涡轮转子加工用车床以及涡轮转子加工方法与流程

本发明涉及用于对涡轮转子进行车削的涡轮转子加工用车床以及涡轮转子加工方法。

背景技术：

一般来说，气体涡轮、蒸气涡轮等各种涡轮所使用的涡轮转子具有通过使用由涡轮叶片产生的旋转力矩来驱动发电机的作用。因此，在涡轮转子上，沿转子轴向以规定的间隔设置有圆盘状的盘部，在这些盘部的外周面能够安装涡轮叶片。

另外，在涡轮转子的相邻的盘部之间，沿转子周向形成有环状槽。通过这样地在相邻的盘部之间形成环状槽，来实现涡轮转子的轻量化。并且，关于用于对槽进行车削的车床，以往以来提供了各种车床，例如在专利文献1中有所公开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-212778号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在形成于涡轮转子的外周部的环状槽中，开口部的槽宽度大多非常窄。因此，有时难以使车削工具保持加工时的姿势(安装方向)而通过开口部。于是，在以往的车床中，在环状槽内，将车削工具以保持成加工时的姿势的状态安装于机械侧。

由此，在以往的车床中，会在窄的环状槽内安装车削工具，所以其安装作业变得复杂。其结果，车削工具的安装精度会下降，不仅会对加工精度带来不良影响，还需要与加工的环状槽的数量相应地进行这样的安装作业，有可能招致加工时间的延长。

因此，本发明为了解决上述课题而完成，其目的在于提供能够实现加工精度的提高以及加工时间的缩短的涡轮转子加工用车床以及涡轮转子加工方法。

用于解决课题的手段

解决上述课题的第1发明的涡轮转子加工用车床，使在转子轴向上具有多级的盘部的涡轮转子绕转子轴旋转，通过车削工具来对在转子轴向上相邻的所述盘部间沿转子周向形成的环状槽的内周面，其特征在于，具备：

移动部件，被支承为能够在转子径向以及转子轴向上移动，通过所述环状槽的开口部而插入到该环状槽内；

回转部件，以能够绕与转子径向以及转子轴向正交的回转轴回转的方式支承于所述移动部件的前端部，使所述车削工具在所述车削工具能够通过所述开口部而插入到所述环状槽内的插入位置与所述车削工具能够对所述环状槽的所述内壁面进行车削的加工位置之间回转。

解决上述课题的第2发明的涡轮转子加工用车床，其特征在于，

具备分度部件，该分度部件以使所述车削工具被定位于所述插入位置以及所述加工位置的方式对所述回转部件进行分度。

解决上述课题的第3发明的涡轮转子加工方法，使在转子轴向上具有多级的盘部的涡轮转子绕转子轴旋转，通过车削工具来对在转子轴向上相邻的所述盘部间沿转子周向形成的环状槽的内周面进行车削，其特征在于，

使所述车削工具在所述环状槽的外侧回转到所述车削工具能够对所述环状槽的所述内壁面进行车削的加工位置，

使回转到了所述加工位置的所述车削工具的刀尖位置与基于所述环状槽的开口部的位置而设定的原点位置一致，

在使所述车削工具从所述加工位置回转到了所述车削工具能够通过所述开口部而插入到所述环状槽内的插入位置后，将所述车削工具经由所述开口部而插入到所述环状槽内，

使所述车削工具在所述环状槽内从所述插入位置回转到所述加工位置。

发明效果

因此，根据本发明的涡轮转子加工用车床以及涡轮转子加工方法，因为能够使车削工具在插入位置与加工位置之间回转，所以能够在环状槽的外侧进行车削工具的安装作业，因此能够以高精度且短时间来安装车削工具。由此，能够实现加工精度的提高以及加工时间的缩短。

附图说明

图1是本发明的一实施例的涡轮转子加工用车床的平面图。

图2是刀具安装板的放大图。

图3是车削环状槽时的动作图，(a)是示出使车削工具的刀尖位置移动到了原点位置时的情形的图，(b)是示出将车削工具插入到了环状槽内时的情形的图，(c)是示出通过车削工具来车削环状槽的内周面时的情形的图。

图4是车削加工后的涡轮转子的轴向剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的涡轮转子加工用车床以及涡轮转子加工方法详细地进行说明。

实施例

首先，图1所示的涡轮转子加工用车床1是对气体涡轮、蒸气涡轮等各种涡轮所使用的涡轮转子50进行车削加工的车床。

在此，针对涡轮转子50，在使用涡轮转子加工用车床1进行车削加工之前，使用其他的加工装置预先进行了粗加工。即，在车削加工前的涡轮转子50上，在转子轴向上以规定的间隔形成有呈圆盘状的多个盘部51，并且在转子轴向上相邻的各盘部51之间沿转子周向形成有环状槽52。即，涡轮转子加工用车床1对在转子径向上具有深度的环状槽52实施车削加工。

并且，如图1所示，粗加工后的涡轮转子50以能够绕转子轴旋转的方式支承于涡轮转子加工用车床1。与此相对，在涡轮转子加工用车床1中的涡轮转子50的转子径向外侧设置有刀具台11。该刀具台11被支承为能够在成为切入方向的转子径向以及成为进给方向的转子轴向上移动。

另外，在刀具台11的前部设置有呈薄平板状的刀具安装板(移动部件)12。该刀具安装板12为了能够在相邻的盘部51间的间隙、环状槽52的开口部52a处的转子轴向的槽宽度内以不与它们接触的方式通过，而成为在转子径向上较长的薄平板状部件。

而且，如图1以及图2所示，在刀具安装板12的前端部，以能够绕成为与转子径向以及转子轴向正交的铅垂轴的回转轴O回转的方式支承有工具回转部件(回转部件)13。该工具回转部件13由回转轴部13a和工具安装部13b构成。

具体而言，呈轴状的回转轴部13a以能够绕回转轴O回转(旋转)的方式支承于刀具安装板12的前端部，能够以该回转轴O为回转中心而在沿转子径向延伸且在与回转轴O正交的线上设定的回转位置(例如回转角度成为0度的回转位置，后述的插入位置P_C)与沿转子轴向延伸且在与回转轴O正交的线上设定的回转位置(例如回转角度成为±90度的回转位置，后述的加工位置P_L、P_R)之间回转。

并且，在回转轴部13a的上端设置有鼠牙盘或键等分度部件14。即，回转轴部13a能够通过分度部件14而相对于上述3个回转位置进行分度。而且，通过这样地利用分度部件14将回转轴部13a分度到各回转位置，不仅能够将该回转轴部13a高精度地分度，还能够提高回转轴部13a的各回转位置处的支承刚性。

另外，工具安装部13b形成为从回转轴部13a的外周部朝向径向外侧突出，在该工具安装部13b的前端部以能够装卸的方式装配有车削工具T。该车削工具T成为车削用的车刀。

因此，通过使刀具台11沿转子径向以及转子轴向移动，能够使安装于刀具安装板12的车削工具T相对于涡轮转子50在切入方向及进给方向上移动。而且，通过使工具回转部件13绕回转轴O回转，能够使车削工具T以回转轴O为回转中心而在插入位置P_C与加工位置P_L、P_R之间回转。

并且，因为工具回转部件13相对于与插入位置P_C以及加工位置P_L、P_R对应的各回转位置而通过分度部件14高精度地被分度，所以车削工具T也会相对于该插入位置P_C以及加工位置P_L、P_R高精度地被定位。而且，因为工具回转部件13的各回转位置处的支承刚性通过分度部件14而提高，所以车削工具T的插入位置P_C以及加工位置P_L、P_R处的支承刚性也被提高。

此外，加工位置P_L被设定于插入位置P_C的左侧(转子轴向一侧)，在车削工具T左回转(向转子轴向一侧回转)时，成为其刀尖的配置位置。另一方面，加工位置P_R被设定于插入位置P_C的右侧(转子轴向另一侧)，在车削工具T右回转(向转子轴向另一侧回转)时，成为其刀尖的配置位置。

此时，若车削工具T通过分度部件14而被定位到插入位置P_C，则该车削工具T会与刀具安装板12在转子径向上配置成一条直线状，能够与该刀具安装板12一起在转子径向上通过环状槽52的开口部52a而插入到环状槽52内。

另一方面，若车削工具T通过分度部件14而被定位到加工位置P_L、P_R，则该车削工具T会以与刀具安装板12的长度方向正交的方式在转子轴向上延伸，从刀具安装板12朝向转子轴向外侧突出，能够对环状槽52的槽侧面52b以及槽底面52c进行车削。此外，槽侧面52b以及槽底面52c构成环状槽52的内周面。

并且，在涡轮转子加工用车床1设置有NC(Numerical Control：数字控制)装置(控制单元)20。该NC装置20能够根据环状槽52的槽形状来控制涡轮转子50的转速、刀具台11向转子径向以及转子轴向的移动、工具回转部件13(车削工具T)的回转、车削工具T的切入速度、切入量、进给速度、进给量等。

接着，使用图3以及图4对涡轮转子加工用车床1的加工动作进行说明。

首先，如图3(a)所示，在环状槽52的外侧，将车削工具T安装于刀具安装板12的工具回转部件13，然后使该车削工具T自动回转到加工位置P_L。接着，通过使刀具台11在转子径向以及转子轴向上移动，来使车削工具T的刀尖与开口部52a的左侧角部(转子轴向一侧角部)相对。

即，因为通过车削工具T来对位于环状槽52的左侧(转子轴向一侧)的槽侧面52b以及槽底面52c进行车削，因此使刀具台11移动来使车削工具T的刀尖位置与基于开口部52a的左侧角部的位置而设定的原点位置一致。

接下来，如图3(b)所示，通过使刀具台11在转子径向以及转子轴向上移动，并且使车削工具T从加工位置P_L自动回转到插入位置P_C，来使刀具安装板12以及车削工具T在开口部52a内通过而插入到环状槽52内。

然后，如图3(c)所示，使车削工具T从插入位置P_C自动回转到加工位置P_L。其后，一边使涡轮转子50绕转子轴旋转，一边使刀具台11在转子径向以及转子轴向上移动，对车削工具T赋予切入和进给，由此对槽侧面52b以及槽底面52c进行车削。

进而，通过一边将车削工具T依次更换成工具长度逐渐变长的车削工具，一边反复进行上述的车削动作，来完成对左侧的槽侧面52b以及槽底面52c的车削。

另外，在对位于环状槽52的右侧(转子轴向另一侧)的槽侧面52b以及槽底面52c进行车削的情况下，使刀具台11移动来使车削工具T的刀尖位置与基于开口部52a的右侧角部(转子轴向另一侧角部)的位置而设定的原点位置一致，然后依次进行上述的车削动作即可。

因而，环状槽52从槽宽度在深度方向上从开口部52a到槽底面52c保持恒定的槽被加工成在转子轴向上相对的槽侧面52b间的槽宽度比开口部52a的槽宽度宽的槽。然后，如图4所示，通过对所有的环状槽52进行车削加工，来完成对涡轮转子50的加工。

因此，根据本发明的涡轮转子加工用车床1以及涡轮转子加工方法，通过使车削工具T能够以回转轴O为回转中心而在插入位置P_C与加工位置P_L、P_R之间回转，能够在将该车削工具T插入环状槽52(开口部52a)之前进行车削工具T的安装作业，因此能够以高精度且短时间来安装车削工具T。由此，能够实现加工精度的提高以及加工时间的缩短。

另外，通过能够利用分度部件14来对工具回转部件13进行分度，不仅能够高精度地进行工具回转部件13向各回转位置的分度以及车削工具T相对于插入位置P_C以及加工位置P_L、P_R的定位，还能够提高工具回转部材13的各回转位置处的支承刚性以及车削工具T的插入位置P_C以及加工位置P_L、P_R处的支承刚性。由此，工具回转部件13及车削工具T对于加工时的大的切削负荷也能够耐受，所以能够提高加工条件的自由度。

而且，因为能够在环状槽52的外侧进行车削工具T的安装作业，所以能够将成为对环状槽52的内周面52b、52c进行车削时的加工基准的原点位置设定在环状槽52的外侧。由此，原点位置不会偏离，能够将该原点位置固定于恒定的位置，因此即使一边将车削工具T依次变更成工具长度逐渐变长的工具一边反复进行车削，也能够防止加工精度的下降。

产业上的可利用性

本发明的涡轮转子加工用车床能够实现加工时间的缩短，所以能够非常有益地利用于加工费用的削减对策。

附图标记说明

1 涡轮转子加工用车床

11 刀具台

12 刀具安装板

13 工具回转部件

13a 回转轴部

13b 工具安装部

14 分度部件

20 NC装置

50 涡轮转子

51 盘部

52 环状槽

52a 开口部

52b 槽侧面

52c 槽底面

T 车削工具

P_C 插入位置

P_L、P_R 加工位置

O 回转轴