[发明专利]叶轮加工机

说明书

技术领域

本发明涉及仅具有正交的3个轴和1个旋转轴并以该旋转轴使载置工件的工作台旋转的叶轮加工用4轴加工机。

背景技术

近年来，对于使用于涡轮设备等的叶轮要求高效率、高性能化，其结果，进入了形状的复杂化、多样化，叶轮的叶片(翼)的形状成为三维扭曲的结构。另外，一个叶片被相邻的叶片覆盖。

叶轮例如有如下两种，一种是如图1所示具有主叶片12和分流叶片14的叶轮1(以下称为第一类型的叶轮)；另一种是如图2所示没有分流叶片而仅具有主叶片12的叶轮2(以下称为第二类型的叶轮)。这些第一类型的叶轮1和第二类型的叶轮2均成形为一体削出结构。并且，第一类型的叶轮1中的主叶片12和分流叶片14、及第二类型的叶轮2中的主叶片12均设计为在垂直于其中心轴的任一剖面呈相同的形状，并等间隔地配置在轮毂面10上。

如图3所示，第二类型的叶轮2形成为其主叶片12具有角度β的前角。这里，所谓前角β是主叶片12的腹部的延长线17与基部平面16所成的角度。

另外，如图4A及图4B所示，第一类型的叶轮1形成为，其分流叶片14的前端具有角α的前进角，其主叶片12具有角β的前角。这里，所谓分流叶片前端的前进角α是分流叶片14的前端的延长线18与基部平面16所成的角度。另外，所谓前角β与上述第二类型的叶轮2的情况相同，是主叶片12的腹部的延长线17与基部平面16所成的角度。另外，图4A及图4B中的符号19是叶轮中心轴。

这里，若设图4B(及图3)所示的前角β为正的角度，则图4A所示的前进角α也为相同的正方向。这是因为在图4A及图4B中，主叶片12的腹部的延长线17和分流叶片14的前端的延长线18相对于基部平面16(虽然角度不同)向相同的方向倾斜。与此相对，图5所示的前进角α为负的角度。这是因为在图5的情况下，分流叶片14的前端的延长线18相对于基部平面16向与主叶片12的腹部的延长线17相反的方向(负的方向)倾斜。

在用3轴加工机加工上述说明的第一类型的叶轮1或第二类型的叶轮2的情况下，如果仅从工件的1个方向贴近工具，则存在刀尖到达不了工件的需要加工的部位的情况(根切)。因此，为了使工具刀尖到达工件的需要加工部位，需要将该工件倾斜需要的角度进行加工。

例如，在加工分流叶片14的前端时，需要使工件(叶轮1)从水平位置抬起并倾斜上述前进角α以上。另外，在加工主叶片12的前面(前顷面)时，需要使工件(叶轮1、2)从水平位置在上述前角β以下的范围内倾斜。为了加工这种叶轮，以往是利用除了X轴、Y轴、Z轴这正交的3轴外，还具有用于旋转倾斜工件的两个旋转轴(例如B轴和C轴)的5轴加工机。

虽说如果不使用这种5轴加工机，则不能加工叶轮(3维叶片)，可是5轴加工机昂贵，由于使用该5轴加工机而导致产品价格上升。

因此，日本特开2003-94264号公报公开了如下方法：是一种使用3轴控制加工中心来加工安装在工件工作台装置上的工件的侧面和正面的方法(2面加工方法)，包括：使安装有工件的第二工作台分度旋转而依次加工该工件的侧面的侧面加工工序、和使固定配置有工件工作台装置的第一工作台大致转动90°而加工上述工件的正面的正面加工工序。该3轴控制加工中心必须具备2个用于使分度工作台旋转和倾斜的旋转轴，其结果，装置的结构变得复杂。

另外，日本特开昭61-109608号公报提出了如下叶轮加工技术：将叶轮的主板材料通过夹具相对于加工机工作台的X-Y平面以仅倾斜任意的角度α的状态固定，通过3轴控制装置控制机床工作台相对于切削工具(立铣刀)的X、Y、Z方向的3轴的位置，并将叶轮的主板和叶片利用上述切削工具削出而一体成型。

但是，该技术是将能够以倾斜的方向为中心旋转分度的夹具固定在工作台上，并通过仅控制X、Y、Z方向的3轴的位置而进行叶轮的加工，并不是通过4轴控制加工叶轮。

发明内容

于是，本发明的目的在于能够以仅具有正交的3轴和1个旋转轴的4轴加工机加工叶轮。

为了实现上述目的，本发明的叶轮加工机具有正交的3个直线轴和1个旋转轴，并以该旋转轴旋转载置有工件的工作台，该叶轮加工机包括使上述旋转轴相对于上述3个直线轴中的一个轴倾斜为大于0度小于90度的任意角度θ而进行固定的旋转轴倾斜机构。并且，通过上述3个直线轴和一个旋转轴的4个轴加工叶轮。

在要加工的叶轮为不具有分流叶片而仅具有主叶片的类型的情况下，上述旋转轴倾斜机构将上述旋转轴的倾斜固定角度θ设为不超过上述主叶片的前角β的角度。