū)崿F(xiàn)加工時間的縮短,所以能夠非常有益地利用于加工費用的削減對策。

      附圖標記說明

      1 渦輪轉(zhuǎn)子加工用車床

      11 刀具臺

      12 刀具安裝板

      13 工具回轉(zhuǎn)部件

      13a 回轉(zhuǎn)軸部

      13b 工具安裝部

      14 分度部件

      20 NC裝置

      50 渦輪轉(zhuǎn)子

      51 盤部

      52 環(huán)狀槽

      52a 開口部

      52b 槽側(cè)面

      52c 槽底面

      T 車削工具

      PC 插入位置

      PL、PR 加工位置

      O 回轉(zhuǎn)軸

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