压缩机叶轮、离心压缩机、压缩机叶轮的加工方法以及压缩机叶轮的加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在轮毂的外周配置有多个叶片的压缩机叶轮、离心压缩机、压缩机叶轮的加工方法以及压缩机叶轮的加工装置。
【背景技术】
[0002]以往的增压器具有旋转自如地保持涡轮轴的轴承壳体。在涡轮轴的一端设置有涡轮叶轮。在涡轮轴的另一端设置有压缩机叶轮。增压器连接于引擎，从引擎排出的排出气体流入增压器。当通过排出气体使涡轮叶轮旋转后，通过该涡轮叶轮的旋转，经由涡轮轴使压缩机叶轮旋转。此外，通过电动机等的旋转动力使压缩机叶轮旋转的离心压缩机也较为普及。
[0003]如专利文献I所示，压缩机叶轮具备轮毂和配置于轮毂周围并与轮毂一体地设置的多个叶片(叶)。该轮毂、多个叶片以及收纳压缩机叶轮的护罩(壳体)形成对流体进行压缩的流道。换句话说，他们起到流体的流道的壁面的作用。叶片的叶片面的曲面形状分为由点群构成的形状和由母线构成的形状。由点群构成的曲面形状通过使用立铣刀等工具的前端部的切削来形成。另一方面，由母线构成的形状通过使立铣刀等工具的旋转轴向与母线的方向一致地使用工具的侧面进行的切削来形成。使用工具的侧面的切削一次能够切削较大宽度，因此能够使加工时间比较短。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2007-50444号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]可是，在叶片面具有由母线构成的曲面的叶轮(所谓的母线叶轮)的加工中，若以加工数据成为最小的方式进行设计，后缘附近的母线的方向与叶轮的旋转轴向几乎平行。在这种情况下，按照加工中的工具的路线，存在工具的保持部与加工前、加工中的叶轮的原材料干涉的隐患。为了避免这种干涉，考虑使用轴向较长的工具。然而，若从保持部到工具与原材料的接触部分的距离变长，则加工中工具振动，有可能产生所谓的振纹。
[0009]另外，从前缘到后缘，在使对叶片面进行加工的工具从叶片的后缘侧离开时，工具的前端挂住叶轮的原材料，导致所谓的按压加工，存在留下不必要的加工痕迹的隐患。为了可靠地避免这样的振纹、按压加工，采取将加工中的工具的移动速度抑制得较低等对策。然而，根据这样的对策，将会牺牲加工性、加工时间。
[0010]本发明的目的在于，提供能够提高加工性并缩短加工时间的压缩机叶轮、离心压缩机、压缩机叶轮的加工方法以及压缩机叶轮的加工装置。
[0011]解决课题所用的方法
[0012]本发明的第一方案的主旨为一种压缩机叶轮，与轴一体旋转，将从形成于离心压缩机主体的吸入口吸入的流体压缩并送出至该轴的径向外侧，上述压缩机叶轮具备:固定于轴的一端的轮毂；以及配置于轮毂的外周的多个叶片，各叶片具备叶片面，该叶片面具有作为流体的流动方向的上游侧的端部的前缘、以及作为流体的流动方向的下游侧的端部的后缘，且是使直线的母线移动的轨迹所描绘的曲面，母线在后缘侧与后缘具有交点，并且与后缘具有交点的母线随着从轴的轴向的一端侧朝向另一端侧，向靠近轴的径向内侧的方向倾斜。
[0013]位于比交点更靠轴的轴向的另一端侧的后缘和位于比交点更靠轴的轴向的另一端侧的母线所成的角也可以为20度以上。
[0014]本发明的第二方案的主旨为一种离心压缩机，其具备:离心压缩机主体；旋转自如地支撑于离心压缩机主体的轴；以及压缩机叶轮，该压缩机叶轮具有固定于轴的一端的轮毂和配置于轮毂的外周的多个叶片，并与轴一体旋转，将从形成于离心压缩机主体的吸入口吸入的流体压缩并送出至径向外侧，各叶片具备叶片面，该叶片面具有作为流体的流动方向的上游侧的端部的前缘、以及作为流体的流动方向的下游侧的端部的后缘，且是使直线的母线移动的轨迹所描绘的曲面，母线在后缘侧与后缘具有交点，并且与后缘具有交点的母线随着从轴的轴向的一端侧朝向另一端侧，向靠近轴的径向内侧的方向倾斜。
[0015]本发明的第三方案的主旨为一种压缩机叶轮的加工方法，是切削出离心压缩机的压缩机叶轮的配置于轮毂的外周的多个叶片中的叶片面的加工方法，该叶片面具有作为流体的流动方向的上游侧的端部的前缘、以及作为流体的流动方向的下游侧的端部的后缘，上述压缩机叶轮的加工方法为，在初始位置配置工具，在该初始位置，工具的旋转轴的轴向与叶片的前缘的方向平行，且工具的前端朝向轮毂侧，从前缘朝向后缘，在用工具的侧面对成为多个叶片的间隙的部分的原材料进行切削的同时，使工具的轴向距初始位置的倾斜角在轴向向后缘的方向靠近的方向上连续地变大，在切削到后缘而切削出叶片面时，倾斜角为锐角。
[0016]本发明的第四方案的主旨为一种压缩机叶轮的加工装置，是从原材料切削出离心压缩机的压缩机叶轮的配置于轮毂的外周的多个叶片中的叶片面的加工装置，该叶片面具有作为流体的流动方向的上游侧的端部的前缘、以及作为流体的流动方向的下游侧的端部的后缘，上述加工装置具备:支撑工具并使工具绕工具的轴中心旋转的旋转部；使工具与原材料的相对的位置及姿态位移的移动部；以及对由旋转部进行的工具的旋转、以及由移动部进行的工具与原材料的相对的位置及姿态的位移进行控制的控制部，控制部控制移动部，使得在初始位置配置该工具，在该初始位置，工具的旋转轴的轴向与前缘的方向平行，且工具的前端朝向轮毂侧，控制部对旋转部以及移动部进行控制，使得从前缘朝向后缘，在使工具旋转而用工具的侧面对成为多个叶片的间隙的部分的原材料进行切削的同时，使工具的轴向距初始位置的倾斜角在工具的轴向向后缘的方向靠近的方向上连续地变大，在切削到后缘而切削出叶片面时，该倾斜角为锐角。
[0017]发明的效果
[0018]根据本发明，能够提高压缩机叶轮的加工性并缩短加工时间。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的一实施方式的增压器的概要剖视图。
[0020]图2是本发明的一实施方式的压缩机叶轮的立体图。
[0021]图3(a)是用于说明本发明的一实施方式的叶片的形状的图，图3(b)是用于说明比较例的叶片的形状的图。
[0022]图4(a)以及图4(b)是用于说明本发明的一实施方式的压缩机叶轮的加工装置的图。
[0023]图5(a)?图5(c)是用于说明本发明的一实施方式的压缩机叶轮的加工方法的图，图5(d)?图5(f)是用于说明比较例的叶轮的加工方法的图。
[0024]图6(a)以及图6(b)是用于说明叶片的加工的加工性的图。
[0025]图7(a)?图7(f)是用于对叶片的加工的干涉进行说明的图。
【具体实施方式】
[0026]以下参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细地说明。该实施方式所示的尺寸、材料、其他的具体的数值等仅仅是为了使发明容易理解而进行的例示，特别是除了拒绝的情况，均不对本发明构成限定。此外，本说明书以及附图中，对于具有实质相同的功能、结构的要素，通过标记相同的附图标记而省略重复说明，另外与本发明没有直接关系的要素省略图示。
[0027]在以下的实施方式中，作为离心压缩机的一个例子，以包含与离心压缩机相同结构部的增压器的压缩机叶轮、搭载有压缩机叶轮的增压器、压缩机叶轮的加工方法以及压缩机叶轮的加工装置为例进行说明。首先，对搭载有压缩机叶轮的增压器的概要的结构进行说明，之后对压缩机叶轮的结构及其加工方法以及加工装置进行详述。
[0028]图1是增压器C的概要剖视图。以下，以图示的箭头L方向为增压器C的左侧、以箭头R方向为增压器C的右侧进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体I (离心压缩机主体)。增压器主体I具备轴承壳体2和通过紧固螺栓3而连结于轴承壳体2的左侧的涡轮壳体4以及通过紧固螺栓5而连结于轴承壳体2的右侧的压缩机壳体6。这些部件被一体化。
[0029]在轴承壳体2上形成有沿增压器C的左右方向贯通的轴承孔2a。在轴承孔2a内，涡轮轴7(轴)经由轴承而被旋转自如地支撑。在涡轮轴7的一端一体地固定有压缩机叶轮8 (叶轮)。压缩机叶轮8被旋转自如地收纳在压缩机壳体6内。另外，在涡轮轴7的一端一体地固定有涡轮叶轮9。涡轮叶轮9被旋转自如地收纳在涡轮壳体4内。
[0030]在压缩机壳体6形成有吸入口 10。吸入口 10在增压器C的右侧开口。另外，吸入口 10连接于空气净化器(未图示)。另外，在通过紧固螺栓5将轴承壳体2与压缩机壳体6连结的状态下，这两个壳体2、6的对置面形成对流体进行升压的扩压流道11。扩压流道11从涡轮轴7 (压缩机叶轮8)的径向内侧朝向外侧环状地形成。扩压流道11在上述径向内侧通过压缩机叶轮8与形成于压缩机壳体6的吸入口 10连通。
[0031]在压缩机壳体6设置有压缩机涡旋流道12。压缩机涡旋流道12位于比扩压流道11更靠涡轮轴7 (压缩机叶轮8)的径向外侧，并形成为环状。压缩机涡旋流道12与引擎的吸气口(未图示)连通。另外，压缩机涡旋流道12也与扩压流道11连通。若压缩机叶轮8旋转，则流体从吸入口 10被吸入压缩机壳体6内，在压缩机叶轮8的叶片间流通。在该过程中流体的速度通过离心力的作用而增加，在扩压流道11以及压缩机涡旋流道12升压并被引导至引擎的