アブレイシブウォータージェットによる一体型羽根付きディスクの最適な製造プロセス
本発明は、全体がディスクの形状の材料ブロック（１００）をアブレイシブウォータージェットによる切断ステップで、羽根間の空間の位置でブロックから材料を除去してハブから半径方向に延在する羽根プリフォームを形成するために行われる切断ステップを含む一体型羽根付きディスクの製造プロセスに関する。アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、それぞれの羽根間の空間を形成するために、
ブロック（１００）の厚さを貫通する一片（１１４ａ）の第１の３軸切断であって、前記切断片が重力で自動的にブロック（１００）から抜け落ちるように行われる第１の３軸切断と、その後に、
少なくとも１つの精密切断と
を含む。
ブロック（１００）の厚さを貫通する一片（１１４ａ）の第１の３軸切断であって、前記切断片が重力で自動的にブロック（１００）から抜け落ちるように行われる第１の３軸切断と、その後に、
少なくとも１つの精密切断と
を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、好ましくは、航空機タービンエンジンの一体型羽根付きディスクの製造の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
一体型羽根付きディスク、いわゆる＜＜ＭＶＤ＞＞または英語の＜＜ブリスク＞＞を製造するためには、一般に、アブレイシブウォータージェットによる材料ブロックの切断ステップの後に、１つまたは複数のフライス加工ステップが使用される。
【０００３】
フライス加工の前にアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを用いることで、フライス加工のみのプロセスに比べて時間や製造コストの低減に役立つ。これは、特に、このような製造プロセスには、ＭＶＤの形状にするのに最初のブロックから約７５％の材料を除去する必要があるということによる。アブレイシブジェットによる切断によってこの材料の大部分を除去することで、実際に製造時間を低減し、さらにはフライス盤での摩耗を抑えることができる。
【０００４】
通常は、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、基本的には、最初のブロックの厚さ全体にわたって非常に複雑な形状の一片を切り抜くステップのみから成る。この切断は、実際に、羽根間の空間の形状と同じような捻じれたまたは螺旋状の一片を切り抜くために、５軸機械加工と呼ばれる複雑な軌道をたどる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のステップの不利点は、アブレイシブウォータージェットの安定性は、ジェットの質が入口から出口に向かって次第に低下するために、このジェットの軌道の複雑性および切断される相当な厚さに大きく左右されるということである。このジェットの安定性の問題を最小限に抑えるためには、比較的低速で切断される必要がある、つまり、切断するのにさらに相当な作業時間が必要であるということである。
【０００６】
さらに、このアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの実行時間も、切断後に材料ブロック内に残っている捩れた形状の一片を手作業で除去しなければならないので、かなり延長される。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、先行技術の実施形態と比較して、上述した欠点を少なくとも部分的に改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の対象は、全体がディスクの形状の材料ブロックをアブレイシブウォータージェットによる切断ステップで、羽根間の空間の位置でブロックから材料を除去してハブから半径方向に延在する羽根プリフォームを形成するために行われる切断ステップを含む一体型羽根付きディスクの製造プロセスであって、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、それぞれの羽根間の空間を形成するために、
ブロックの厚さを貫通する一片の第１の３軸切断であって、前記切断片が重力で自動的にブロックから抜け落ちるように行われる第１の３軸切断と、その後に、
少なくとも１つの精密切断と
を含む。
【０００９】
本発明は、基本的には、精密な羽根プリフォームを形成するための、またこのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの実施時間を低減する、つまり、製造プロセス全体の実施時間を明らかに低減するためのアブレイシブウォータージェットによる信頼できる切断ステップである。
【００１０】
このステップを実行する時間に関して、この時間は、まず、貫通する第１の切断片が操作者の介入なしに重力で自動的に抜け落ちる切断片であるということから低減される。この機能性は、特に、３軸切断によって得られる切断片が円筒形であるので、ブロックの特定の位置決めによって、好ましくは、水平に位置決めすることによって得られる。ＭＶＤでは羽根間の空間の数が多いので、第１の切断片が自動的に落ちることによって得られる時間利得（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ）が大きくなる。
【００１１】
また、第１の切断の軌道の単純さは、ジェットの安定性を強化し、ひいては、この貫通する第１の切断に高速切断速度を使用するのに都合がよいことがわかる。
【００１２】
さらに、次の精密切断は、より薄い厚さの材料に対して行われる。このことで、ジェットの安定性を強化し、ひいては、ジェットのずれの影響を低減することができる。また、切断速度も高速になり、切断の精度も向上する。
【００１３】
本発明によれば、前記第１の連続切断によって前もって得られたブロックの任意の領域を切断するために、ブロックの２つの面のうちのいずれか一方から少なくとも１つの精密切断が行われる。この領域は、例えば、前記第１の切断の時に見られるアブレイシブウォータージェットのずれの影響を最も受ける領域である、すなわち、この領域はジェットの出口の近くにある領域である。しかし、この特定の領域は、精密切断によって再加工されるので、第１の切断時のジェットのずれは悪影響のない程度に大きくてもよい。また、このことで好ましくは、第１の切断に高速切断速度を使用することができる。
【００１４】
アブレイシブウォータージェットの噴出ヘッドを備える加工機を使用して行われる前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、好ましくは、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面に向けて行われる前記第１の切断と、その後に、
少なくとも１つは前記噴出ヘッドをブロックの前記第１の面に向けて行われ、少なくとも他は前記噴出ヘッドを第１の面の反対側のブロックの第２の面に向けて行われる複数の精密切断と
を含む。
【００１５】
材料ブロックの２つの面からアブレイシブウォータージェットによる切断を行うので、よりアクセスしやすい。このことにより、最終の側面寸法に最も近い羽根プリフォームを製造することができ、ひいては、必要な場合に次のフライス加工の操作時間を低減することができる。また、有利には、ＭＶＤの全製造時間も低減される。
【００１６】
また、切断される表面によりアクセスしやすくなることで、羽根プリフォームを形成しやすくなるだけでなく、可能な限り最善の形でジェットを切断される各表面に向けることができ、プロセスの信頼性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、精密切断を増やすことはアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの全体の実行時間を低減することに留意されたい。実際に、上述したように、第１の３軸切断は、最大の厚さに関係し、それぞれの精密切断は、例えば、５軸の複雑な軌道に沿ってブロックの薄い厚さの部分に対して行われる。したがって、ジェットの安定性に関係する２つの制限パラメータ、具体的には、切断する厚さおよび軌道の複雑性のうちの１つのみが２つの種類の切断の各々に対して、これらの２つの種類の切断の各々に対して高速切断速度を使用して維持されることになる。
【００１８】
好適な例によれば、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、ブロックの第１の面の側に対する２〜４の精密切断の間に、またブロックの第２の面の側に対する２〜４の精密切断の間に、第１の連続切断を含む。
【００１９】
好ましくは、全ての羽根間の空間を形成するための前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの間、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面に向けた全ての切断と、
噴出ヘッドをブロックの第２の面に案内するブロックと噴出ヘッドとの相対位置の変更と、
前記噴出ヘッドをブロックの第２の面に向けた全ての切断と
が順次行われる。
【００２０】
このことで、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの実行時間を最適化することができる。好ましくは、ブロックと噴出ヘッドとの前記相対位置の変更は、ブロックを裏返すことで行われる。
【００２１】
好ましくは、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、精密切断時に少なくとも１つの切断片が重力によってブロックから自動的に抜け落ちるように行われる。このことで、さらに実行時間を最適化するために、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップ時の操作者による介入の回数を制限することができる。この点に関して、第１の切断で形成された切断片のような切断片は、ブロックから分離される時にブロックを動かさずに重力で落ちるようになっている。
【００２２】
好ましくは、さらに操作者の介入の回数を制限するために、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、精密切断時に切断され切断後に関係する羽根間の空間にブロックとして残ったままになっている少なくとも１つの切断片に関して、前記切断片がアブレイシブウォータージェットによる切断によって、重力で自動的にブロックから抜け落ちることができる少なくとも２つの小片に分割されるようにして行われる。
【００２３】
上述したように、それぞれの精密切断は５軸切断であるのが好ましい。
【００２４】
好ましくは、前記アブレイシブウォータージェットによる材料ブロックの切断ステップは、ハブから半径方向に延在する羽根プリフォームを形成すると同時に、少なくとも２つの直接連続する羽根プリフォーム間の接続手段を形成する材料を残すように行われる。前記接続手段は、前記ハブから半径方向に離間される。
【００２５】
したがって、この好適な実施形態は、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップ時に、少なくとも２つの羽根プリフォーム間、好ましくは、全ての羽根プリフォーム間の接続手段を形成するという点で注目に値する。このことで、羽根が最初のブロックの材料によって機械的にまだ保持されていれば、羽根の製造時の羽根の変形や振動を厳密に制限する、またはなくすことができる。
【００２６】
本発明の特徴は、有利には、最終ＭＶＤの品質に影響を与えることなく、製造時間を短縮する高速進行速度の様々な加工機にも適用できる。また、製造時間を短縮すること、および羽根の製造時に羽根の振動を低減することで、加工機の摩耗、特に、フライス盤での摩耗を抑制し、有利には、製造コストを抑えることができる。
【００２７】
好ましくは、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、前記接続手段が、厳密には、４枚以上で、好ましくは、直接連続する多数の羽根プリフォームを接続するために結合するようにして行われる。しかしながら、直接連続する相互接続されたプリフォームの複数の組にするのも可能であるが、その組同士は接合されない。いずれの場合も、接続手段によって結合される羽根プリフォームの数およびプリフォームにおける接続手段の配置は必要に応じて変更される。
【００２８】
好適な実施形態によれば、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、前記接続手段が、好ましくは、ディスクの軸を中心としたほぼリングを形成するようにして行われる。このリングは、好ましくは、３６０°にわたって延在し、場合によってリングが接続する羽根プリフォームによってのみ遮られてもよい。しかしながら、上述したように、このリングは、完全に閉じていない場合もあり、具体的には、いくつかの直接連続するプリフォームを接続しない場合もある。
【００２９】
しかしながら、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、好ましくは、前記リングが、各々が最終的にＭＶＤの羽根を構成するための全ての羽根プリフォームを互いに結合するようにして行われる。この場合、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、前記リングが羽根プリフォームの先端部を互いに結合するようにして行われるのが好ましい。この場合、リングは、切断ブロックの周囲環状部を形成し、羽根プリフォームはディスクの方向にこのリングから内側に向かって半径方向に延在する。
【００３０】
好ましくは、プロセスは、さらに
成形羽根ブランクを形成するために行われる羽根プリフォームのフライス加工ステップと、
最終形状の羽根を形成するために行われる羽根ブランクの仕上げフライス加工ステップと
を含む。
【００３１】
好ましくは、接続手段を形成する材料は、仕上げフライス加工ステップの終わりまで残され、仕上げフライス加工ステップの後にこの材料は除去される。しかしながら、この材料は、本発明の範囲から逸脱しなければ、それよりも早い時点で除去されてもよい。
【００３２】
当然、本発明のプロセスの中に他の従来のステップ、例えば、
アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの前に材料ブロックを旋削するステップと、
仕上げステップの後に、羽根の研磨および／またはブラストステップと、
羽根を所定の長さに切断するステップと、
ＭＶＤのバランス調整ステップと
を取り入れてもよい。
【００３３】
好ましくは、前記一体型羽根付きディスクの直径は、８００ｍｍ以上である。この点に関して、製造時羽根を保持する接続手段が羽根間に存在することで、変形や振動が低減され、さらにはなくされるので、長い羽根を有する大きな直径のＭＶＤを製造することができることが明記されている。好ましくは、羽根の最小の長さは１５０ｍｍである。
【００３４】
好ましくは、前記一体型羽根付きディスクの厚さは、１００ｍｍ以上である。しかしながら、アブレイシブウォータージェット切断技術が高性能であるので、およそ１６０ｍｍ以上の厚さにしてもよい。また、この厚さは、各羽根が延在する前縁と後縁との間のＭＶＤの軸に沿った距離にほぼ相当する。
【００３５】
好ましくは、一体型羽根付きディスクの羽根は捩れており、捩れ角は４５°またはそれ以上である。
【００３６】
好ましくは、使用される前記材料ブロックは、チタンまたはチタン合金の１つから成る。
【００３７】
好ましくは、前記一体型羽根付きディスクは、航空機タービンエンジン用の一体型羽根付きディスクである。
【００３８】
さらに好ましくは、前記一体型羽根付きディスクは、航空機タービンエンジンのロータまたは圧縮機の一体型羽根付きディスクである。
【００３９】
本発明の他の利点および特徴は、以下の非限定的かつ詳細な説明から明らかになるであろう。
【００４０】
以下に、添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の製造プロセスを使用して製造できるタービンエンジン用の一体型羽根付きディスクの部分斜視図である。
【図２ａ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｂ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｃ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｄ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｅ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｆ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｇ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｈ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｉ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｊ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｋ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｌ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｍ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図３】製造プロセスの後続のステップを示す図である。
【図４】製造プロセスの後続のステップを示す図である。
【図５】製造プロセスの後続のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
まず図１を参照すると、図１は本発明の製造プロセスを使用して得られる一体型羽根付きディスク１を示している。好ましくは、この一体型羽根付きディスクは、航空機タービンエンジンの圧縮機またはタービンロータを構成するように設計される。
【００４３】
本発明のプロセスによって製造される一体型羽根付きディスク（以降、ＭＶＤとする）は、大型であり、具体的には、直径が８００ｍｍ以上であり、羽根２の長さが少なくとも１５０ｍｍであり、ハブ４の厚さ「ｅ」が１３０ｍｍ以上である。また、中心軸５のハブ４によって担持される羽根は、捩れ角が４５°以上の角度であるので、かなり捩れている。情報として、この角度は、該羽根２の基端部６と先端部８との間の概念的角度に相当する。
【００４４】
図２以降の図面を参照しながら、ＭＶＤ１の製造プロセスの好適な実施形態を説明する。
【００４５】
まず、チタン合金製の材料ブロック（「未加工単一ブロック」とも呼ばれ、好ましくは、機械加工される前のブロック）が、例えば、このブロックを最終の側面寸法の１ｍｍに機械加工するために、第１の旋削ステップを受ける。
【００４６】
図２ａから図２ｍで示される次のステップは、羽根間の空間によって分割された羽根プリフォームを形成するために、ブロック全体をアブレイシブウォータージェットによって切断するステップから成る。
【００４７】
このステップを行うために、非常に高圧（例えば、３０００バール）で非常に高精度（例えば、６軸）のウォータージェットによる切断用の加工機（図示せず）が使用される。材料の切断効果を最適化するのに、研磨剤を送るのは非常に高いレベルの圧力の水である。知られている方法では、ウォータージェットはダイヤモンドまたはサファイア製のノズルによって形成される。また、混合チャンバでは、砂などの研磨剤が加えられる。この点に関して、収束中空軸（ｃａｎｎｏｎ）が切断領域に水および砂を収束させることで、水および砂を均質化する。以下の説明全体にわたって、収束中空軸１１６は、より一般的には、加工機の噴出ヘッドと呼ばれる。
【００４８】
このアブレイシブジェット切断技術により、十分な材料除去率および良好な再現性が可能になる。したがって、アブレイシブジェット切断技術は、軸５に沿って材料ブロックの厚さ「ｅ」を完全に貫通する羽根間の空間を形成するために材料を除去するのに十分に適している。
【００４９】
これに関して、図２ａは、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが完了した後の材料ブロック１００の一部を示している。したがって、このブロックは、ハブ４から半径方向に、すなわち、中心軸５に直角に延在する羽根プリフォーム１０２を有する。一般に、切断は、直接連続する羽根プリフォーム１０２間の円周方向の羽根間の空間１１０を形成するために、ブロック１００の厚さの範囲内で行われる。
【００５０】
また、切断は、プリフォーム１０２間の接続手段、この場合、軸５を中心としたリング１１２の形状で、羽根プリフォーム１０２の全ての先端部１０８を接続するのが好ましい接続手段を形成するように行われる。したがって、リング１１２は、切断ブロック１００の周囲環状部となり、その結果、羽根間の空間１１０の半径方向外側限界を形成する。
【００５１】
このアブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、噴出ヘッド１１６をディスクの形状のブロックの第１の面１１０ａに向けて行われる切断、その後、噴出ヘッド１１６を上記ブロックの第１の面１１０ａの反対の第２の面１１０ｂに向けて行われる切断によって行われる。
【００５２】
第１の面１１０ａからの切断を行うために、ブロック１００は、図２ｂに示されるように、支持体１１１上でしっかりと取り外し可能に保持されて、ほぼ水平位置、すなわち、軸５が地面に対してほぼ直角になる位置をとる。支持体１１１は、上部に向かって開口し、ブロック１００から重力によって自動的に抜け落ちる切断片を集めるための容器１１３を有する。これらの切断時は、したがって、第２の面１１０ｂは支持体１１１に接して配置される。
【００５３】
第２の面１１０ｂからの切断を行うために、ブロック１００は、支持体１１１から外され、１８０°裏返されて、その後、第１の面１１０ｂは支持体１１１に接触して配置され、第２の面１１０ｂはブロック１１０の上方に移動する加工機の噴出ヘッド１１６と協働するように上向きに前記支持体１１１に再び取り付けられる。
【００５４】
図示されている好適な実施形態では、羽根プリフォーム１０２の前縁１１５は第１の面１１０ａの側に配置され、後縁１１７は第２の面１１０ｂの側に配置されていることに留意されたい。
【００５５】
ブロック１００を支持体１１１上の２つの位置で正確に位置決めするための割出手段（図示せず）により、プロセスの信頼性がより向上する。
【００５６】
図２ｃを参照すると、第１の面１１０ａから行われた第１の切断は、ほぼ円筒状に延在する第１の材料片１１４ａを除去するために行われるものである。それは、この材料片１１４ａは、切断中噴出ヘッドが互いに直角に並進する３軸に沿って移動されるだけの、いわゆる３軸切断によって形成されるからである。この場合、３軸のうちの１つは、形成される円筒状の切断片１１４ａの長手方向軸を成し、ブロック１００の厚さ全体に延在する。加工機は６軸を有するので、噴出ヘッド１１６の任意の傾斜角度で３軸の軌道を形成し、したがってその傾斜角度は切断時全体にわたって維持されることに留意されたい。図２ｃに見られるように、第１の３軸切断は、ジェットの噴出ヘッド１１６が最終の望ましい羽根間の空間にほぼ平行に向けられるように、垂直線に対して傾斜した状態で行われる。
【００５７】
特に、単純な軌道であるために可能な限り高速で行われるこの第１の切断では、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの完了後に得られる関連する羽根間の空間１１０の最終容積の好ましくは４０％〜８０％に相当するかなりの容積を切断する。
【００５８】
図２ｄの概略図を参照すると、形成される２つの連続する羽根プリフォームの前縁１１５を示しており、実際に、第１の３軸切断は、ハブ４の近くおよびブロックの半径方向外側端部の近くを通る閉じた線１１８ａに沿ってブロックに到達せずにジェット噴出ヘッドを移動させることで第１の材料片１１４ａを切り抜いて、リングを形成するために材料片を除去することが目的であることは明らかである。全体として、線１１８ａは、対向し互いに接続された２つのＶ字形の形状であり、頂点の１つは半径方向内側に向けられてハブ４の近くに位置し、他方の頂点は半径方向外側に向けられてブロックの半径方向外側端部近くに位置する。
【００５９】
線１１８ａが閉じて、第１の切断ステップが終わり、第１の切断片１１４ａがブロック１００から分離されるとすぐに、この切断片１１４ａはこのブロックから重力によって自動的に抜け落ちる。実際には、図２ｃに示されるように、重力のみによって切断片１１４ａが噴出ヘッド１１６の方向に向かって接続オリフィス１１９を滑り落ちる。接続オリフィスは、切断片１１４ａが落ちる時に外される。切断片１１４ａは慎重に位置決められた容器１１３の中に落ちるので、操作者による介入の必要はない。
【００６０】
図２ｃから明らかなように、第１の切断片１１４ａは、半径方向に直交するいずれの断面においても、全体形状が平行四辺形であり、ブロックの厚さに沿って延在するその２つの対辺はそれぞれ、プロセスの完了後に得られる２つの直接連続する２つの羽根２の近くを通る。
【００６１】
次に、最終の側面寸法に最も近付けるために、アブレイシブウォータージェットによって、さらにブロック１００の第１の面１１０ａから複数の精密切断が行われる。次の全ての精密切断は、第１の面１１０ａから行われるか第２の面１１０ｂから行われるかに関係なく、５軸切断として知られている複雑な形態の切断であるのが好ましい。つまり、軌道は、噴出ヘッドを３つの並進自由度だけでなく２つの回転自由度に沿って移動させることで形成される。また、これらの精密切断は、ブロックの全体または一部の最小の厚さに対して行われるのが好ましい。この点に関して、いくつかの精密切断により、一部がブロックの全体の厚さに相当し、他の部分が該ブロックの厚さの一部にだけ延在し、半径方向外側に向かって次第に厚みが減少する一片が形成される。
【００６２】
したがって、ジェットの安定性を制限する２つのパラメータ、具体的には、切断する厚さおよび軌道の複雑性のうちの１つのみが第１の切断および精密切断に対して維持されるので、これらの２つの種類の切断の各々に対して高速切断速度を使用することができることになる。
【００６３】
次に、第２の切断片１１４ｂの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを開口線１１８ｂに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｂは、ハブ４の近くを通り、全体形状は、半径方向外側に向かって開口し、その基部がハブ４に沿ったＵ字形の形状である。Ｕ字形の２つの端部はそれぞれ、図２ｅに示されるように、第１の切断によって、２つのＶ字形の２つの接合部まで延在する。
【００６４】
第２の切断片は、ほとんどブロックの全体の厚さまで延在し、複雑な形状を有する。このため、この切断片は切り抜いた後に関係する羽根間の空間に残ったままになる。したがって、第２の切断片１１４ｂは、確実にブロックから外すために、アブレイシブウォータージェットによる切断によって、羽根間の空間を通り抜けながら重力で自動的にブロックから抜け落ちることができる２つの小片１１４ｂ１、１１４ｂ２に分割される。この場合も、２つの小片１１４ｂ１、１１４ｂ２が落下して支持体の容器の中に落ちるのは、単に重力の影響による。図示されている実施形態では、切断片１１８の切断線１１８ｂ’は、図２ｆに示されているように、前の切断で切断された内側のＶ字の頂点から始まる最も短い直線である。
【００６５】
次に、第３の切断片１１４ｃの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを開口線１１８ｃに沿って移動させることで行われる。開口線１１４は、図２ｇに示されるように、第１の切断で切断された内側のＶ字の頂点から始まり、羽根プリフォームの１つの前縁１１５のできるだけ近くを通り、第１の切断時に形成された２つのＶ字の２つの接合部の一方につながる。
【００６６】
第３の切断片１１４ｃは、羽根の先端部から羽根プリフォームの半径方向長さの一部にわたって、ほとんどブロックの全体の厚さまで延在する。第３の切断片は、手作業で除去されるか、またはその形状に従って、重力で自動的に支持体の容器の中に落ちるのが好ましい。
【００６７】
図２ｈは、第１の面１１０ａから全ての切断が行われた後のブロック１００の図である。羽根間の空間１１０の３つの切断片１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃのそれぞれは、本発明の範囲から逸脱せずに、それ以外の形が可能であっても、羽根間の空間の切り抜きが行われる前の切断様式として形成されるのが好ましい。
【００６８】
次に、ブロック１００は、アブレイシブウォータージェットによる第２の面１１０ｂからの精密切断を行うために、支持体に戻される。したがってこれらの切断は、第１の面１１０ａから行われた切断後に得られた羽根間の空間１１０（１つが図２ｉに示されている）の形状をより複雑にすることができる。全ての切断片は、重力で自動的に支持体の容器の中に落ちる。
【００６９】
まず、第４の切断片１１４ｄの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを図２ｊの開口線１１８ｄに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｄは、ハブ４の一部に沿って、羽根プリフォームの１つの後縁１１７の一部の側を通る。次に、第５の切断片１１４ｅの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを開口線１１８ｅに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｅは、図２ｋに示されているように、ハブ４の近くを通り、全体形状が半径方向外側に開口し、その基部がハブ４に沿ったＵ字形である。この切断は、ブロック１００の厚さの一部に対してのみ行われる。最後に、第６の切断片１１４ｆの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを図２ｊの開口線１１８ｆに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｆは、図２ｇに示されているように、リング１１２を画定するためにブロックの半径方向端部から始まり、羽根プリフォームの１つの後縁１１７のできる限り近くを通って、第１の切断によって形成された２つのＶ字形の２つの接合部の一方につながる。
【００７０】
これらの全ての切断が行われると、ブロックは、リング１１２によって先端部１０８の位置で互いに接続された羽根プリフォーム１０２のみになる。そこで、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは完了する。
【００７１】
このように、それぞれの得られた羽根プリフォーム１０２は、図２ａに示されるように、外輪表面１２１と内輪表面１２３とを有する。この点に関して、外輪表面１２１および内輪表面１２３のそれぞれは、様々な切断によって形成された表面部分から成ることに留意されたい。図２ｍは、これらの２つの表面１２１、１２３のそれぞれのセグメント化を平面で示した概略図であり、各表面部分はそれを形成したその切断片の番号を示している。
【００７２】
次に、製造プロセスは、成形羽根ブランク２０２を得るために行われる羽根プリフォーム１０２のフライス加工ステップに移る。つまり、例えば、５軸フライス盤を使用して行われるこのフライス加工ステップの目的は、羽根プリフォーム１０２に残っている材料を除去して、最終の側面寸法、例えば、０．６ｍｍに可能な限り近付けることである。アブレイシブウォータージェットによる切断ステップに従って得られたプリフォーム１０２は高精度な形であるので、これらのプリフォームの表面の少なくとも一部は、すでに好ましい形状であり、このようなフライス加工の必要はない。
【００７３】
ここで、ブロック１００の周囲環状部を形成するリング１１２によって相互接続されたブランク２０２の先端部２０８を示した図３に見られるように、プリフォーム１０２は、それぞれ成形羽根ブランク２０２を形成するために順々に機械加工されるのが好ましい。
【００７４】
その後、製造プロセスは、プリフォーム１１２を接続するリング１１２を除去するステップに移る。このステップは、ワイヤ切断またはフライス加工など、当業者に知られている適切な方法で行われる。この点に関して、図４は、リング１１２とブランクの先端部２０８との接続部を破断することによって、ブロック１００の残りの部分からこのリング１１２を分離する様子を概略的に示した図である。これらの略円周方向の破断部２２８の全てが行われると、リングは軸５に沿ってブロックに対して相対移動させることでブロックから効率的に引き抜かれる。したがって、リング１１２は除去されると考えられる。またあるいは、製造プロセスは、ブランク２０２間に位置するリング１１２の一部のみを除去することでリング１１２を除去する形にしてもよい。この場合、これらのブランクの半径方向端部に位置するリングの他の部分は、例えば、その後の羽根の先端部となることを考えて残される。この場合の望ましい破断部は、図２ｄの破断部２２８のように略円周方向の破断部ではなく、略半径方向のブロックの厚さの破断部である。
【００７５】
次に、新規のフライス加工ステップが使用されるが、いわゆるこの仕上げステップの目的は、フライス加工によって、ブランク２０２から最終形状の羽根２を形成することである。これに使用される加工機により、より精密な機械加工を達成でき、確実に最終の側面寸法にすることができ、したがって図５の右側に示されているような羽根２を形成することができる。
【００７６】
製造プロセスのこの段階で、残っている材料ブロックの容積は、この同じブロック、例えばアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの開始前、具体的には、旋削ステップの直後のブロックで示されるブロックの容積の２５％未満である。
【００７７】
また、プロセスは１つまたは複数の従来のステップ、例えば、上述したような、研磨ステップ、ブラストステップ、羽根を所定の長さに切断するステップ、および／またはＭＶＤのバランス調整ステップによって続いてもよい。
【００７８】
当然、当業者によって、単に非限定的な例として説明した本発明に対して様々な変更が加えられてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、好ましくは、航空機タービンエンジンの一体型羽根付きディスクの製造の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
一体型羽根付きディスク、いわゆる＜＜ＭＶＤ＞＞または英語の＜＜ブリスク＞＞を製造するためには、一般に、アブレイシブウォータージェットによる材料ブロックの切断ステップの後に、１つまたは複数のフライス加工ステップが使用される。
【０００３】
フライス加工の前にアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを用いることで、フライス加工のみのプロセスに比べて時間や製造コストの低減に役立つ。これは、特に、このような製造プロセスには、ＭＶＤの形状にするのに最初のブロックから約７５％の材料を除去する必要があるということによる。アブレイシブジェットによる切断によってこの材料の大部分を除去することで、実際に製造時間を低減し、さらにはフライス盤での摩耗を抑えることができる。
【０００４】
通常は、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、基本的には、最初のブロックの厚さ全体にわたって非常に複雑な形状の一片を切り抜くステップのみから成る。この切断は、実際に、羽根間の空間の形状と同じような捻じれたまたは螺旋状の一片を切り抜くために、５軸機械加工と呼ばれる複雑な軌道をたどる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のステップの不利点は、アブレイシブウォータージェットの安定性は、ジェットの質が入口から出口に向かって次第に低下するために、このジェットの軌道の複雑性および切断される相当な厚さに大きく左右されるということである。このジェットの安定性の問題を最小限に抑えるためには、比較的低速で切断される必要がある、つまり、切断するのにさらに相当な作業時間が必要であるということである。
【０００６】
さらに、このアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの実行時間も、切断後に材料ブロック内に残っている捩れた形状の一片を手作業で除去しなければならないので、かなり延長される。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、先行技術の実施形態と比較して、上述した欠点を少なくとも部分的に改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の対象は、全体がディスクの形状の材料ブロックをアブレイシブウォータージェットによる切断ステップで、羽根間の空間の位置でブロックから材料を除去してハブから半径方向に延在する羽根プリフォームを形成するために行われる切断ステップを含む一体型羽根付きディスクの製造プロセスであって、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、それぞれの羽根間の空間を形成するために、
ブロックの厚さを貫通する一片の第１の３軸切断であって、前記切断片が重力で自動的にブロックから抜け落ちるように行われる第１の３軸切断と、その後に、
少なくとも１つの精密切断と
を含む。
【０００９】
本発明は、基本的には、精密な羽根プリフォームを形成するための、またこのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの実施時間を低減する、つまり、製造プロセス全体の実施時間を明らかに低減するためのアブレイシブウォータージェットによる信頼できる切断ステップである。
【００１０】
このステップを実行する時間に関して、この時間は、まず、貫通する第１の切断片が操作者の介入なしに重力で自動的に抜け落ちる切断片であるということから低減される。この機能性は、特に、３軸切断によって得られる切断片が円筒形であるので、ブロックの特定の位置決めによって、好ましくは、水平に位置決めすることによって得られる。ＭＶＤでは羽根間の空間の数が多いので、第１の切断片が自動的に落ちることによって得られる時間利得（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ）が大きくなる。
【００１１】
また、第１の切断の軌道の単純さは、ジェットの安定性を強化し、ひいては、この貫通する第１の切断に高速切断速度を使用するのに都合がよいことがわかる。
【００１２】
さらに、次の精密切断は、より薄い厚さの材料に対して行われる。このことで、ジェットの安定性を強化し、ひいては、ジェットのずれの影響を低減することができる。また、切断速度も高速になり、切断の精度も向上する。
【００１３】
本発明によれば、前記第１の連続切断によって前もって得られたブロックの任意の領域を切断するために、ブロックの２つの面のうちのいずれか一方から少なくとも１つの精密切断が行われる。この領域は、例えば、前記第１の切断の時に見られるアブレイシブウォータージェットのずれの影響を最も受ける領域である、すなわち、この領域はジェットの出口の近くにある領域である。しかし、この特定の領域は、精密切断によって再加工されるので、第１の切断時のジェットのずれは悪影響のない程度に大きくてもよい。また、このことで好ましくは、第１の切断に高速切断速度を使用することができる。
【００１４】
アブレイシブウォータージェットの噴出ヘッドを備える加工機を使用して行われる前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、好ましくは、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面に向けて行われる前記第１の切断と、その後に、
少なくとも１つは前記噴出ヘッドをブロックの前記第１の面に向けて行われ、少なくとも他は前記噴出ヘッドを第１の面の反対側のブロックの第２の面に向けて行われる複数の精密切断と
を含む。
【００１５】
材料ブロックの２つの面からアブレイシブウォータージェットによる切断を行うので、よりアクセスしやすい。このことにより、最終の側面寸法に最も近い羽根プリフォームを製造することができ、ひいては、必要な場合に次のフライス加工の操作時間を低減することができる。また、有利には、ＭＶＤの全製造時間も低減される。
【００１６】
また、切断される表面によりアクセスしやすくなることで、羽根プリフォームを形成しやすくなるだけでなく、可能な限り最善の形でジェットを切断される各表面に向けることができ、プロセスの信頼性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、精密切断を増やすことはアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの全体の実行時間を低減することに留意されたい。実際に、上述したように、第１の３軸切断は、最大の厚さに関係し、それぞれの精密切断は、例えば、５軸の複雑な軌道に沿ってブロックの薄い厚さの部分に対して行われる。したがって、ジェットの安定性に関係する２つの制限パラメータ、具体的には、切断する厚さおよび軌道の複雑性のうちの１つのみが２つの種類の切断の各々に対して、これらの２つの種類の切断の各々に対して高速切断速度を使用して維持されることになる。
【００１８】
好適な例によれば、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、ブロックの第１の面の側に対する２〜４の精密切断の間に、またブロックの第２の面の側に対する２〜４の精密切断の間に、第１の連続切断を含む。
【００１９】
好ましくは、全ての羽根間の空間を形成するための前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの間、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面に向けた全ての切断と、
噴出ヘッドをブロックの第２の面に案内するブロックと噴出ヘッドとの相対位置の変更と、
前記噴出ヘッドをブロックの第２の面に向けた全ての切断と
が順次行われる。
【００２０】
このことで、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの実行時間を最適化することができる。好ましくは、ブロックと噴出ヘッドとの前記相対位置の変更は、ブロックを裏返すことで行われる。
【００２１】
好ましくは、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、精密切断時に少なくとも１つの切断片が重力によってブロックから自動的に抜け落ちるように行われる。このことで、さらに実行時間を最適化するために、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップ時の操作者による介入の回数を制限することができる。この点に関して、第１の切断で形成された切断片のような切断片は、ブロックから分離される時にブロックを動かさずに重力で落ちるようになっている。
【００２２】
好ましくは、さらに操作者の介入の回数を制限するために、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、精密切断時に切断され切断後に関係する羽根間の空間にブロックとして残ったままになっている少なくとも１つの切断片に関して、前記切断片がアブレイシブウォータージェットによる切断によって、重力で自動的にブロックから抜け落ちることができる少なくとも２つの小片に分割されるようにして行われる。
【００２３】
上述したように、それぞれの精密切断は５軸切断であるのが好ましい。
【００２４】
好ましくは、前記アブレイシブウォータージェットによる材料ブロックの切断ステップは、ハブから半径方向に延在する羽根プリフォームを形成すると同時に、少なくとも２つの直接連続する羽根プリフォーム間の接続手段を形成する材料を残すように行われる。前記接続手段は、前記ハブから半径方向に離間される。
【００２５】
したがって、この好適な実施形態は、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップ時に、少なくとも２つの羽根プリフォーム間、好ましくは、全ての羽根プリフォーム間の接続手段を形成するという点で注目に値する。このことで、羽根が最初のブロックの材料によって機械的にまだ保持されていれば、羽根の製造時の羽根の変形や振動を厳密に制限する、またはなくすことができる。
【００２６】
本発明の特徴は、有利には、最終ＭＶＤの品質に影響を与えることなく、製造時間を短縮する高速進行速度の様々な加工機にも適用できる。また、製造時間を短縮すること、および羽根の製造時に羽根の振動を低減することで、加工機の摩耗、特に、フライス盤での摩耗を抑制し、有利には、製造コストを抑えることができる。
【００２７】
好ましくは、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、前記接続手段が、厳密には、４枚以上で、好ましくは、直接連続する多数の羽根プリフォームを接続するために結合するようにして行われる。しかしながら、直接連続する相互接続されたプリフォームの複数の組にするのも可能であるが、その組同士は接合されない。いずれの場合も、接続手段によって結合される羽根プリフォームの数およびプリフォームにおける接続手段の配置は必要に応じて変更される。
【００２８】
好適な実施形態によれば、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、前記接続手段が、好ましくは、ディスクの軸を中心としたほぼリングを形成するようにして行われる。このリングは、好ましくは、３６０°にわたって延在し、場合によってリングが接続する羽根プリフォームによってのみ遮られてもよい。しかしながら、上述したように、このリングは、完全に閉じていない場合もあり、具体的には、いくつかの直接連続するプリフォームを接続しない場合もある。
【００２９】
しかしながら、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、好ましくは、前記リングが、各々が最終的にＭＶＤの羽根を構成するための全ての羽根プリフォームを互いに結合するようにして行われる。この場合、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、前記リングが羽根プリフォームの先端部を互いに結合するようにして行われるのが好ましい。この場合、リングは、切断ブロックの周囲環状部を形成し、羽根プリフォームはディスクの方向にこのリングから内側に向かって半径方向に延在する。
【００３０】
好ましくは、プロセスは、さらに
成形羽根ブランクを形成するために行われる羽根プリフォームのフライス加工ステップと、
最終形状の羽根を形成するために行われる羽根ブランクの仕上げフライス加工ステップと
を含む。
【００３１】
好ましくは、接続手段を形成する材料は、仕上げフライス加工ステップの終わりまで残され、仕上げフライス加工ステップの後にこの材料は除去される。しかしながら、この材料は、本発明の範囲から逸脱しなければ、それよりも早い時点で除去されてもよい。
【００３２】
当然、本発明のプロセスの中に他の従来のステップ、例えば、
アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの前に材料ブロックを旋削するステップと、
仕上げステップの後に、羽根の研磨および／またはブラストステップと、
羽根を所定の長さに切断するステップと、
ＭＶＤのバランス調整ステップと
を取り入れてもよい。
【００３３】
好ましくは、前記一体型羽根付きディスクの直径は、８００ｍｍ以上である。この点に関して、製造時羽根を保持する接続手段が羽根間に存在することで、変形や振動が低減され、さらにはなくされるので、長い羽根を有する大きな直径のＭＶＤを製造することができることが明記されている。好ましくは、羽根の最小の長さは１５０ｍｍである。
【００３４】
好ましくは、前記一体型羽根付きディスクの厚さは、１００ｍｍ以上である。しかしながら、アブレイシブウォータージェット切断技術が高性能であるので、およそ１６０ｍｍ以上の厚さにしてもよい。また、この厚さは、各羽根が延在する前縁と後縁との間のＭＶＤの軸に沿った距離にほぼ相当する。
【００３５】
好ましくは、一体型羽根付きディスクの羽根は捩れており、捩れ角は４５°またはそれ以上である。
【００３６】
好ましくは、使用される前記材料ブロックは、チタンまたはチタン合金の１つから成る。
【００３７】
好ましくは、前記一体型羽根付きディスクは、航空機タービンエンジン用の一体型羽根付きディスクである。
【００３８】
さらに好ましくは、前記一体型羽根付きディスクは、航空機タービンエンジンのロータまたは圧縮機の一体型羽根付きディスクである。
【００３９】
本発明の他の利点および特徴は、以下の非限定的かつ詳細な説明から明らかになるであろう。
【００４０】
以下に、添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の製造プロセスを使用して製造できるタービンエンジン用の一体型羽根付きディスクの部分斜視図である。
【図２ａ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｂ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｃ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｄ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｅ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｆ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｇ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｈ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｉ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｊ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｋ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｌ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図２ｍ】製造プロセスのアブレイシブウォータージェットによる切断ステップを示す図である。
【図３】製造プロセスの後続のステップを示す図である。
【図４】製造プロセスの後続のステップを示す図である。
【図５】製造プロセスの後続のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
まず図１を参照すると、図１は本発明の製造プロセスを使用して得られる一体型羽根付きディスク１を示している。好ましくは、この一体型羽根付きディスクは、航空機タービンエンジンの圧縮機またはタービンロータを構成するように設計される。
【００４３】
本発明のプロセスによって製造される一体型羽根付きディスク（以降、ＭＶＤとする）は、大型であり、具体的には、直径が８００ｍｍ以上であり、羽根２の長さが少なくとも１５０ｍｍであり、ハブ４の厚さ「ｅ」が１３０ｍｍ以上である。また、中心軸５のハブ４によって担持される羽根は、捩れ角が４５°以上の角度であるので、かなり捩れている。情報として、この角度は、該羽根２の基端部６と先端部８との間の概念的角度に相当する。
【００４４】
図２以降の図面を参照しながら、ＭＶＤ１の製造プロセスの好適な実施形態を説明する。
【００４５】
まず、チタン合金製の材料ブロック（「未加工単一ブロック」とも呼ばれ、好ましくは、機械加工される前のブロック）が、例えば、このブロックを最終の側面寸法の１ｍｍに機械加工するために、第１の旋削ステップを受ける。
【００４６】
図２ａから図２ｍで示される次のステップは、羽根間の空間によって分割された羽根プリフォームを形成するために、ブロック全体をアブレイシブウォータージェットによって切断するステップから成る。
【００４７】
このステップを行うために、非常に高圧（例えば、３０００バール）で非常に高精度（例えば、６軸）のウォータージェットによる切断用の加工機（図示せず）が使用される。材料の切断効果を最適化するのに、研磨剤を送るのは非常に高いレベルの圧力の水である。知られている方法では、ウォータージェットはダイヤモンドまたはサファイア製のノズルによって形成される。また、混合チャンバでは、砂などの研磨剤が加えられる。この点に関して、収束中空軸（ｃａｎｎｏｎ）が切断領域に水および砂を収束させることで、水および砂を均質化する。以下の説明全体にわたって、収束中空軸１１６は、より一般的には、加工機の噴出ヘッドと呼ばれる。
【００４８】
このアブレイシブジェット切断技術により、十分な材料除去率および良好な再現性が可能になる。したがって、アブレイシブジェット切断技術は、軸５に沿って材料ブロックの厚さ「ｅ」を完全に貫通する羽根間の空間を形成するために材料を除去するのに十分に適している。
【００４９】
これに関して、図２ａは、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが完了した後の材料ブロック１００の一部を示している。したがって、このブロックは、ハブ４から半径方向に、すなわち、中心軸５に直角に延在する羽根プリフォーム１０２を有する。一般に、切断は、直接連続する羽根プリフォーム１０２間の円周方向の羽根間の空間１１０を形成するために、ブロック１００の厚さの範囲内で行われる。
【００５０】
また、切断は、プリフォーム１０２間の接続手段、この場合、軸５を中心としたリング１１２の形状で、羽根プリフォーム１０２の全ての先端部１０８を接続するのが好ましい接続手段を形成するように行われる。したがって、リング１１２は、切断ブロック１００の周囲環状部となり、その結果、羽根間の空間１１０の半径方向外側限界を形成する。
【００５１】
このアブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、噴出ヘッド１１６をディスクの形状のブロックの第１の面１１０ａに向けて行われる切断、その後、噴出ヘッド１１６を上記ブロックの第１の面１１０ａの反対の第２の面１１０ｂに向けて行われる切断によって行われる。
【００５２】
第１の面１１０ａからの切断を行うために、ブロック１００は、図２ｂに示されるように、支持体１１１上でしっかりと取り外し可能に保持されて、ほぼ水平位置、すなわち、軸５が地面に対してほぼ直角になる位置をとる。支持体１１１は、上部に向かって開口し、ブロック１００から重力によって自動的に抜け落ちる切断片を集めるための容器１１３を有する。これらの切断時は、したがって、第２の面１１０ｂは支持体１１１に接して配置される。
【００５３】
第２の面１１０ｂからの切断を行うために、ブロック１００は、支持体１１１から外され、１８０°裏返されて、その後、第１の面１１０ｂは支持体１１１に接触して配置され、第２の面１１０ｂはブロック１１０の上方に移動する加工機の噴出ヘッド１１６と協働するように上向きに前記支持体１１１に再び取り付けられる。
【００５４】
図示されている好適な実施形態では、羽根プリフォーム１０２の前縁１１５は第１の面１１０ａの側に配置され、後縁１１７は第２の面１１０ｂの側に配置されていることに留意されたい。
【００５５】
ブロック１００を支持体１１１上の２つの位置で正確に位置決めするための割出手段（図示せず）により、プロセスの信頼性がより向上する。
【００５６】
図２ｃを参照すると、第１の面１１０ａから行われた第１の切断は、ほぼ円筒状に延在する第１の材料片１１４ａを除去するために行われるものである。それは、この材料片１１４ａは、切断中噴出ヘッドが互いに直角に並進する３軸に沿って移動されるだけの、いわゆる３軸切断によって形成されるからである。この場合、３軸のうちの１つは、形成される円筒状の切断片１１４ａの長手方向軸を成し、ブロック１００の厚さ全体に延在する。加工機は６軸を有するので、噴出ヘッド１１６の任意の傾斜角度で３軸の軌道を形成し、したがってその傾斜角度は切断時全体にわたって維持されることに留意されたい。図２ｃに見られるように、第１の３軸切断は、ジェットの噴出ヘッド１１６が最終の望ましい羽根間の空間にほぼ平行に向けられるように、垂直線に対して傾斜した状態で行われる。
【００５７】
特に、単純な軌道であるために可能な限り高速で行われるこの第１の切断では、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの完了後に得られる関連する羽根間の空間１１０の最終容積の好ましくは４０％〜８０％に相当するかなりの容積を切断する。
【００５８】
図２ｄの概略図を参照すると、形成される２つの連続する羽根プリフォームの前縁１１５を示しており、実際に、第１の３軸切断は、ハブ４の近くおよびブロックの半径方向外側端部の近くを通る閉じた線１１８ａに沿ってブロックに到達せずにジェット噴出ヘッドを移動させることで第１の材料片１１４ａを切り抜いて、リングを形成するために材料片を除去することが目的であることは明らかである。全体として、線１１８ａは、対向し互いに接続された２つのＶ字形の形状であり、頂点の１つは半径方向内側に向けられてハブ４の近くに位置し、他方の頂点は半径方向外側に向けられてブロックの半径方向外側端部近くに位置する。
【００５９】
線１１８ａが閉じて、第１の切断ステップが終わり、第１の切断片１１４ａがブロック１００から分離されるとすぐに、この切断片１１４ａはこのブロックから重力によって自動的に抜け落ちる。実際には、図２ｃに示されるように、重力のみによって切断片１１４ａが噴出ヘッド１１６の方向に向かって接続オリフィス１１９を滑り落ちる。接続オリフィスは、切断片１１４ａが落ちる時に外される。切断片１１４ａは慎重に位置決められた容器１１３の中に落ちるので、操作者による介入の必要はない。
【００６０】
図２ｃから明らかなように、第１の切断片１１４ａは、半径方向に直交するいずれの断面においても、全体形状が平行四辺形であり、ブロックの厚さに沿って延在するその２つの対辺はそれぞれ、プロセスの完了後に得られる２つの直接連続する２つの羽根２の近くを通る。
【００６１】
次に、最終の側面寸法に最も近付けるために、アブレイシブウォータージェットによって、さらにブロック１００の第１の面１１０ａから複数の精密切断が行われる。次の全ての精密切断は、第１の面１１０ａから行われるか第２の面１１０ｂから行われるかに関係なく、５軸切断として知られている複雑な形態の切断であるのが好ましい。つまり、軌道は、噴出ヘッドを３つの並進自由度だけでなく２つの回転自由度に沿って移動させることで形成される。また、これらの精密切断は、ブロックの全体または一部の最小の厚さに対して行われるのが好ましい。この点に関して、いくつかの精密切断により、一部がブロックの全体の厚さに相当し、他の部分が該ブロックの厚さの一部にだけ延在し、半径方向外側に向かって次第に厚みが減少する一片が形成される。
【００６２】
したがって、ジェットの安定性を制限する２つのパラメータ、具体的には、切断する厚さおよび軌道の複雑性のうちの１つのみが第１の切断および精密切断に対して維持されるので、これらの２つの種類の切断の各々に対して高速切断速度を使用することができることになる。
【００６３】
次に、第２の切断片１１４ｂの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを開口線１１８ｂに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｂは、ハブ４の近くを通り、全体形状は、半径方向外側に向かって開口し、その基部がハブ４に沿ったＵ字形の形状である。Ｕ字形の２つの端部はそれぞれ、図２ｅに示されるように、第１の切断によって、２つのＶ字形の２つの接合部まで延在する。
【００６４】
第２の切断片は、ほとんどブロックの全体の厚さまで延在し、複雑な形状を有する。このため、この切断片は切り抜いた後に関係する羽根間の空間に残ったままになる。したがって、第２の切断片１１４ｂは、確実にブロックから外すために、アブレイシブウォータージェットによる切断によって、羽根間の空間を通り抜けながら重力で自動的にブロックから抜け落ちることができる２つの小片１１４ｂ１、１１４ｂ２に分割される。この場合も、２つの小片１１４ｂ１、１１４ｂ２が落下して支持体の容器の中に落ちるのは、単に重力の影響による。図示されている実施形態では、切断片１１８の切断線１１８ｂ’は、図２ｆに示されているように、前の切断で切断された内側のＶ字の頂点から始まる最も短い直線である。
【００６５】
次に、第３の切断片１１４ｃの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを開口線１１８ｃに沿って移動させることで行われる。開口線１１４は、図２ｇに示されるように、第１の切断で切断された内側のＶ字の頂点から始まり、羽根プリフォームの１つの前縁１１５のできるだけ近くを通り、第１の切断時に形成された２つのＶ字の２つの接合部の一方につながる。
【００６６】
第３の切断片１１４ｃは、羽根の先端部から羽根プリフォームの半径方向長さの一部にわたって、ほとんどブロックの全体の厚さまで延在する。第３の切断片は、手作業で除去されるか、またはその形状に従って、重力で自動的に支持体の容器の中に落ちるのが好ましい。
【００６７】
図２ｈは、第１の面１１０ａから全ての切断が行われた後のブロック１００の図である。羽根間の空間１１０の３つの切断片１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃのそれぞれは、本発明の範囲から逸脱せずに、それ以外の形が可能であっても、羽根間の空間の切り抜きが行われる前の切断様式として形成されるのが好ましい。
【００６８】
次に、ブロック１００は、アブレイシブウォータージェットによる第２の面１１０ｂからの精密切断を行うために、支持体に戻される。したがってこれらの切断は、第１の面１１０ａから行われた切断後に得られた羽根間の空間１１０（１つが図２ｉに示されている）の形状をより複雑にすることができる。全ての切断片は、重力で自動的に支持体の容器の中に落ちる。
【００６９】
まず、第４の切断片１１４ｄの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを図２ｊの開口線１１８ｄに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｄは、ハブ４の一部に沿って、羽根プリフォームの１つの後縁１１７の一部の側を通る。次に、第５の切断片１１４ｅの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを開口線１１８ｅに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｅは、図２ｋに示されているように、ハブ４の近くを通り、全体形状が半径方向外側に開口し、その基部がハブ４に沿ったＵ字形である。この切断は、ブロック１００の厚さの一部に対してのみ行われる。最後に、第６の切断片１１４ｆの精密切断が、ジェットの噴出ヘッドを図２ｊの開口線１１８ｆに沿って移動させることで行われる。開口線１１８ｆは、図２ｇに示されているように、リング１１２を画定するためにブロックの半径方向端部から始まり、羽根プリフォームの１つの後縁１１７のできる限り近くを通って、第１の切断によって形成された２つのＶ字形の２つの接合部の一方につながる。
【００７０】
これらの全ての切断が行われると、ブロックは、リング１１２によって先端部１０８の位置で互いに接続された羽根プリフォーム１０２のみになる。そこで、アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは完了する。
【００７１】
このように、それぞれの得られた羽根プリフォーム１０２は、図２ａに示されるように、外輪表面１２１と内輪表面１２３とを有する。この点に関して、外輪表面１２１および内輪表面１２３のそれぞれは、様々な切断によって形成された表面部分から成ることに留意されたい。図２ｍは、これらの２つの表面１２１、１２３のそれぞれのセグメント化を平面で示した概略図であり、各表面部分はそれを形成したその切断片の番号を示している。
【００７２】
次に、製造プロセスは、成形羽根ブランク２０２を得るために行われる羽根プリフォーム１０２のフライス加工ステップに移る。つまり、例えば、５軸フライス盤を使用して行われるこのフライス加工ステップの目的は、羽根プリフォーム１０２に残っている材料を除去して、最終の側面寸法、例えば、０．６ｍｍに可能な限り近付けることである。アブレイシブウォータージェットによる切断ステップに従って得られたプリフォーム１０２は高精度な形であるので、これらのプリフォームの表面の少なくとも一部は、すでに好ましい形状であり、このようなフライス加工の必要はない。
【００７３】
ここで、ブロック１００の周囲環状部を形成するリング１１２によって相互接続されたブランク２０２の先端部２０８を示した図３に見られるように、プリフォーム１０２は、それぞれ成形羽根ブランク２０２を形成するために順々に機械加工されるのが好ましい。
【００７４】
その後、製造プロセスは、プリフォーム１１２を接続するリング１１２を除去するステップに移る。このステップは、ワイヤ切断またはフライス加工など、当業者に知られている適切な方法で行われる。この点に関して、図４は、リング１１２とブランクの先端部２０８との接続部を破断することによって、ブロック１００の残りの部分からこのリング１１２を分離する様子を概略的に示した図である。これらの略円周方向の破断部２２８の全てが行われると、リングは軸５に沿ってブロックに対して相対移動させることでブロックから効率的に引き抜かれる。したがって、リング１１２は除去されると考えられる。またあるいは、製造プロセスは、ブランク２０２間に位置するリング１１２の一部のみを除去することでリング１１２を除去する形にしてもよい。この場合、これらのブランクの半径方向端部に位置するリングの他の部分は、例えば、その後の羽根の先端部となることを考えて残される。この場合の望ましい破断部は、図２ｄの破断部２２８のように略円周方向の破断部ではなく、略半径方向のブロックの厚さの破断部である。
【００７５】
次に、新規のフライス加工ステップが使用されるが、いわゆるこの仕上げステップの目的は、フライス加工によって、ブランク２０２から最終形状の羽根２を形成することである。これに使用される加工機により、より精密な機械加工を達成でき、確実に最終の側面寸法にすることができ、したがって図５の右側に示されているような羽根２を形成することができる。
【００７６】
製造プロセスのこの段階で、残っている材料ブロックの容積は、この同じブロック、例えばアブレイシブウォータージェットによる切断ステップの開始前、具体的には、旋削ステップの直後のブロックで示されるブロックの容積の２５％未満である。
【００７７】
また、プロセスは１つまたは複数の従来のステップ、例えば、上述したような、研磨ステップ、ブラストステップ、羽根を所定の長さに切断するステップ、および／またはＭＶＤのバランス調整ステップによって続いてもよい。
【００７８】
当然、当業者によって、単に非限定的な例として説明した本発明に対して様々な変更が加えられてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体がディスクの形状の材料ブロック（１００）をアブレイシブウォータージェットによる切断ステップで、羽根間の空間（１１０）の位置でブロックから材料を除去してハブ（４）から半径方向に延在する羽根プリフォーム（１０２）を形成するために行われる切断ステップを含む一体型羽根付きディスク（１）の製造プロセスであって、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが、それぞれの羽根間の空間（１１０）を形成するために、
ブロック（１００）の厚さを貫通する一片（１１４ａ）の第１の３軸切断であって、前記切断片が重力で自動的にブロック（１００）から抜け落ちるように行われる第１の３軸切断と、その後に、
少なくとも１つの精密切断と
を含むことを特徴とする、製造プロセス。
【請求項２】
アブレイシブウォータージェットの噴出ヘッド（１１６）を備える加工機を使用して行われる前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面（１１０ａ）に向けて行われる前記第１の切断と、その後に、
少なくとも１つは前記噴出ヘッドをブロックの前記第１の面（１１０ａ）に向けて行われ、少なくとも他は前記噴出ヘッドを第１の面の反対側のブロックの第２の面（１１０ｂ）に向けて行われる複数の精密切断と
を含む、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項３】
全ての羽根間の空間を形成するための前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの間、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面（１１０ａ）に向けた全ての切断と、
噴出ヘッド（１１６）をブロック（１００）の第２の面に案内するブロックと噴出ヘッドとの相対位置の変更と、
前記噴出ヘッドをブロックの第２の面（１１０ｂ）に向けた全ての切断と
が順次行われる、請求項２に記載の製造プロセス。
【請求項４】
ブロックと噴出ヘッドとの前記相対位置の変更は、ブロック（１００）を裏返すことで行われる、請求項３に記載の製造プロセス。
【請求項５】
前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、少なくとも精密切断時に、１つの切断片が重力によって自動的に抜け落ちるように行われる、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項６】
前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが、精密切断時および切断後に関係する羽根間の空間にブロックとして残ったままになっている少なくとも１つの切断片に関して、重力で自動的にブロックから抜け落ちることができる少なくとも２つの小片にアブレイシブウォータージェットによる切断により分割されるようにして行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項７】
それぞれの精密切断は５軸切断である、請求項１から６のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項８】
前記アブレイシブウォータージェットによる材料ブロックの切断ステップは、ハブ（４）から半径方向に延在する羽根プリフォーム（１０２）を形成すると同時に、少なくとも２つの直接連続する羽根プリフォーム間の接続手段（１１２）を形成する材料を残すように行われ、前記接続手段は、前記ハブから半径方向に離間される、請求項１から７のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項９】
成形羽根ブランク（２０２）を形成するために行われる羽根プリフォーム（１０２）のフライス加工ステップと、
最終形状の羽根（２）を形成するために行われる羽根ブランク（２０２）の仕上げフライス加工ステップと
をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項１】
全体がディスクの形状の材料ブロック（１００）をアブレイシブウォータージェットによる切断ステップで、羽根間の空間（１１０）の位置でブロックから材料を除去してハブ（４）から半径方向に延在する羽根プリフォーム（１０２）を形成するために行われる切断ステップを含む一体型羽根付きディスク（１）の製造プロセスであって、前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが、それぞれの羽根間の空間（１１０）を形成するために、
ブロック（１００）の厚さを貫通する一片（１１４ａ）の第１の３軸切断であって、前記切断片が重力で自動的にブロック（１００）から抜け落ちるように行われる第１の３軸切断と、その後に、
少なくとも１つの精密切断と
を含むことを特徴とする、製造プロセス。
【請求項２】
アブレイシブウォータージェットの噴出ヘッド（１１６）を備える加工機を使用して行われる前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面（１１０ａ）に向けて行われる前記第１の切断と、その後に、
少なくとも１つは前記噴出ヘッドをブロックの前記第１の面（１１０ａ）に向けて行われ、少なくとも他は前記噴出ヘッドを第１の面の反対側のブロックの第２の面（１１０ｂ）に向けて行われる複数の精密切断と
を含む、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項３】
全ての羽根間の空間を形成するための前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップの間、
前記噴出ヘッドをブロックの第１の面（１１０ａ）に向けた全ての切断と、
噴出ヘッド（１１６）をブロック（１００）の第２の面に案内するブロックと噴出ヘッドとの相対位置の変更と、
前記噴出ヘッドをブロックの第２の面（１１０ｂ）に向けた全ての切断と
が順次行われる、請求項２に記載の製造プロセス。
【請求項４】
ブロックと噴出ヘッドとの前記相対位置の変更は、ブロック（１００）を裏返すことで行われる、請求項３に記載の製造プロセス。
【請求項５】
前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップは、少なくとも精密切断時に、１つの切断片が重力によって自動的に抜け落ちるように行われる、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項６】
前記アブレイシブウォータージェットによる切断ステップが、精密切断時および切断後に関係する羽根間の空間にブロックとして残ったままになっている少なくとも１つの切断片に関して、重力で自動的にブロックから抜け落ちることができる少なくとも２つの小片にアブレイシブウォータージェットによる切断により分割されるようにして行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項７】
それぞれの精密切断は５軸切断である、請求項１から６のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項８】
前記アブレイシブウォータージェットによる材料ブロックの切断ステップは、ハブ（４）から半径方向に延在する羽根プリフォーム（１０２）を形成すると同時に、少なくとも２つの直接連続する羽根プリフォーム間の接続手段（１１２）を形成する材料を残すように行われ、前記接続手段は、前記ハブから半径方向に離間される、請求項１から７のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【請求項９】
成形羽根ブランク（２０２）を形成するために行われる羽根プリフォーム（１０２）のフライス加工ステップと、
最終形状の羽根（２）を形成するために行われる羽根ブランク（２０２）の仕上げフライス加工ステップと
をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の製造プロセス。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図２ｇ】
【図２ｈ】
【図２ｉ】
【図２ｊ】
【図２ｋ】
【図２ｌ】
【図２ｍ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図２ｇ】
【図２ｈ】
【図２ｉ】
【図２ｊ】
【図２ｋ】
【図２ｌ】
【図２ｍ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５０１１９０（Ｐ２０１３−５０１１９０Ａ）
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２３３３９（Ｐ２０１２−５２３３３９）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６１４２２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１５６２６
【国際公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【公表日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６１４２２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１５６２６
【国際公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
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