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_2

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吸气口(未图示)。即,压缩机叶轮8将从吸入口 10吸入的流体压缩并送出至涡轮轴7的径向外侧。
[0032]在涡轮壳体4形成有涡轮涡旋流道13。涡轮涡旋流道13位于比涡轮叶轮9更靠涡轮轴7的径向外侧,并形成为环状。另外,在涡轮壳体4形成有吐出口 14。吐出口 14经过涡轮叶轮9而与涡轮涡旋流道13连通。另外,吐出口 14面向涡轮叶轮9的正面,与排出气体净化装置(未图示)连接。
[0033]在通过紧固螺栓3将轴承壳体2和涡轮壳体4连结的状态下,在这两个壳体2、4的对置面间形成有间隙15。间隙15从涡轮轴7的径向内侧朝向外侧环状地形成。
[0034]涡轮涡旋流道13与引导从引擎排出的排出气体的气体流入口(未图示)连通。另夕卜,涡轮涡旋流道13也与上述的间隙15连通。排出气体从气体流入口被引导至涡轮涡旋流道13,经过涡轮叶轮9而被引导至吐出口 14。在该流通过程中排出气体使涡轮叶轮9旋转。而且,上述的涡轮叶轮9的旋转力经过涡轮轴7而传递至压缩机叶轮8,流体被压缩机叶轮8的旋转力升压并被引导至引擎的吸气口。
[0035]图2是压缩机叶轮8的立体图。如图2所示,压缩机叶轮8具有轮毂16 (轮)和多个叶片17(叶)。
[0036]轮毂16具有上表面16a和面积比上表面16a大的底面16b。轮毂16还具有从上表面16a朝向底面16b向径向外侧变宽的外周面16c。轮毂16是以底面16b以及上表面16a的中心为旋转轴旋转的旋转体。
[0037]另外,在轮毂16设置有贯通孔16d。贯通孔16d从上表面16a朝向底面16b而贯通。在贯通孔16d插通有涡轮轴7。通过该插通,涡轮轴7的端部从上表面16a突出。在该突出的部分形成有螺纹槽。通过在该螺纹槽拧紧螺母,轮毂16被固定于涡轮轴7的一端。
[0038]叶片17是与轮毂16 —体形成的薄板形状的部件。叶片17在轮毂16的外周面16c相互在周向上离开地配置有多个。相邻的叶片17的周向间隙(叶间17a)成为流体的流道。另外,叶片17从轮毂16的外周面16c向径向外侧延伸,并在轮毂16的周向上倾斜地弯曲。
[0039]另外,叶片17由整叶片18 (长叶片、完整叶)和轴向长度比整叶片18短的半叶片19(短叶片、半叶)构成。整叶片18和半叶片19在周向上交替地配置。这样,通过将半叶片19配置在整叶片18之间,相比于相同数量的叶片17全部由整叶片18构成的情况,增压器C的流体的吸引效率提高。以下,简称为叶片17的情况表示整叶片18以及半叶片19双方。
[0040]图3(a)是用于说明叶片17的形状的图。图3 (a)由点划线表示本实施方式的叶片17的子午面形状。图3(b)由点划线表示比较例的叶片W的子午面形状。子午面形状是在使一枚叶片17、W的轮廓不改变轮毂16的径向位置地绕轮毂16的旋转轴旋转,在平行于轮毂16的旋转轴的平面上投影的形状。在图3(a)以及图3(b)中,左右方向表示涡轮轴7的轴向。另外,各图中的右侧表示轮毂16的底面16b侧,左侧表示轮毂16的上表面16a侦U。另外,在图3(a)以及图3(b)中,上下方向表示涡轮轴7的径向。各图中的上侧表示径向外侧,下侧表示径向内侧。
[0041]如图3(a)所示,叶片17 (即整叶片18或半叶片19)具有通过压缩机叶轮8的流体的流动方向(以下,简称为流动方向)的上游侧的端部即前缘17b。此外,半叶片19的前缘17b位于比整叶片18的前缘17b更靠流动方向的下游侧。
[0042]另外,叶片17具有流动方向的下游侧的端部即后缘17c。叶片面17d是叶片17中将前缘17b和后缘17c作为流动方向的两侧的端部而具有的曲面。叶片面17d面向形成于叶间17a的流道。
[0043]如图3(a)所示,在子午面形状中,前缘17b相对于涡轮轴7的径向大致平行。后缘17c相对于涡轮轴7的轴向大致平行。
[0044]叶片面17d以前缘17b、后缘17c为端部,使直线的母线17e(图3(a)中,由虚线表示)连续地移动的轨迹所描绘的曲面,即所谓的直纹面。即,母线17e是在由直线(线段)的移动来描绘曲面时的任一位置的直线。因此,压缩机叶轮8构成为所谓的母线叶轮。
[0045]图3(a)为了容易理解母线17e的方向,从叶片面17d的后缘17c侧突出地表示母线 17e。
[0046]母线17e在后缘17c侧具有与后缘17c的交点a。另外,母线17e随着从涡轮轴7的轴向的一端侧(图3中左侧)朝向另一端侧(图3中右侧),向靠近涡轮轴7的径向内侧的方向倾斜。即,在与后缘17c交叉的母线17e中,涡轮轴7的轴向的一端侧位于比另一端侧更靠径向外侧。
[0047]另外,若将位于比交点a更靠涡轮轴7的轴向的另一端侧(图3中右侧)的后缘17c和位于比交点a更靠涡轮轴7的轴向的另一端侧(图3中右侧)的母线17e所成的角记为角A,则角A在20度以上。
[0048]图3 (b)表示比较例的叶片W。若该图所示,母线We根据叶片W的叶片面Wd的曲面形状而被特定。母线We在后缘Wc侧与涡轮轴7的轴向大致平行。因此,与图3(a)所示的叶片17不同,母线We与后缘Wc没有交点。在这种情况下,有可能使叶片W的加工变得困难。以下,对压缩机叶轮8的加工装置进行说明,之后表示压缩机叶轮8的加工方法的同时,比较叶片17、W的加工性并进行详述。
[0049]图4(a)以及图4(b)是用于说明压缩机叶轮8的加工装置20的图。图4(a)表示加工装置20的外观图。图4(b)表示加工装置20对压缩机叶轮8的原材料M进行加工的形态。
[0050]加工装置20例如由同时5轴加工中心构成。如图4(a)所示,加工装置20具备旋转部21、移动部22、保持部23、移动部24、控制部25以及操作部26。如图4(b)所示,旋转部21具有支撑立铣刀等工具T的夹具部21a和马达(未图示)。旋转部21在夹具部21a支撑工具T的状态下,通过马达的动力使工具T与夹具部21a —同旋转。夹具部21a以夹具部21a的旋转轴与工具T的轴中心一致的状态支撑工具T。
[0051]移动部22例如由通过马达(未图示)实现相互正交的三轴能够移动的自动台构成。移动部22支撑旋转部21。而且,移动部22能够使旋转部21在三轴中任一方向上移动。
[0052]保持部23例如由夹钳装置构成。保持部23保持压缩机叶轮8的原材料M。原材料M预先形成有成为轮毂16的贯通孔16d的孔。保持部23具有保持原材料M的外周面的第一夹钳23a。另外,在隔着原材料M与第一夹钳23a相反侧配置有第二夹钳23b。在第二夹钳23b固定有销23c。销23c的前端具有越靠前端侧直径越小的锥形状。销23c的前端插通于成为轮毂16的贯通孔16d的原材料M的孔。这样,由第一夹钳23a和销23c夹持原材料M。
[0053]移动部24支撑保持部23。移动部24例如能够通过马达(未图示),使保持部23和原材料M绕相互不同的两轴的轴旋转。
[0054]通过移动部22、24合作,能够使工具T与原材料M的相对的位置及姿态以较高的自由度位移。
[0055]控制部25按照通过操作部26而输入的加工路径等信息,控制旋转部21的工具T的旋转以及移动部22、24的工具T与原材料M的相对的位置及姿态的位移。以下,对控制部25的压缩机叶轮8的加工处理的流程进行详述。
[0056]图5是用于说明压缩机叶轮8的加工方法的图。图5(a)?(C)表示本实施方式的叶片17的加工处理的形态。图5(d)?(f)表示比较例的叶片W的加工处理的形态。为了容易理解,省略各图的加工装置20的图示。
[0057]在母线叶轮的加工中,使用工具T的刀刃的侧面Ta切削压缩机叶轮8的原材料M。此时,工具T的旋转轴向与母线17e、We的方向一致。
[0058]如图5 (a)所示,控制部25控制移动部22、24以及旋转部21,在初始位置配置工具T,在该初始位置,工具T的旋转轴的轴向与前缘17b的方向平行,且工具T的前端朝向轮毂16侧(图5中下侧)。
[0059]接下来,控制部25控制移动部22、24以及旋转部21,如图5 (b)所示地使工具T的旋转轴与母线17e的方向(延伸方向)一致,并且使用工具T的侧面Ta切削原材料Μ。BP,控制部25使工具T旋转,从前缘17b朝向后缘17c,由侧面Ta对成为多个叶片17的间隙(叶间17a)的部分的原材料M进行切削。在该切削期间,控制部25使工具T的轴向距初始位置的倾斜角向工具T的轴向靠近后缘17c的方向(延伸方向)的方向连续变大。
[0060]而且,如图5 (C)所示,若工具T加工到后缘17c侧结束,则工具T的旋转轴相对于涡轮轴7的轴向倾斜。具体来说,工具T的旋转轴以工具T的前端侧靠近涡轮轴7的径向内侧的方式倾斜。即,控制部25在切削至后缘17c而切削出叶片面17d时,以工具T的轴向距初始位置的倾斜角(从图5(a)到图5(c)工具T的轴向倾斜的角度)成为锐角的方式,控制旋转部21以及移动部22、24。
[0061]另一方面,在比较例的叶片W的加工中,与叶片17的加工相同,在工具T的前端朝向涡轮轴7的径向内侧的状态下,从前缘Wb侧开始切削(参
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