JPH04226859A - 細長い端部の機械加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアフォイルを機械加
工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製造プロセスを可能な限り自動化するこ
とによって、ガスタービンエンジン用エアフォイルの製
造コストを引き下げることが望ましい。エアフォイルの
前縁及び又は後縁のディメンジョン（すなわち、その曲
率半径あるいは端部をエアフォイルスタッキング線長さ
に垂直な断面で見たときのディメンジョン）は、エアフ
ォイルの効率上重要であり、そのような端部は正確に形
成される必要がある。良く知られているように、エアフ
ォイルは、種々のディメンジョンに設計される。例えば
、後縁及び前縁が真っすぐであるように、幾つかのもの
はかなり平坦である。あるいは、後縁及び／又は前縁が
、ねじれ度合によって、小さな又は大きな曲率度合を持
つスパイラル状路になるように、そのスタッキング線回
りにある程度のねじれを有する。エアフォイルは、その
端部がその長さに沿って可変の厚み又は可変の曲率半径
を持つように設計される。

【０００３】度々エアフォイルの胴部が少なくとも部分
的に形成され、すなわち機械加工された後、そのエアフ
ォイル端部を望ましく又は必要である。例えば、中空の
エアフォイルは、時々ボンディング圧によって形成され
、吸い込み側金属が支持リブ構造の両側に皮一枚で接し
ている。そのボンディングは、電子ビーム溶接、抵抗溶
接、拡散結合などによって行われる。エアフォイルのデ
ィメンジョンは、ボンディング作業と同時に、あるいは
その後の例えば鋳造によって形成される。ある製造技術
では、溶接材料のビードが、未仕上げ端部の長さにわた
って加えられ、それらの半片を一緒に結合させている。 しかも、溶接材料は、部分的に別に機械加工され、端部
の最終所望ディメンジョンを形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】未仕上げエアフォイル
端部が、その工学設計に従って、正確に配置され、方向
付けされ、大きさが調整されている場合には、エアフォ
イル端部は、現在の数値制御機械加工方法によって容易
に機械加工され得る。しかし、端部の位置、方向、厚さ
あるいはその他の特徴は、（許容範囲内にあっても）部
品によって大きく変化し、従来の方法によってその端部
を仕上げることは、可能ではなかった。事実、そのよう
な端部は、時々手作業で仕上げられなければならず、非
常に高価となり、確固とした信頼性のある製品を生産で
きなかった。

【０００５】従って、そのような類似の特性を持つ他の
部品の特徴を自動的に、比較的安価に、かつ正確に機械
加工によって仕上げることが望ましい。

【０００６】Ｂａｒｌｏｗ他の米国特許第４，３８２，
２１５号に記載されたプログラマブルコンピュータ数値
制御機械は、機械加工プログラムの指令下で被加工物を
選択的に決められた大きさに正確に自動的に機械加工す
るように働くようになっている。被加工物ホルダと工具
ホルダの相対位置を決めるため、２個のプローブが使用
されている。１個のプローブは、他のプローブの位置を
計測し、また、工具が研削する端部の位置を計測するた
めに使用される。その機械加工プログラムは、作られる
部品の選択的に決定され仕上げられるディメンジョンを
含んでいる。そのプロセスは、仕上げのディメンジョン
を得るまでに、最小の２つのカットが必要である。プロ
ーブの第１のカットプローブがカット面に接触させられ
た後、そのディメンジョンを前に入力された所望のディ
メンジョンとを比較し、偏位を計算し、研削機の動きを
最終のディメンジョンが次に続くカットで得られるよう
な補正量に調整する。この方法は、機械加工される特徴
が、ある配置にある時や、部品が機械加工するために固
定されていて部品毎に異なった方向に向いている時、多
数の同一部品を連続的に機械加工するのには、使用され
得ない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】被加工物の細長端が、次
のようにして数値制御機械加工システムを用いて、予め
選択された大きさ及び許容度に機械加工される。すなわ
ち、機械加工される端部の長さに沿って被加工物の表面
を探索し、端部の大きさ及び／又は研削工具ホルダ及び
被加工物固定装置に関する予め選択された配置における
実際の位置及び方向を決め、それらを表す配置における
実際の位置及び方向を決め、それらを表すデータを発生
しかつ記憶し、そのデータ及び記憶された他の知られた
予め選択された部品設計データをアクセスし、研削工具
をその部品の実際の端部に追従させる機械プログラムの
指令の下に被加工物の端部を機械加工し、研削工具がそ
の端部に関して走行するに従って、端部予め選択された
ディメンジョンに研削するようにしている。上述の被加
工物及び研削工具は、その工具が端部に沿って移動する
に従って再方向付けされ、端部の長さにわたって、工具
を被加工物に対して適切な角度及び位置関係に維持する
。

【０００８】本発明の方法は、特に、多くの規格化され
た同一部品を機械加工するのに適している。ここで、従
来の製造ステップからの許容差は、材料が取り除かれる
部品の（部品の知られた基準点に対する）位置及び方向
の大きな部品変化をもたらす。そのような部品が自動機
械加工システムの固定装置に置かれるとき、機械加工さ
れる部分は、その部品を固定装置内に配置するために使
用される固定装置基準点に関して、部品毎に異なる位置
及び方向に置かれる。

【０００９】従って、エアフォイルは、その前縁をエア
フォイルスタッキング線に関して、正確に位置付けされ
、機械加工される。しかし、その前縁及びスタッキング
線が、自動機械加工システムの固定装置内に正確に位置
付けされる時、機械加工されない後縁は、製造許容差に
よって、各部品に対して異なって配置され、方向付けさ
れあるいは形成される。

【００１０】本発明は、多量に生産される特別な部品に
対して書かれた単独の機械加工プログラムを使用する。 例としてエアフォイルを用いると、各エアフォイル被加
工物は機械加工装置に固定される。研削されるべき特徴
部、例えば未仕上げの後縁が、探索され、データを発生
する。その特徴部が置かれる場所及び研削工具ホルダ及
び固定装置に関してそれがどのように方向付けされるか
を正確に決めるために、そのデータは、機械加工プログ
ラムがアクセスできるメモリ内に記憶される。研削しよ
うとする（例えば工学図面からの）規格の工学ディメン
ジョンもまた、メモリへ入力されるか、機械加工プログ
ラムの一部になっている。その後、機械加工プログラム
は、機械加工装置を制御し、部品及び研削工具を正確な
研削をもたらす方法で互いに移動させる。　　さらに詳
細には、互いに制御可能に移動可能な被加工物固定装置
及び研削工具スピンドルを有する多軸閉ループ数値制御
機械加工システムでは、固定装置内に配設されたエアフ
ォイル被加工物の前縁又は後縁を機械加工する方法は、
プローブを研削工具スピンドル内に配置するステップ、
及び固定装置上の基準面を探索し、そのスピンドル、固
定装置及びプローブの相対位置を表す機械オフセットデ
ータを記憶するステップ、その後、機械加工される端部
の長さに沿ってかつそれに隣接してエアフォイル被加工
物の表面上の点を探索し、その端部の実際の位置及び特
性を表すエアフォイルデータを発生するステップ、その
ようなエアフォイルデータを記憶するステップ、スピン
ドルからプローブを取り除き、それを研削工具に取り換
えるステップ、及び記憶されたデータをアクセスし、研
削工具を実際のエアフォイル被加工物端部に沿って追従
させる機械加工プログラムの指令の下に、エアフォイル
被加工物の端部の長さを機械加工し、工具が端部に関し
て移動するに従ってその端部を研削し、そして、研削工
具が端部に沿って移動するに従って、エアフォイル及び
研削工具を互いに連続的に再方向付けさせ、研削工具ス
ピンドル軸及び研削工具を被加工物に対して適切な角度
及び位置関係に維持させるステップを含んでいる。

【００１１】この技術によって、機械加工される前にエ
アフォイル被加工物の端部の実際の位置及び方向の部品
変動が調整され、端部は、自動的にかつ効果的に機械加
工される。

【００１２】従って、工学設計毎に同じに規格化されて
いる多数の部品の特徴部を機械加工するために、単一の
機械加工プログラムが使用されるが、機械加工されるべ
き特徴部の位置及び方向は、工学設計許容差内ではある
が、部品毎に大きく変化し得る。その機械加工プログラ
ムは、選択された規格部品のディメンジョンを含む。探
索によって、機械加工プログラムがアクセスできる部品
の特別なデータ（すなわち、実際のハードウエアデータ
）が発生される。その規格の及び特定のデータは、機械
加工プログラムで使用され、特定部品の機械加工中に、
研削工具の正しい位置及び方向を計算するようになって
いる。新しい部品が処理される毎に、部品の特定のデー
タのみが変えられる。

【００１３】

【実施例】図１は、製造プロセスの中間段階にあるコン
プレッサエアフォイル１０を示している。エアフォイル
１０は、未仕上げの前縁に、未仕上げの後縁１４、圧力
面１６、及び吸い込み面１８から構成される。タブ２０
，２２が、それぞれ、エアフォイルの各端と一体になっ
ている。それらのタブは、製造の補助分材であり、最終
のエアフォイルの部分ではない。それらは、後の製造ス
テップ中に機械的に除かれる。このエアフォイルでは、
後縁が規格の一定厚さを持っている。

【００１４】図２において、実際は、エアフォイルスタ
ッキング線２４に垂直な面内で、そのエアフォイル１０
を通して取られた代表的な断面を示している。スタッキ
ング線２４が断面と交差する点２４’は、そのエアフォ
イル断面のスタッキング点として参照される。代表的エ
アフォイル断面のスタッキング点は、その回りにエアフ
ォイル断面が位置付けられる点である。この実施例にお
いて、スタッキング線２４は、直線であるが、それは曲
線であっても良い。図２に示されたエアフォイル断面に
おいて、スタッキング点は、エアフォイル断面の境界内
に入る。しかし、それは、エアフォイルの長さに沿った
すべての断面に対して必ずしも真ではない。

【００１５】エアフォイル１０の後縁１４は、本発明の
方法によって機械加工される。図２において、面Ｅ及び
Ｆは、スタッキング線２４に沿って交差し、他のエアフ
ォイル断面に関する各エアフォイル断面の規格の大きさ
、ディメンジョン及び位置を確定するため、工学図面で
使用される座標系を表している。図２の点線は、エアフ
ォイルの規格の工学図面のディメンジョンに従って示さ
れた断面におけるエアフォイルの外郭線を表している。 この例のエアフォイルは、全てのエアフォイル断面にお
ける前縁の中心点２６’が、スタッキング線２４に平行
な共通面内に入るように設計される。しかし、前縁の中
心点２６’はその面内で直線を形成しない。Ｋ’は、各
断面における点２６’とスタッキング線２４間の距離で
ある。前縁１２を機械加工する際、距離Ｋは、各断面に
対して工学設計毎に適切な規格値Ｋ’における許容差近
くに維持された。

【００１６】図２から理解される如く、前縁１２のよう
に、未仕上げの後縁１４は、工学規格位置に関して正確
に配置されていない。さらに重要なことに、実際に部分
的に製造されるエアフォイル１０の前縁１４と、規格の
工学設計位置との間の相対位置は、断面毎にランダムに
変化する。また、その位置は、１つの断面における規格
位置の一方側及びその他の断面における他方側に入る。 この特定のエアフォイルの効力に対して重要であると決
定されたものは、各エアフォイル断面における後縁の中
心点２８とスタッキング点２４間の（断面毎に変化し得
る）工学設計規格距離Ｄ’が許容差に密接に維持される
ということ、及び後縁における各エアフォイル断面の平
均弦線に対する接線が、後縁半径の径方向線とほぼ一致
するということである。

【００１７】次に、図３及び図４を参照する。これらの
図は、一般的に参照番号１００で示されたプログラマブ
ル数値制御機械加工システムを示している。この模範的
実施例で用いられた特定の機械加工システムは、東京の
新潟エンジニアリング社で製造されたＮＨ６３Ｂ型の数
値制御機械加工システムである。図においては、機械加
工システム１００は、本発明の方法と関連する動作を説
明するために充分詳細に示しているが、全体に簡潔に図
示され説明されている。本発明の方法が、特定の型の数
値制御機械加工システムを使用する必要がないことは、
いずれ明らかにある。ここに記述されたシステムは、た
またま５軸システムであるか、機械加工される部品の要
求に応じて３軸及び４軸システムも適切なものとなり得
る。

【００１８】図３を参照する。機械加工システム１００
は、固定ベット１０２、固定装置支持ベット１０６が、
被加工物固定装置１０８、及び研削工具支持コラム１２
０から構成される。固定ベット１０２は、その中にチャ
ネル１０４を有する。紙面に垂直な軸に沿ってチャネル
１０４を摺動し、ここではＸ軸として参照される固定装
置ベット１０６は、チャネル１０４内に設けられている
。被加工物固定装置１０８は、摺動可能な固定装置ベッ
ト１０６に設けられ、紙面に平行な縦のＹ軸回りに、そ
れに関して回転可能である。固定装置１０８は、ベース
１１０、支持フレーム１１２、回転板１１４、一般に参
照番号１１５で示される被加工物支持装置、及びゲージ
ブロック１１６から成る。円板１１４は、フレーム１１
２に回転可能に取り付けられている。その板１１４は、
フレーム１１２に回転可能に取り付けられている。 その板１１４は、Ｙ軸に対して及び板１１４の面１１８
に対して垂直であるここではＣ軸として示される軸の回
りに回転するようになっている。

【００１９】工具支持コラム１２０は、固定ベット１０
２内のチャネル１２１内で、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直
であり、ここではＺ軸として参照される軸の方向に、摺
動する。縦方向に延びているスピンドルラック１２２は
、コラム１２０内にある。スピンドル１２４は、スピン
ドルラック１２２内でＹ軸方向に移動するように配設さ
れている。そのスピンドル軸１２５は、Ｚ軸に対して平
行である。

【００２０】プローブ１５２は、スピンドル１２４内に
設けられている。プローブ軸は、必然的にスピンドル軸
１２５と一致している。そのプローブは、図６に最も良
く示される如く、軸１２５に沿って延び、かつ球形の先
端１５６で終端しているスタイラス１５４を含んでいる
。この例において、プローブは、イリノイ州シャウムバ
ーグのＲｅｎｉｓｈａｗ，Ｉｎｃ．によって作られた光
変位システムを持つＲｅｎｉｓｈａｗモデルＭＰ７の接
触トリガプローブである。

【００２１】次に、図３、図４及び図５を参照する。被
加工物支持装置１１５は、板１１４の面１１８に固定さ
れている。その支持装置１１５は、面１１８から所定の
距離に正確に配置された、一対の空間的に離れたナイフ
エッジ１２８，１３０から構成されている。面１１８は
、Ｙ軸から正確な、知られた距離にある。配置部材１３
２は、Ｃ軸から知られた距離にある配置面１３４を含む
。またナイフエッジ１２８，１３０と関係して、そのス
タッキング線２４がＹ軸から知られた距離まで平行であ
るように、エアフォイルを位置付けている側部ロケータ
１３６，１３８は、板１１４に固定されている。そのロ
ケータ１３８は、図６に最も良く示されている。

【００２２】エアフォイル１０は、前縁１２をナイフエ
ッジ１２８，１３０に押し付け、端部タブ１２２の外端
１４０を配置面１３４に位置付けることによって、被加
工物支持装置中に位置付けられている。面１３４は、エ
アフォイルをＹ方向に配置している。下方の水力作動の
ロッカーアーム１４２は、エアフォイルの吸込面の下方
部分を、側部ロケータ１３８の配置フィート１４６に対
して押し当てている。同様に、水力駆動のプランジャ１
４４は、エアフォイル吸込面の上方部分を、上部側部ロ
ケータ１３６の配置フィートに対して押し付けている。

【００２３】エアフォイルが、今述べられた配置手段に
よって適切な位置に固定された後、４つの付加的組の水
力駆動のプランジャ１４８が、エアフォイルの中央部分
の両側に対する位置に動かされ、被加工物に対して付加
的支持を与える。水力配管は、図面全体にわたって参照
番号１５０で示される。

【００２４】図９を参照する。機械加工システム１００
は、機械加工ハードウエアの動作を制御する電子的ハー
ドウエアと同様に、上述の機械加工ハードウアエを包含
するように、概略的に示されている。箱２００は、機械
加工ハードウエアを表し、「機械加工工具」と表示され
ている。機械加工制御手段２０２は、種々の信号２０３
を機械加工工具２００に送り、特別な方法でそのハード
ウエアを動かし、回転させる。また、システム１００は
、コンピュータ２０４、記憶手段２０６、及びプローブ
１５２を有する。説明のため、コンピュータ及び記憶手
段は、機械加工制御手段と分離されて示されている。 しかし、それらは、機械加工制御手段の一部として考え
ることもできる。

【００２５】記憶手段２０６は、コンピュータ２０４に
よってアクセス可能な単なるメモリである。本発明の方
法では、ここでは、機械加工プログラムとして参照され
ているコンピュータプログラムは、記憶手段２０６に入
力されている。機械加工プログラムは機械加工されるべ
き部品のある選択された規格の工学設計ディメンジョン
を含んでいる。機械加工工具の零すなわちホームポジシ
ョンに関するデータもまた、その記憶手段ないにある。 さらに、プローブ１５２が被加工物（例えばエアフォイ
ル）又はゲージブロック１１６上の点に接触する度毎に
、その時点での機械加工工具の位置を示すデータが、記
憶手段に蓄えられる。

【００２６】動作中には、コンピュータは記憶手段内の
機械加工プログラム及び選択されたデータをアクセスし
、記憶されたデータに関して或る種の計算を実行し、後
で利用するために新しく計算されたデータを記憶手段に
送るか、又はそれらの指示に従って機械加工工具２００
を作業する機械加工制御手段２０２に指令を送る。

【００２７】エアフォイルを実際に機械加工する前に、
その機械加工プログラムは、機械加工工具２００に指令
を出し、プローブが表面ａ，ｂ，ｃ及びｄなどの数個の
面でゲージブロック１１６と接触するように、プローブ
及び固定装置を移動させる（図３は、ゲージブロックに
接触しようとしているプローブを、仮線で示している）
。

【００２８】これらのプローブの接触の結果として記憶
手段２０６に入力されたデータが、アクセスされ、プロ
ーブの長さ、スタイレス先端１５６の大きさ、及び機械
加工工具部分のホームポジションからの位置及び方向の
分散を計算する。これらの分散すなわち「機械加工オフ
セット」は、エアフォイル測定及び解析の次のステップ
で使用するため記憶手段２０６に記憶される。

【００２９】この実施例では、エアフォイル１０は、エ
アフォイルの長さに沿って特定の位置にあるスタッキン
グ線２４に垂直なエアフォイルを通る面断面である一連
の仮線は１つのそのような断面を示す。スタッキング点
２４と後縁の中心点２８’間の距離は、エアフォイルを
形成するために使用される数個の断面のそれぞれに対す
る所定の規格ディメンジョンＤ’である。これらのエア
フォイル断面に対するディメンジョンＤ’は、記憶手段
２０６（図９）に入力され、上に参照される規格の工学
設計ディメンジョンである。

【００３０】機械加工オフセットを決定後、未機械加工
の後縁に隣接するエアフォイル面は、エアフォイルを形
成する工学図面断面に対応する位置で（機械加工プログ
ラムからの指令毎に）探索される。図４において、これ
らの断面のそれぞれは、説明のためその図上に重ね合わ
されている対の水平方向に空間的に離れてある十字マー
ク１６０によって表されている。各対の点１６０は、ス
タッキング線２４に垂直な面内に存在する。この例のエ
アフォイルに対して、そのような対の点は１７個ある。 それは、最終エアフォイルの工学設計を確定するために
使用される１７個のエアフォイル断面を表す。この例の
特定のエアフォイルに対して、それは約１７インチ長、
５インチ幅であり、機械加工されていない後縁に最も近
い点１６０は、その端部から約１０分の１インチであり
、各対の点１６０は、約１インチの１０分の１離れてい
る。これらの距離は、図面では明確化のために幾分誇張
されて示されている。プローブは、機械加工されていな
い後縁に最も近い各点１６０よりも上方（すなわち、Ｙ
軸方向）１０分の１インチに置かれた点１６２に接触す
るようにプログラムされている（図８参照）。（点１６
２は、等しく同様に点１６０よりも下方にある。機械加
工プログラムは、プログラマーがプローブをその部品に
接触させたいと望む場所に従って記載される。）従って
、各エアフォイル断面に対して、３つの点が探索される
（１つは、実際に断面よりも上方にある）。プローブ各
点に接触すると、適切な機械オフセットを持つその点の
位置が記憶手段２０６に格納される。

【００３１】本発明の方法によれば、プローブは、後縁
の長さに沿って全ての点１６０，１６２に（幾つかの予
め選択された効率的順序で）接触するようにプログラム
され、それにより、それらの点の１つ毎の位置に対する
データを記憶手段２０６に記憶させる。それらの点に接
触する順番は、機械加工プログラムが、その計算を行う
ときに正しい点の上方にアクセスするように書かれなけ
ればならないということを除いて、クリティカルなもの
ではない。

【００３２】この例では、探索中にエアフォイルの回転
はない。固定装置は、Ｘ方向にのみ動き、プローブ自体
は、それが断面から断面へそして各位置において１６０
，１６２間で動く際、Ｙ軸に平行にのみ移動する。エア
フォイルは、その後縁に大きな曲率を有しないので、エ
アフォイル１０の回転は必要ない。

【００３３】幾つかのエアフォイルは、大きく曲がった
後縁をもたらすそれらのスタッキング線回りに大きな量
のねじれを持つ。例えばそのようなエアフォイルに対し
ては、後縁に近いエアフォイル面が常にスピンドル軸１
２５にほぼ垂直であるように、探索されている各新しい
エアフォイル断面にあるスタッキング線回りに、そのエ
アフォイルが回転させられることが必要とされる。幾つ
かの場合、各断面にある機械加工されていない端部の位
置を決めるために、プローブを使用することも必要又は
望ましい。これは、特にそれらの長手方向に沿って幅（
すなわち弦長）に大きな変動を持つエアフォイルに対し
て重要である。機械加工されていない端部が一度配置さ
れると、その後プローブは、エアフォイルに関して、端
部から内側方向に所定距離動き、その結果、各断面での
エアフォイル幅の変動にかかわらず、エアフォイルの長
さに沿った全ての断面後とに未研削端部から内方向に同
一距離にあるエアフォイル面を探索している。

【００３４】本例に戻る。エアフォイルが探索された後
、プローブ１５２は、（例えばロボットアーム又は手で
）スピンドル２４から外され、スピンドル軸１２５の回
りに回転する研削工具と取り換えられる。図７は、スピ
ンドル１２４内の所定位置に置かれかつ図示の断面にあ
る被加工物を研削する過程にある全ディメンジョンカッ
ター１５５を示している。そのカッターの歯は、スピン
ドル軸に垂直である面１５６によって２分されている円
弧を形成している。この例では、エアフォイル１０の圧
力及び吸込面は、面が後縁に隣接するに従って平行であ
る。カッター１５５が後縁の長さに沿った各点における
後縁中に半径を適切に研削するように、カッターの軸１
２５は、その時点に研削されている断面の面内の後に隣
接するエアフォイル面に垂直でなければならない。従っ
て、リード線１５８が、スピンドルすなわちカッター軸
を含んでいるエアフォイル断面の面内にある後縁に隣接
するエアフォイル圧力面に接している場合、この例のエ
アフォイルの適切な機械加工は、角度Ａが常に９０°（
又はそれに非常に近い）であることを必要とする。同様
に、後縁面を２分している線は、スピンドル軸に垂直で
かつそれと交差する必要がある。また、それは面１５６
内に存在する。さらに、一般的には、後縁におけるエア
フォイル断面平均弦線１６３に対する接線は、面１５６
内にあってかつ軸１２５に垂直でなければならない。

【００３５】曲線状の後縁を有するエアフォイル１０に
関して以上のことを実行するために、カッター１５５が
Ｙ方向に移動する際、エアフォイルがそのカッターに対
して連続的に再方向付けされ、そのカッターと後縁との
間適切な角度方位を維持することが要求される。同時に
、各エアフォイル断面での距離Ｄが規格の工学ディメン
ジョンＤ’（図２）に維持されるように、エアフォイル
はＸ方向に動かされなければならない。各対の点１６０
の位置に関して記憶手段２０６にプローブによって与え
られる情報は、スピンドル軸に垂直なエアフォイル面上
の点１６０を接続する線を方向付けるために、どの程度
そのエアフォイルがＹ軸回りに回転させられねばならな
いかを計算するために用いられ得ることは、明らかであ
る。

【００３６】図８の仮線は、スピンドル軸１２５が、端
部１４（図６）に隣接している点１６０と整列している
時の動作中のカッター１５５を示している。機械加工プ
ログラムは、探索点１６０，１６２に関するデータをア
クセスし、エアフォイル表面上の点１６０，１６２を接
続している線がスピンドル軸に垂直であるように、その
エアフォイルをＣ軸回りに適切な量だけ（図示の探索さ
れた位置から）回転させる。また、その機械加工プログ
ラムは、スピンドルのＹ軸方向の位置を調整、Ｃ軸回り
のエアフォイルの回転の結果生ずる１６０のＹ座標変化
を補償する。

【００３７】図７及び図８において、研削中、点１６０
，１６２はスピンドル軸に垂直である基準面から知られ
た距離Ｇにある。この例の後縁の規格厚は、たまたまエ
アフォイルの長さに沿って一定になっている。この規格
厚ディメンジョンは、前に記憶手段２０６に入力された
。研削時に、コンピュータは、その２分している面１５
６がディメンジョンＧに後縁の規格厚の２分の１を加え
たものに等しい。基準面１６４からの距離にあるように
、カッターを連続的に位置付ける。

【００３８】また、コンピュータプログラムは、機械加
工制御手段２０２がスピンドル軸とスタッキング点２４
間に適切な距離を設定し、ディメンジョンＤをその断面
におけるＤ’に等しくさせるような時点に、研削されて
いる特定の断面に対するディメンジョンＤ’をアクセス
する。その機械プログラムは、スピンドル軸に垂直な対
の点１６０を接続している線を方向付けるために要求さ
れたＹ軸回りの回転から生ずる点１６０のＺ及びＸ方向
移動を自動的に補償する。

【００３９】上述の如く、最終のエアフォイルに対する
規格工学ディメンジョンは、図４に示された対の点１６
０の配置に対応している１７個のエアフォイル断面に対
してのみ、記憶手段２０６に入力され、格納される。研
削工具１５５は、これらの断面に対して、記憶された機
械オフセット、工学ディメンジョン、及びプローブ発生
データを用いているコンピュータ２０４によってなされ
る計算に基づいて、これらの断面で正確に位置付けされ
る。研削工具は、Ｙ方向に一定速度でエアフォイル後縁
に沿って走行するようにプログラムされる。従って、１
つのエアフォイル断面から次のものに移動するのに研削
工具が要する時間は知られた長さである。それが次の断
面に達すると、エアフォイルはその断面において研削の
ために正確に位置付けられる。機械加工プログラムは、
研削工具及びエアフォイルが適切に位置付けされた次の
断面に同時に到達するように、Ｘ，Ｙ及びＺ方向におけ
るエアフォイル及び研削工具の全ての線形動作、及び、
もしあれば、Ｃ及びＹ軸回りのエアフォイルの回転が隣
接するエアフォイル断面間で適切な一定速度になるよう
にせしめる。

【００４０】その技術によって、後縁の研削が１つの断
面から次のものに滑らかに推移する。

【００４１】この例では、カッター１５５は、完全形成
カッターである。ある部品の機械加工においては、半形
成カッターを使用することが好ましいか又は必要であろ
う。しかし、その場合、各カッターは後縁ディメンジョ
ンの半分を形成し、２つのカッターをエアフォイル後縁
の長さに沿って通過させることが要求される。半形成カ
ッターは、特に、例えば、後縁が大きく曲がっている時
とか、後縁の厚さが設計により又は無視できない大きな
製造公差によって可変である時に有効である。可変厚端
部の場合には、エアフォイルの圧力及び吸込面上の両方
の点を探索する必要がある。機械加工プログラムは、各
断面で両方の面から等距離にある点を計算するために、
その情報を使用するように設計され、それによって、機
械加工制御手段に、カッターが端部に沿って移動する際
に、そのカッターを正しく位置付けさせるように、（例
えば、図７の点２８’に対応している）後縁の中心点を
決定する。

【００４２】この例では、５軸の機械加工システムにつ
いて述べられているが、幾つかの部品では、３軸又は４
軸の機械加工システムのみを用いて機械加工できること
は明らかである。例えば、上述の例のエアフォイル１０
の機械加工されていない後縁が直線であって、ある許容
差内でスタッキング線に平行であるとすると、図８につ
いて述べたようなＣ軸に対応する軸回りの角度調節を行
う必要はない。従って、Ｃ軸に対応する軸回り回転する
機能を持たない機械加工システムも使用され得る。同様
に、あるエアフォイル設計に対しては、研削動作中にそ
のスタッキング線回りにエアフォイルを回転させること
もまた不必要になるだろう。

【００４３】この模範的な実施例は、エアフォイルの後
縁の機械加工に関係していたが、エアフォイルの前縁の
機械加工、ロータブレードプラットフォームの端部、さ
らには、コンプレッサすなわちタービンロータブレード
の先端などのエアフォイルの最外先端にさえも等しく適
用可能である。実際には、この方法は、部品が機械加工
動作のために固定されるとき、部品の位置及び方向が正
確に予測できない部品の細長い特徴部を機械加工するた
めに、容易に適用可能であり、有用である。そのような
部品の多くが、生産工程で作られようとしている場合、
本発明の製造方法は、これらの部品対部品変化に敵応し
、その特定部品の全生産工程に対して単一のコンピュー
タプログラムを用いて自動的な機械加工を可能にさせる
。また、ゲージブロックを探索することによって機械オ
フセットを決めるステップは、各新しいピースを研削す
る前になされる必要はないことに留意されたい。時折、
オフセットを再設定することのみが、同じように要求さ
れる。

【００４４】

【発明の効果】この技術によって、機械加工される前に
エアフォイル被加工物の端部の実際の位置及び方向の部
品変動が調整され、端部は、自動的にかつ効果的に機械
加工される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法によって機械加工される未仕上げ
の後縁を有するコンプレッサエアフォイルの斜視図であ
る。

【図２】図１の線２−２に沿って取られた断面図であっ
て、規格工学設計ディメンジョンに関して、その断面に
おけるエアフォイルの仮の輪郭線が重ね合わされて示さ
れている。

【図３】本発明の方法を実施する際に使用される機械加
工装置の概略説明図であって、機械加工される部品が内
部に固定され、かつプローブが動作位置にあるディメン
ジョンを示している。

【図４】図３の方向４−４に取られた図であって、この
図では、後側に置かれた素子を詳細に示すために、装置
のある素子が図示されず、すなわち取り除かれている。

【図５】図３の一部分の拡大図である。

【図６】図４の線６−６に沿って取られた断面図である
。

【図７】図６と同様に垂直位置で取られた断面図であっ
て、研削工具によって取り換えられるプローブ及びエア
フォイルの断面に対して適切な研削位置に再方向付けさ
れた装置が示されている。

【図８】エアフォイル表面に接触しそうなプローブを示
している、図６の線８−８に沿って取られた断面図であ
って、プローブの代わりに動作位置にある研削工具が仮
線で示され、同一のエアフォイル断面が研削工具に関し
て適切に再方向付けされた状態を示している。

【図９】本発明の機械加工システムの種々の部分間の相
互関係を示しているブロック図である。

【符号の説明】

１０　　エアフォイル １２　　未仕上げの前縁 １４　　未仕上げの後縁 ２４　　スタッキング線 １００　　機械加工システム １０８　　被加工物固定装置 １１５　　被加工物保持装置 １２４　　スピンドル １５２　　プローブ ２０４　　コンピュータ ２０６　　記憶手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　数値制御機械システムを用いて被加工
   物の細長い端部を機械加工する方法であって、（ａ）被
   加工物を上記システムの固定手段に配置するステップと
   、 （ｂ）上記システムの一部分であって、固定手段に関し
   て可動なホルダ内に、プローブを配置するステップと、
   （ｃ）機械プログラムの指令の下で、上記ホルダ及び固
   定手段を互いに移動させ、機械加工されるべき端部に隣
   接し、かつその長さに沿って存在する被加工物の多数の
   点に、上記プローブを接触させ、固定手段に対するその
   ような接触点の位置を表す接点データを発生させるステ
   ップと、 （ｄ）そのような接点位置データを、上記システムのメ
   モリに記憶するステップと、 （ｅ）上記被加工物の機械加工後の所望の大きさを表す
   予め選択されたデータを、上記システムのメモリに記憶
   するステップと、 （ｆ）上記ホルダからプローブを取り除き、ホルダ内に
   研削工具を配置するステップと、 （ｇ）記憶されたデータにアクセスし、かつ研削工具を
   被加工物の細長い端部を機械加工し、工具を走行に従っ
   てその端部を予め選択された大きさに切断するステップ
   、とから成り、上記固定手段及びホルダが、上記工具が
   上記端部に沿って移動するに従って、互いに再び方向付
   けされ、上記端部の長さ全体に渡って、上記工具が適切
   な角度に維持されると共に、被加工物に関して位置付け
   られることを特徴とする機械加工方法。
2. 【請求項２】　　数値制御機械システムを用いて、エア
   フォイルの前縁及び後縁を機械加工する方法であって、
   上記システムは、 （ａ）作業テーブルエアフォイル被加工物を支持するた
   めの固定手段及び研削工具及びプローブを交互に保持す
   るスピンドル手段を有する機械加工装置と、（ｂ）固定
   手段とスピンドル手段間の相対運動を制御するように適
   合され、データ記憶手段とコンピュータ手段を有するプ
   ログラマブル機械制御手段、とから構成され、上記固定
   手段は、上記作業テーブルに固定され、上記スピンドル
   手段は、スピンドル軸を有し、かつ上記固定手段と相対
   的に可動であり、上記方法は、（１）上記固定手段に対
   する上記被加工物のスタッキング線の位置及び方向が、
   所定の許容範囲内にあるように、かつ上記スタッキング
   線上にない被加工物上の少なくとも１点の、上記固定手
   段に対する上記位置が所定の教養範囲内にあるように、
   エアフォイル被加工物を上記固定手段内に固定するステ
   ップと、 （２）機械加工される被加工物の所望の工学設計値を上
   記データ記憶手段に入力するステップと、（３）上記プ
   ローブを上記工具保持手段内に配置し、そして機械加工
   される上記被加工物端部に隣接して、かつ上記被加工物
   の長さに沿って予め選択された数の空間的に離れた位置
   のそれぞれにおいて又はその近くにある上記エアフォイ
   ル被加工物の表面上の１以上の予め選択された点を探索
   するステップと、 （４）上記スピンドル手段から上記プローブを取り除き
   、そして、それをスピンドル軸回りに回転する研削工具
   と置き換えるステップと、 （５）上記記憶手段内のデータにアクセスし、そのデー
   タを用いて、上記機械制御手段への指令を発生し、その
   機械制御手段は、次に上記研削工具を、上記エアフォイ
   ル被加工物に沿った上記探索された位置の初期位置にあ
   る場所へ持って行かせ、そしてその端部に沿って正確に
   追従させ、工具の移動に従ってその端部を所望のディメ
   ンジョンに研削するステップと、から成り、上記探索ス
   テップは、上記固定手段に対する探索された各点の実際
   の位置を表すデータを、上記データ記憶手段に記憶させ
   、上記被加工物及び上記研削工具は、研削工具が端部に
   沿って移動するに従って、互いに再び方向付けされ、ス
   ピンドル軸を上記端部の長さにわたって、上記被加工物
   に対して適切な角度及び位置関係に維持させることを特
   徴とする機械加工方法。