特開 2022-178742 タービンディスク溝加工用ブローチおよび当該ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022178742

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】タービンディスク溝加工用ブローチおよび当該ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23D 43/02 20060101AFI20221125BHJP

【ＦＩ】

B23D43/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021085762

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100192614

【弁理士】

【氏名又は名称】梅本 幸作

(74)【代理人】

【識別番号】100158355

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 明子

(72)【発明者】

【氏名】野田 哲夫

【テーマコード（参考）】

3C050

【Ｆターム（参考）】

3C050BB03

3C050BD01

(57)【要約】

【課題】リブを有するタービンディスクの溝加工においてもタービンディスクの一部が損傷を受けることなく溝加工を行えるタービンディスク溝加工用ブローチおよび当該ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法を提供する。
【解決手段】長手方向に配列されている複数の切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの底部を支える基部３を備えたタービンディスク溝加工用ブローチ１において、切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにタービンディスク溝加工用ブローチ１の幅方向に対する所定の傾斜角θを設ける。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リブ状の突起を有するタービンディスクの外周面に溝加工を行うためのタービンディスク溝加工用ブローチであって、前記タービンディスク溝加工用ブローチは長手方向に配列されている複数の切れ刃と、前記切れ刃の底部を支える基部と、を有しており、前記切れ刃には前記ブローチの幅方向に対して所定の傾斜角で傾斜していることを特徴とするタービンディスク溝加工用ブローチ。

【請求項2】

前記傾斜角は、０．５°以上１０°以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のタービンディスク溝加工用ブローチ。

【請求項3】

前記切れ刃の幅方向の寸法は、前記基部の幅方向の寸法の５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンディスク溝加工用ブローチ。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタービンディスク溝加工用ブローチを用いた前記タービンディスクの溝加工方法であって、前記タービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心軸と前記タービンディスクの径方向の中心軸とを互いにずらした状態で前記タービンディスクの外周面に溝加工を行うことを特徴とするタービンディスクの溝加工方法。

【請求項5】

請求項１に記載のタービンディスク溝加工用ブローチを用いた前記タービンディスクの溝加工方法であって、前記傾斜角が０°である前記タービンディスク溝加工用ブローチを用いて前記タービンディスクの溝加工を行う第１溝加工工程と、前記第１溝加工工程後に前記傾斜角が０．５°以上１０°以下の範囲である前記タービンディスク溝加工用ブローチを用いて前記タービンディスクの溝加工を行う第２溝加工工程と、を有することを特徴とするタービンディスクの溝加工方法。

【請求項6】

前記第２溝加工工程後に、前記傾斜角が０°である前記タービンディスク溝加工用ブローチを用いて前記タービンディスクの溝加工を再度行うことを特徴とする請求項５に記載のタービンディスクの溝加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ジェットエンジンや発電機等で使用されるタービンディスク、特に内側もしくは外側にリブを設けたタービンディスクの円周上に溝加工を行う専用のブローチ、当該ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、各種部品の内周側もしくは外周側に歯車加工を行う場合には、ブローチという切削工具を用いて行われる（特許文献１参照）。中でも、ジェットエンジン等で使用されるタービンディスクの円周に沿って、特殊な形状の溝加工を行う場合にも、その形状に即したブローチを用いて切削加工が行われる（特許文献２および３参照）。タービンディスク３００の周縁部の部分断面図を図５、図５に示すタービンディスク３００の周縁部に溝加工を行った模式底面図を図６、別形態のタービンディスク４００の周縁部の部分断面図を図７に示す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－１１８８３７号公報

【特許文献2】特開２００１－２３４７０４号公報

【特許文献3】特表２０１６－５０８８８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、図５ないし図７に示す様にタービンディスク３００，４００の内側もしくは（および）外側にはリブ３０１，４０１，４０２が設けられている場合、従来のブローチで溝加工を行ってもリブ３０１，４０１，４０２の溝加工時にブローチを形成している切れ刃が一方側のみで切削加工が行われることがある。また、図６に示す様にブローチの幅方向の中心Ｃ１１がタービンディスクの中心Ｃ１２が所定の角度α（スキュー角とも言う）を有した状態で切削加工を行う場合もある。従来のタービンディスク溝加工用ブローチを用いたタービンディスク５００の溝加工工程（第１工程～第３工程）の模式図を図８ないし図１０に示す。

【0005】

前述したようにタービンディスク５００の周縁部にはリブ５０１を有しており、かつスキュー角を有した状態、すなわちブローチの幅方向の中心Ｃ２１がタービンディスク５００の中心Ｃ２２が所定の角度を有した状態で溝加工を行う場合、図８に示す様に従来のタービンディスク溝加工用ブローチ７０（７１～７３）を用いて、リブ５０１のいずれか一方の端部で溝加工が完了する。

【0006】

先に溝加工が完了した端部は、その後の従来のタービンディスク溝加工用ブローチ７０（７１～７４）を用いた溝加工では、ブローチによる拘束を受けない状態で図９に示す様にリブ５０１の中央部や反対側の端部は溝加工が進む。同時に、当該リブ５０１の一部が大きな塊Ｂとして発生する。

【0007】

その後、反対側の端部の溝加工が完了すると、図１０に示す様に従来のタービンディスク溝加工用ブローチ７０（７１～７５）を用いることで各ブローチによる拘束を受けずに切削加工が進むので、当該リブ５０１の一部である塊Ｂによってタービンディスク５００の一部が損なわれるという問題があった。

【0008】

そこで、本発明はリブを有するタービンディスクの溝加工においても、タービンディスクの一部が損傷を受けることなく溝加工を行うことができるタービンディスク溝加工用ブローチおよび当該ブローチを用いた溝加工方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のタービンディスク溝加工用ブローチは、リブ状の突起を有するタービンディスクの外周面に溝加工を行うためのタービンディスク溝加工用ブローチであり、当該タービンディスク溝加工用ブローチは、長手方向に配列されている複数の切れ刃とこれら複数の切れ刃の底部を支える基部から形成されている。そして、これらの切れ刃に当該ブローチの幅方向に対して所定の傾斜角を設け、この傾斜角は、０．５°以上１０°以下の範囲とすることが望ましい。また、これらの切れ刃の幅方向の寸法は、基部の幅方向の寸法の５０％以下とすることができる。

【0010】

当該タービンディスク溝加工用ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法の発明については、タービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心軸とタービンディスクの径方向の中心軸とを互いにずらした状態（離間させた状態）でタービンディスクの外周面に溝加工を行う溝加工方法とする。

【0011】

また、当該タービンディスク溝加工用ブローチを用いたタービンディスクの溝加工方法において、当該ブローチの切れ刃の傾斜角を０°としたブローチを用いてタービンディスクの溝加工を行う第１溝加工工程、第１溝加工工程後に傾斜角が０．５°以上１０°以下の範囲であるタービンディスク溝加工用ブローチを用いてタービンディスクの溝加工を行う第２溝加工工程、を含むタービンディスクの溝加工方法とすることもできる。

【0012】

さらに、前述の第２溝加工工程後に、ブローチの切れ刃の傾斜角を０°としたタービンディスク溝加工用ブローチを用いてタービンディスクの溝加工を再度行っても構わない。

【発明の効果】

【0013】

本発明のタービンディスク溝加工用ブローチを形成する各切れ刃に当該ブローチの幅方向に対して所定の範囲で傾斜角を設けることで、リブを有するタービンディスクの溝加工であってもリブの部分に対して均等に切削加工が行われるので、タービンディスクの一部が損傷を受けることなく溝加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ１の正面図である。

【図2】本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ１の右側面図である。

【図3】本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ１０を用いたタービンディスク１００の溝加工形態（第１加工形態）の模式図である。

【図4】本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ２０を用いたタービンディスク２００の溝加工形態（第２加工形態）の模式図である。

【図5】タービンディスク３００の周端部（第１形態）の模式断面図である。

【図6】図５に示すタービンディスク３００の周端部の模式底面図である。

【図7】タービンディスク４００の周端部（第２形態）の模式断面図である。

【図8】従来のタービンディスク溝加工用ブローチ７０（７１～７３）を用いたタービンディスク５００の溝加工工程（第１工程）の模式図である。

【図9】従来のタービンディスク溝加工用ブローチ７０（７１～７４）を用いたタービンディスク５００の溝加工工程（第２工程）の模式図である。

【図10】従来のタービンディスク溝加工用ブローチ７０（７１～７５）を用いたタービンディスク５００の溝加工工程（第３工程）の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明のタービンディスク溝加工用ブローチの一実施形態について図面を用いて以下に説明する。本発明の第１実施形態であるタービンディスク溝加工用ブローチ１の正面図を図１、タービンディスク溝加工用ブローチ１の右側面図を図２にそれぞれ示す。

【0016】

本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ１は、図１に示す様に複数の切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが長手方向（切削加工時におけるタービンディスク溝加工用ブローチの移動方向）に配列されている。これら複数の切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの台座部分は、これらの切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの底部を支える基部３が形成されている。

【0017】

また、各切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、図２に示す様にタービンディスク溝加工用ブローチ１の幅方向に対して所定の角度θで傾斜している（以下、傾斜角という）。この傾斜角θは、０．５°以上１０°以下の範囲とする。これらの切れ刃２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの幅方向の寸法ｈは、基部３の幅方向の寸法Ｈの５０％以下としても構わない。

【0018】

次に、前述したタービンディスク溝加工用ブローチを用いるタービンディスクの溝加工方法の発明について図面を用いて説明する。本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ１０（１１～１３）を用いたタービンディスク１００の溝加工形態（第１加工形態）の模式図を図３に示す。本発明の溝加工は、第１および第２の溝加工工程から形成される。第１溝加工工程は、図３に示す様にまず切れ刃の傾斜角が０°であるタービンディスク溝加工用ブローチ５１，５２を用いて、外周面にリブ１０１を有したタービンディスク１００の溝加工を行う。

【0019】

その後、切れ刃の傾斜角が０．５°以上１０°以下の範囲であるタービンディスク溝加工用ブローチ１０（１１，１２，１３）を用いてタービンディスクの溝加工を行う（第２溝加工工程）。第２溝加工工程の後、切れ刃の傾斜角が０°であるタービンディスク溝加工用ブローチ５３を用いて、タービンディスクの溝加工を再度行うこともできる。

【0020】

本溝加工方法を用いることで、図３に示したタービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心軸Ｃ１とタービンディスクの径方向の中心軸Ｃ２を互いにずらした状態（図６に示すスキュー角αを有した状態）で溝加工を行うこともできる。

【0021】

次に、本発明のタービンディスク溝加工用ブローチ２０（２１～２５）を用いたタービンディスク２００の溝加工形態（第２加工形態）の模式図を図４に示す。本発明の溝加工方法は、第１加工形態と同様に、図４に示す様にまず切れ刃の傾斜角が０°であるタービンディスク溝加工用ブローチ６１，６２を用いてタービンディスク２００の溝加工を行う（第１溝加工工程）。本溝加工では、タービンディスク溝加工用ブローチの幅方向の中心Ｃ３とタービンディスクの径方向の中心軸Ｃ３は互いに一致しているものとする。

【0022】

その後、切れ刃の傾斜角が０．５°以上１０°以下の範囲であるタービンディスク溝加工用ブローチ２０（２１～２５）を用いてタービンディスク２００の溝加工を行う（第２溝加工工程）。第２溝加工工程の後、切れ刃の傾斜角が０°であるタービンディスク溝加工用ブローチ６３，６４を用いて、タービンディスク２００の溝加工を再度行う。

【0023】

なお、図４に示すように本発明の溝加工方法において、切れ刃の幅方向の大きさが互いに異なる複数のタービンディスク溝加工用ブローチ２２，２３を組み合わせることで溝の同一幅方向の加工を行うこともできる。

【符号の説明】

【0024】

１，１１～１３，２１～２５ タービンディスク溝加工用ブローチ
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）切れ刃
３ 基部
Ｃ１，Ｃ１１ タービンディスク溝加工用ブローチの中心軸
Ｃ２，Ｃ１２ タービンディスクの径方向の中心軸
ｈ 切れ刃の幅方向の寸法
Ｈ 基部の幅方向の寸法
θ 切れ刃の傾斜角
α タービンディスク溝加工用ブローチの中心軸とタービンディスクの径方向の中心軸の成す角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】